地基处理——换土垫层法64页PPT

重
土或灰土
锤
0.93-0.95
150-200
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注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
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(4)沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。
经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层 的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中 变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
第2章 换土垫层法（换填法）
Cushion
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2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣
土工合成材料、聚苯乙烯板块
直至满足前式
矩形 基础
pz
b(lpk pc)
(b2ztaθn)(l2zt
aθn)
pk—基底平均压力；
Z=0.5-3m
pc—基础底面处土的自重应力；
θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表
数值：
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(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b' b2ztaθn
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层，

平板振动法
总结词
利用振动平板对土层进行振捣密实。
详细描述
平板振动法使用振动平板对地基土层进行振捣，通过振动平板的垂直和水平振动，使土层颗粒重新排列，达到密 实效果。该方法适用于松散的砂石、碎石等材料的地基处理。
振动压实法
总结词
结合振动和压实两种方式，提高土层的密实度。
详细描述
振动压实法结合了振动和平板压实两种方法，利用振动器产生高频振动，同时利用重型压路机进行压 实，使土层在振动和压力的作用下达到密实状态。该方法适用于处理碎石、砾石等颗粒材料的地基。
砂石垫层
总结词
强度高、稳定性好
详细描述
砂石垫层由级配良好的砂石材料组成，具有较高的承载力和稳定性，能够有效 地分散上部结构的荷载，减少地基沉降。
砂石垫层
总结词
易于获取、价格低廉
详细描述
砂石垫层材料广泛分布，易于获取，且价格相对 较低，能够降低工程成本。
总结词
施工简便、工期短
砂石垫层
详细描述
砂石垫层的施工工艺简单，机械化程度高，能够缩短工期，提高 工程效率。
感谢您的观看
THANKS
05 垫层质量检测与验收
垫层质量检测方法
观察法
通过肉眼观察垫层的表 面，检查其是否平整、 无裂缝、无松散等现象
。
触探法
使用触探仪对垫层进行 触探，检测其密实度和
均匀性。
压实度检测
通过取样测定垫层的压 实度，确保其满足设计
要求。
承载力检测
在垫层上施加一定压力 ，检测其承载力是否符
合设计要求。
垫层质量验收标准
垫层材料通常采用砂、碎石、矿渣、素土等松散材料，根据工程需要进行选择和调 整。

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二、填土的压实机理
1、粘性土的压缩有一个最优含水率问题 2、一般的土都含有些细粒，或者粘粒，粘性土的含量的 多少影响到最优含水量的大小，粘粒越多，最优含水量 越大，反之亦然。 3、最优含水率一般是在实验室内的击实实验得到的。 4、对于土的压实，不同的压实功能，也会影响到最优含 水量的值。如对于同种土，压实功能越大，则需要的最 优含水量要相应降低。 5、现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度很 难控制均匀，实际压实土的均质性差。对现场土的压实，
应与以施压工实含系水数量来检验土 c的控制干密度与最大干密度之比）
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5
三、砂垫层设计
对砂垫层的设计，要求又足够的厚度以置换 可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够的 宽度以防止砂垫层向两侧挤出。经过换填垫层 法处理后，可将上部荷载传递到下面的下卧层， 以满足建筑物对地基承载力和沉降的要求；当 垫层下面有较软弱土时，也可加速软弱土层的 排水固结和强度的提高。
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即使地基处理后，地面水仍能从垫层侧面深入下部未 处理的湿陷性土层引起湿陷，故对有放水要求的建筑不得 采用。
整片垫层一般设置在整个建筑物的平面范围内，每边 超出建筑物外墙基础外缘的宽度不应小于垫层的厚度，并 不小于2m。整片垫层的作用消除被处理土层的湿陷性， 以及防治表水从上部或侧面深入下部未处理的湿陷性土层。
或3：7配合比）在湿陷性黄土地区适用较为广泛，这是一 种以土治土的处理湿陷性的方法，传统厚度一般为1～3m。
素土或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。当仅要求 消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；当要 求提高地基承载力和水稳定性时宜采用灰土垫层。
局部垫层一般设置在矩形或方形基础或条形基础底面 下，主要用于消除地基的部分湿陷性，并提高承载力。据 工程经验，局部处理的范围，每边超出基础底边的宽度不 应小于其厚度的一半，

