填换法要点讲解汇总

当软土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，采用填换法能取得较好的效果。

目前，在软土地区经常采用的是垫层法，如素土垫层、灰土垫层以及砂石垫层等等。虽然材料不同的垫层其应力分布有所差异，但从试验结果分析，其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层上的建筑物沉降的特点基本相似，所以各种材料的垫层都可近似地按砂垫层的计算方法进行计算。不同材料的垫层，其主要作用也与砂垫层相同，表现为：提高地基承载力、减少沉降量、加速软弱土层的排水固结以及防止冻胀等。值得指出的是，一般在钢筋混凝土基础下采用10 ～30cm 厚的混凝土垫层，主要是作基础的找平和隔离层，并为基础绑扎钢筋和建立木模等工序的施工操作提供方便，仅是施工措施，不属于地基处理。

一、砂垫层和砂石垫层

适用于持力层比较软弱的地基，不宜用于加固湿陷性黄土和膨胀土地基以及不透水粘土地基。

（一） 构造要求

砂垫层和砂石垫层的厚度，应以作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层的容许承载力来确定。一般为0．5 ～2．5m ，但不宜于3m ，垫层的顶宽度一般较基础底面每边大0．4 ～0．5m ，底宽可与其顶宽相同，也可和基础底宽相同，大面积垫层宽度常按自然倾斜角确定 （图2 －1）。

（二） 材料要求

垫层材料应使用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石。砂砾中石子的含量不应大于50 ％，石子最大粒径不大于50mm 。砂、石中均不得含有草根、垃圾等有机杂物，含泥量不大于5 ％ （用作排水垫层时不应大于3 ％）。

（三） 施工要点

1．施工前应先验槽、清除浮土，基坑、基槽的边坡必须稳定 （要有一定的坡度以防塌方），槽底和两侧如有孔洞、沟、井等应先填实。

2．人工级配的砂、石材料应按级配要求拌和均匀，再铺填捣实。

3．开挖基坑铺设砂垫层时，必须避免扰动软弱土层的表面，基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。

4．砂、石垫层底面应铺设在同一标高上，如深度不同时，基坑地基土面应挖成踏步或斜坡搭接，搭接时应注意捣实，施工时应按先深后浅的顺序进行。

5．分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0．5 ～1．0m ，并应充实捣实。

6．捣实砂石垫层时，应注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度，对基坑下灵敏度大的地基土，在垫层最下一层宜先铺设一层15 ～20cm 的松砂，只用木夯夯实，不得使用振捣器，以免破坏基底土的结构。

7．采用细砂作为垫层的填料时，应注意地下水的影响，且不宜使用平振法、插振法和水撼法。

8．砂垫层施工中的关键是将其加密到设计要求的密实度，垫层应分层铺设、分层压实，施工要点见表2 －1 。

9．冬季施工时，不得采用夹有决块的砂石作垫层，并采取相应的措施防止砂石内水分冻结。

二、素土垫层

素土垫层是先挖去基坑下的部分土层或分部土层 （一般是挖去软土），然后回填素土，分层夯实而成。素土垫层一般适用于处理湿陷性黄土和杂填土地基。

（一） 垫层厚度

1．软土地基上的垫层厚度。一般是根据垫层底部软弱土层的承载力决定，应使垫层传给软弱土层的压力不超过软弱土层顶部的承载力，一般不宜大于3m 。

2．湿陷性黄土地基的垫层厚度。对于非自重湿陷性黄土地基，当以降低温陷等级为主时，其垫层厚度以达到降低后的湿陷等级为准，根据试验结果，矩形基础的垫层厚度一般取0．8 ～1．0 倍的基底宽，条形基础的垫层厚度一般取1．0 ～1．5 倍的基底宽；当考虑消除地基全部湿陷量时，地基处理至附加压力等于土自重压力25 ％的深度处，一般矩形基础取1．0 ～1．5 倍的基底宽，条形基础取1．5 ～2．0 倍的基底宽。对于自重湿陷性黄土地基，需全部处理湿陷性土层，才能保证地基浸水时不出现湿陷变形。但这种处理方式一般处理厚度较大，不宜采用。近年来国内多采用强夯或桩基等方法，既经济又安全。

