换填垫层法的垫层设计

地基加固换填垫层施工方法要点1、换填垫层适用范围换填垫层适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理，厚度宜为0.5m~3.0m。

2、垫层材料（1）砂石：对具有排水要求的砂垫层宜控制含泥量不大于3%；对湿陷性黄土或膨胀土地基，不得选用砂石等透水性材料。

（2）粉质黏土：用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得夹有砖、瓦或石块等。

（3）灰土：体积配合比宜为2:8或3:7。

（4）粉煤灰：选用的粉煤灰应满足相关标准对腐蚀性和放射性的要求；粉煤灰垫层上宜覆土0.3m~0.5m。

（5）矿渣：对易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。

（6）土工合成材料加筋垫层。

3、垫层施工方法（1）除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，其他垫层的分层铺填厚度宜为200mm~300mm。

（2）粉质黏土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在ωop±2%的范围内，粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在ωop±4%的范围内。

（3）在碎石或卵石垫层底部宜设置厚度为150mm~300mm的砂垫层或铺一层土工织物，并应防止基坑边坡塌土混入垫层中。

（4）除砂垫层宜采用水撼法施工外，其余垫层施工均不得在浸水条件下进行。

（5）灰土夯压密实后，3d内不得受水浸泡。

（6）土工合成材料铺设顺序应先纵向后横向，应避免暴晒或裸露，阳光暴晒时间不应大于8h。

4、质量检验（1）换填垫层的施工质量检验应分层进行，并应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层。

（2）采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应选择位于每层垫层厚度的2/3深度处；检验点数量，条形基础下垫层每10m~20m不应少于1个点，独立柱基、单个基础下垫层不应少于1个点，其他基础下垫层每50m2~100m2不应少于1个点；采用标准贯入试验或动力触探法检验垫层的施工质量时，每分层平面上检验点的间距不应大于4m。

（3）竣工验收应采用静载荷试验检验垫层承载力，且每个单体工程不宜少于3个点；对于大型工程应按单体工程的数量或工程划分的面积确定检验点数。

基础换填垫层设计施工方案一、工程概况：1.1工程简介“即墨市南关等14个村（居）城中村改造项目”工程位于青岛即墨市蓝鳌路以南、墨水河以北、大同街以东、东关街以西。

B1-1区地块中11#、12#、14#、15#共有4个楼座需进行换填处理，地基处理后要求承载力特征值不小于350kpa。

1.2工程地质条件地形、地貌:场区地形整体东高西低，勘探孔口标高18.90米～23.00米。

地貌类型：侵蚀堆积缓坡，后经人工回填改造。

工程地质条件：根据钻探揭露，场区第四系厚度中等，以全新统人工填土层和陆相洪冲积层为主，地层结构简单，层序清晰；场区基岩为白垩系莱阳群泥岩，呈岩基产出。

各土层分布特征及其物理力学性质分述如下：第(1)层、杂填土:杂～褐色，稍湿，松散～稍密；以回填粘性土、砂土为主，上部混有较多碎石、碎砖、瓦片等建筑垃圾，粒径约2～6cm，局部见生活垃圾。

第(7)层、粉质粘土:黄褐色～褐色，可塑，具中等压缩性；韧性一般，干强度中等，含铁锰氧化物及结核，切面较光滑，结构性一般，局部夹大量姜石，粒径约2～5cm，含少量粗砂。

第(7-1)层、细砂，黄褐色，饱和，稍密；以长石、石英为主要矿物成分，磨圆一般，分选一般，砂质较纯净.第(9)层、圆砾，黄褐色，饱和，密实；以长石、石英为主要矿物成分，磨圆较好，分选较差，含少量粘性土，含约10%～20%卵石，粒径约3～5cm。

第(16)层、泥岩强风化带:红褐色，泥质结构，层状构造。

以长石、石英及粘土矿物为主要成分，风化程度较高，矿物蚀变强烈，岩芯手搓呈细状，夹角砾状颗粒，手搓易碎。

二、编制依据该施工组织设计的编制主要依据：招标文件及图纸；现行规范、规程以及现场实际情况。

主要规范、规程如下：《即墨市南关等14个村（居）城中村改造项目B-1区岩土工程勘察报告》《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012)《建筑地基基础施工质量验收规范》(GB50202-2002)三、施工准备3.1 材料及主要机具：3.1.1回填材料：按图纸要求应采用蚀变程度较轻的花岗岩风化碎屑，拌合5%水泥，不能惨杂植物残体、生活垃圾等杂质，不得使用淤泥、耕土以及有机质含量大于5%的土体。

地基处理方法之换填垫层法垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。

垫层法分类1.按垫层材料分类:砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。

2.按垫层所起作用分类:换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。

垫层法适用条件:适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。

换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。

垫层的作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用;而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。

1. 换土垫层(1)提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。

因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。

(2)减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。

另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。

(3)加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。

(4)防止地基土冻胀由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。

2. 排水垫层排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。

其主要作用为:(1)作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层;(2)约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。

根据重庆宏源勘测设计有限公司提供的重庆开县康园自行车有限公司厂房工程地勘报告，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各1.5m范围内），挖除素填土层及及局部的冲洪积层，换填1.2m厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。

换填卵石层置于粘土层上，粘土层地基基础承载力特征值不小于160 kPa。

具体要求及计算：一、卵石填料的标准要求：要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即：卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2m m）:中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。

最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。

二、施工参数：①、使用18-24吨振动压路机；②、压路机行驶度≤50m/min；③、毎层压实填料虚铺厚度≤40cm；④、毎层先静压2遍，再振压8遍。

的确定三、卵石垫层承载力特征值fak由静载荷试验确定或由N超重型动力触探试验确定。

由灌水、灌砂法确定其压120实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表4.2.6确定：当压实系数在0.94-0.97时，对于地基基础设计等级为丙级的建筑，其承载力特征值可取250kPa。

四、卵石垫层的计算：1、依据JGJ79-2002规范第4.2.1条，垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定，并符合下式：Pz+Pcz≤faz式中：Pz-垫层底面处的附加压力Pcz-垫层底面处土的自重压力f-垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。

az2、灰土垫层的承载力卵石垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，本工程的地基础设计等级为丙级，当4:3:3卵石垫层的压实系数不小于0.95时，其承载力特征值f a 可采用250kPa 。

3、计算基础底面面积A ：卵石垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚f a =250kPa ，单柱荷重标准值F k =2400kN ，基础埋深d=2.50m ，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m 3。

◆2．I．3换填垫层法适用范围《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002，以下简称地基处理规范)中规定：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

工程实践表明，换填垫层法主要用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。

换土垫层法的处理深度常控制在3～5 m范围以内。

若换土垫层太薄,其作用不甚明显，因此处理深度也不应小于0.5 m。

换填法各种垫层的适用范围见表2.1。

◆2．2．i垫层的作用换土垫层处理软土地基，其作用主要体现在以下几个方面：I)提高浅层地基承载力浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。

如果以抗剪强度较高的砂或其他填筑材料代替软弱的土，可提高地基承载力，并将建筑物基础压力扩散到垫层以下的软弱地基避免地基破坏。

2)减少地基的变形量一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。

以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50％。

如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。

由于砂垫层或其他垫层的应力扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，会相应减少下卧层土的沉降量。

3)加速软土层的排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。

砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孑L隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

用透水材料做垫层相当于增设了一层水平排水通道，起到排水作用。

在建筑物施工过程中，孔压消散加快，有效应力增加也加快，有利于提高地基承载力，增加地基的稳定性，加速施工进度以及减小建筑物建成后的工后沉降。

4)防止土的冻胀因粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。