适用范围
常用于荷载不大的建筑、场地和道路工程等的地基处理。
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、填土地基等的浅层处理。
处理深度一般控制在3m以内，也不宜小于0．5m。
5.2.2 换填垫层设计 设计内容：
主要是确定垫层断面的合理厚度与宽度
1．垫层厚度的确定
垫层的厚度z应符合下式要求：
σ σ z c z f az
3. 平板振动法
适用条件
无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基
主要设备
振动压实机
振动时间
炉渣、石块等，1min以上；细粒土，3~5分钟
手扶式振动压实机
5.2.3 砂和砂砾石垫层
作用
①提高地基承载力； ②通过垫层的压力扩散作用，降低对地基的压应力，减少 沉降； ③由于砂石材料透水性大，可作为良好的排水层，加速软 弱土层的排水固结。
材料要求
一般用粘土或粉质粘土，有机物含量不得超过5%,亦不得含有 冰土或膨胀土
施工要点
一般粘性土的ωop在
19%～21%之间
①含水量应控制在最优含水量ωop ±2％。 ② 小面积填土 人工铺土 人力夯或蛙式打夯机
大面积填土 人力或推土机铺土 碾压机
③夯实必须夯迹叠合一半。 ④分层铺土厚度合夯实（碾压）遍数，一般进行现场夯 实（碾压）试验确定。 ⑤施工中每班所铺平的土料，必须当班夯实(碾压)完毕， 不得隔日夯实。
3．垫层的承载力
宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表2—2选用， 并验算下卧层的承载力。
压实系数
c
d max
土的最大 干密度
d
土的 干密度
击实试验
最大干密度ρdmax
最优含水量ωo p

组织专业施工队伍，配备 必要的施工设备、检测仪 器等。
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要 开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土 方开挖，注意保持边坡稳 定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定 地点，注意避免对环境造 成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、 矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的 物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基 土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高 其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处 理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著 。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆 方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范 围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材 料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和 减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将 基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基 承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、 办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载 力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预 定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实， 确保垫层密实度符合要求。

设计与施工
换土垫层的设计原则
设计换土垫层时需要考虑植物的 需求、土壤类型和环境条件。
选材与工具
选择适合的土壤和工具，确保换 土垫层的质量和效果。
施工流程与细节
详细介绍换土垫层的施工步骤和 注意事项，确保施工顺利。
换土垫层的管理与维护
管理措施
介绍如何管理换土垫层，包 括浇水、施肥和修剪等。
维护周期和方法
建议定期检查换土垫层的状 态，并进行适当的维护和修 复。
故障处理
介绍一些常见的问题和解决 方法，以确保换土垫层的正 常运作。ຫໍສະໝຸດ 应用案例公共场所的换土垫层
探讨一些公共场所如公园和花坛 中应用换土垫层的案例。
商业地产的换土垫层
介绍商业地产如购物中心和办公 楼中使用换土垫层的实际场景。
家庭园艺的换土垫层
分享一些在家庭园艺中应用换土 垫层的案例和经验。
总结与展望
换土垫层法的优势
总结换土垫层法的优势，如提高植物生长、增强土壤保水能力等。
展望换土垫层法的应用前景
展望未来换土垫层法在园艺领域的应用前景，以及可能的发展方向。
总结与建议
对换土垫层法的学习进行总结，并提供一些建议和进一步的学习资源。
《换土垫层法讲》PPT课件
介绍
什么是换土垫层法
换土垫层法是一种园艺技术， 通过在土壤表面添加一层新 的土壤来提供养分和改善土 壤质量。
换土垫层法的原理
通过更换土壤层，可以增加 根部通气性，促进植物生长， 并提供适宜的环境。
换土垫层法的作用
换土垫层法可以改善土壤排 水性，减少土壤中的病虫害， 提供更好的生长条件。

垫层法适用于适用于浅层地基处理，包括淤泥、杂填土、 等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。 还适用于一些地域性特殊土的处理：用于消除膨胀土地基的 胀缩作用，可消除湿陷性黄土的湿陷性。
地基处理技术：换填垫层法
垫层的分类及适用范围
垫层分类
适用范围
砂(砂石、碎石)垫层
多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理， 适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。
对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还
应进行地基变形计算。
建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量S1与下卧土层
的变形量S2之和。
s1
(
p
p) z
2Es
p
Fk A
Gd
P :基地平均有效压力（kPa) Fk :基础顶面的竖向承载力值（kN） A : 基底面积（m2) d ：基础埋深（m）
G：回填土与基础的混合重度
当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物对地基的要求， 而软弱土层的厚度又不是很大时（一般小于5米），可以将基 础底面一下软弱土层部分或全部挖去，然后换填强度较高的 砂石或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实 至要求的密实度为止。
换土垫层：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰 土垫层、二灰垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。
3.1 概 述
地基处理从处理深度上可分为浅层处理和深层处 理，浅层处理一般认为处理深度大致在地面以下 5m深度以内。
浅层处理与深层处理相比，一般使用比较简便的 工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。
换填法就是量大面广，简单、快速和经济的浅层 处理方法。
地基处理技术：换填垫层法
换土垫层法的概念
地基处理技术：换填垫层法

第二章 换土垫层填法
垫层的适用范围表
地基处理
垫层种类
适用范围
砂垫层（碎 石、砂砾）
中、小型建筑工程的滨、塘、沟等局部处理；软弱土
和水下黄土处理（不适用于湿陷性黄土）。可有条件 用于膨胀土地基。
素土垫层 中小型工程，大面积回填，湿陷性黄土
灰土垫层 中小型工程，膨胀土，尤其湿陷性黄土
粉煤灰垫层 干渣垫层
pz
( p pC )b
b 2ztg
pcz pCD 填 z
p F G F db
b
b
pz 第二章 换土垫层填法
地基处理
⑴ 垫层厚度
垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载 力确定，并符合下式要求：
pz pcz faz
pz ——垫层底面处的附加应力设计值（kPa）;
第二章 换土垫层填法
地基处理
§4 垫层的设计
对垫层的设计，即要求有足够的厚度以置 换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有 足够大宽度以防止砂垫层向两侧挤出。
厚度
宽度
承载力
沉降计算
第二章 换土垫层填法
地基处理
第二章 换土垫层填法
地基处理
一、换土垫层法厚度和宽度设计 • 垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂
击实方法的条件下，对于不同含水量的土 样，可得到不同的干密度 ,从而d 绘制干密
度 和制d备含水量 的w关系曲线，在曲
线上 的峰d值，即为最大干密度 与之 d max 相应的制备含水量为最优含水量 。wop
第二章 换土垫层填法
地基处理
如何获得最大干密度？
室内击实试验
风干（烘干）土样碾散，过5mm筛
第二章 换土垫层填法
室内击实仪

动应力远大于原来土 的自重应力，坑底土 在向侧向挤出时，坑 侧土在侧向分力的作 用下将隆起，形成被 动破坏区。夯坑越深， 土内聚力越大，土不 易破坏隆起，反之就 易隆起。
.
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二、加固饱和土原理
静力固结模型
•不可压缩的液体 •固结时液体排出的孔径不变 •弹簧刚度为常数 •无摩擦活塞
动力固结模型
•含有少量气泡的可压缩液体 •固结时液体排出的孔径是变化的 •弹簧的刚度不为常数 •有摩擦活塞
处理对象
碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、 杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地 基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。
工程应用
机场、仓库、油罐、公路、和铁路
加固地基的优点
.
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•应用范围广泛 •加固效果显著
•有效加固深度大
8000KN.M高能级强夯处理深度达12米；一般能量夯能处 理深度6～8米
管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中
.
5
四、地基处理分类
换土垫层
物理处理
挤密桩 排水固结法
加筋法
化学处理
灌浆 深层搅拌法 高压旋喷法
土桩 灰土桩 砂桩 振冲碎石桩
.
6
换土垫层法
1 换土垫层法的原理
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填 强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方 法。
土样固结压力为 0 孔隙比为 e0
e c 坐标上对应 a 点，压力增加
e 0 孔隙比减少 e 对应于曲线 abc
d



0


1
抗
剪
强
e

换填垫层的质量检验
换填垫层的质量检验
常用的检验方法
常用的检验方法：环刀法、贯入法、静力触探、轻型动力 触探、标准贯入试验、重型动力触探等。 测定压实系数方法：灌砂法、灌水法或其他方法。
换填垫层的质量检验
检验方法的选择
根据填筑材料选择检验方法： （1）粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层应选用：环刀 法、贯入法、轻型动力触探或标准贯入试验 （2）碎石、矿渣垫层应选用：重型动力触探。 以上均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度 为标准检验垫层的施工质量。
换填垫层的质量检验
垫层的检验遵从原则
（1）垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实 系数符合设计要求后铺填上层土。 （2）竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体 工程不宜少于3点；对于大型工程应按单体工程的数量或工 程的面遵从的原则：
铺设土工合同材料时，下铺地基土层应平整，防止土工合成 材料被穿刺、顶破。 铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱； 端头应固定或回折锚固；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法， 并均应保证主要受力方向的连结强度不低于材料的抗拉强度。 切忌曝晒或裸露。
换填垫层的施工
换填垫层的设计
垫层厚度的确定
b
回填土
pk
d
z 砂垫层
pcz pz
b
换填垫层的设计
垫层厚度的确定
条形基础：
pz
b( pk pc )
b 2z tan
矩形基础：
pz
(b
bl( pk pc )
2z tan )(l 2z tan )
pz pcz faz
换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m， 一般厚度为1～2m。
换填垫层的质量检验

地基承fv载力fk设计B值 B 3 Df 0 Df 0.5 54 17.81 7.51.6 1.1 2.6 0.5 88.4kPa
2
z cz 50.1 29.8 79.9kPa<fv 88.4kPa
地基稳定性
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（3）确定砂垫层的底宽
B B+2z tan 1.2 21.6 tan30 3.0m
第14页/填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善， 垫层的承裁力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时， 可按下表选用，并应验算下卧层的承载力。
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例题：某五层砖石混合结构的住宅建筑，墙下为条形基础，
宽B＝1.2m，埋深d=1m，上部建筑物作用于基础上的 荷载F=150kN/m。地基土表层为粉质粘土，厚h1=1m，
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2）击实性能好。
粉煤灰的颗粒组成特点，使它具有可振实或碾压的条 件，击实试验曲线峰值段比天然土具有相对宽度的最优含 水量区间，粉煤灰的最优含水量变动幅度是±4％，大于 土的±2％的变动幅度。因此，物煤灰在回演施工过程中 达到设计密实皮要求的含水量容易控制，施工质量容易得 到保证。
换填法多用于公路构筑物的地基处理，在建筑工程中也有一定范围的 应用。换填法的加固原理是根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部 较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。
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2、垫层的作用
（1）提高持力层的承载力 通过扩散作用使传到垫层下软弱土层的应力减小。
（2）减小沉陷量 一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比
（应力扩散角θ=30°，z/B>0.5）
（基础及其上填土平均重度γG=20kN/m3。）

建筑工程：用于提高建筑 物的承载力和稳定性
Part Four
换土垫层法的优缺 点分析
优点分析
提高地基承载力： 换土垫层法可以 有效提高地基的 承载力，减少地 基沉降。
改善地基变形： 换土垫层法可以 改善地基的变形， 提高建筑物的稳 定性。
提高地基抗震性 能：换土垫层法 可以提高地基的 抗震性能，减少 地震对建筑物的 影响。
检测项目：压实度、厚度、 含水量等
验收流程：自检、互检、专 检等
验收记录：记录检测数据、 验收结果等
整改措施：对不合格项进行 整改，确保工程质量
Part Three
换土垫层法的应用 实例
道路工程中的应用
提高道路承载能力 改善道路排水性能 减少道路沉降和变形 延长道路使用寿命
房屋建筑工程中的应用
降低工程造价： 换土垫层法可以 降低工程造价， 提高经济效益。
缺点分析
施工难度大：需要更换土层，施工难度较大 成本较高：更换土层需要大量材料和人工，成本较高 工期较长：更换土层需要较长时间，工期较长 环境影响：更换土层可能会对环境造成一定影响，需要采取措施减少影响
适用条件与限制因素
适用于软弱地基的处理
垫层施工方法
清理场地：清除原有土层， 平整场地
测量放线：确定垫层位置， 进行测量放线
挖槽：根据设计要求，挖 出垫层槽
铺设垫层：将换土垫层材 料铺设在垫层槽内
压实：使用压实机械对垫 层进行压实
养护：保持垫层湿润，防 止干裂和沉降
质量检测与验收
验收标准：符合设计要求、 满足施工规范等
检测方法：钻孔取样、现场 检测等
换土垫层法的应用范围广泛，可以用于各 种类型的地基处理，如软弱土层、湿陷性 黄土、膨胀土等。