（二） 垫层宽度

1．软土垫层地基上的垫层宽度。当其侧面土质较好时，垫层宽度略大于基底宽度即可；当侧面土质较差时，垫层宽度不足会引起侧面软土变形，此时应根据侧面土的容许承载力按下列各式计算垫层宽度。

［R］ ≥20 时　　　　　　　　B′＝B ＋ （0 ～0．36）h （2 －1）

20 ＞ ［R］ ≥20 时，　　　　 B′＝B （0．6 ～1．0）h （2 －2）

［R］ ＜12 时，　　　　　　 B′＝B ＋ （1．6 ～2．0）h （2 －3）

式中［R］ ———侧面土的容许承载力 （10kPa）；

B′———垫层底部宽度 （m）；

h ———垫层厚度 （m）

B ———基底宽度 （m）。

2．湿陷性黄土地基的垫层宽度。可按下述方法之一确定。

（1）垫层厚度小于2m 时，每边加宽不小于垫层厚度的1／3 ，且不小于30cm ；垫层厚度大于2m 时，应适当加宽。

（2）按0．2B ～0．3B 选取，但不小于30cm ，也不大于70cm 。

（3）按下式确定

式中　θ———应力扩散角，与土的干质量密度和含水量有关，一般为22°～25°。

三、碎石类垫层

用碎石垫层来处理软弱地基，是工业建筑中应用较多的一种地基加固方法。工程实践表明，碎石有足够的强度，用作人工地基，其固结速度快，下沉能及早完成，变形模量大，稳定性好，而且垫层本身还可起排水层的作用，加速下部土层的固结和沉降。

（一） 材料要求

碎石或卵石要求质地坚硬、密致、未风化，吸水率不大于5 ％，含泥量不大于5 ％；碎石粒径，如分级时为5 ～40mm ，混合时其粒径控制不大于虚铺厚度的2／3 。使用矿渣层时，若小面积铺填，粒径为20 ～60mm ，若大面积铺填最大粒径不超过200mm ，且泥土及有机质的含量不大于5 ％。垫层的底部及四周应设一层20 ～30cm 的砂框，以防止地基土与碎石互相挤入引起沉陷。

（二） 施工要点

1．施工时，先将软弱土层挖除至天然好土，然后做砂框并振实，垂直砂框可与垫层同时施工。其一般结构如图2 -2 （a）、（b） 所示。

2．垫层应分层铺设，若碎石垫层与天然地基相邻，可按图2－2 （c） 施工；若软弱土层厚度不同，垫层应做成阶梯状，如图2 －2 （d） 所示。

3．垫层压实，一般用碾压法或振捣法，碾压法采用8 ～10t 的压路机或用拖拉机牵引5t 的平碾分遍碾压，每层铺设厚度为250 ～330m m ，推平反复碾压4 ～6 遍，每遍重复半个轮宽；小面积垫层的压实，一般采用振捣法，每层铺设厚度为200 ～250mm ，振捣3～4 遍，用平板振捣器振实时，单位面积振捣的时间不得少于60s 。碎石类垫层碾压后取样测得的干质量密度应为2100kg 左右。

四、灰浆碎砖三合土垫层

（一） 材料要求

石灰用未粉化的块灰临时加水开化，砂用粗砂、中砂或泥砂，不得含有有机杂物，碎砖粒径为20 ～60m m 。

（二） 施工要点

1．灰浆碎砖三合土常用体积配合比为：石灰：砂或粘性土：碎砖＝1 ：2 ：4 或1 ：3 ：6 。

2．铺设厚度，第一层为220mm ，以后每层为200m m ，每层均夯成150m m 。

3．如刚打完三合土，即遇雨水冲刷或积水过多，表面灰浆被冲去时，应在排除积水后，再重新浇灰浆夯打坚实。

五、灰土垫层

灰土垫层取材容易，费用低且施工简单，适用于加固2m 以内的各种地基。

（一） 材料要求

凡有机质含量不大的粘性土都可作灰土土料，应尽量采用地基槽挖出的土料，表面耕植土不宜采用。土料应过筛，粒径不大于15mm 。

（二） 施工要点

1．灰土常用体积配合比为：石灰：土＝2 ：8 或3 ：7 。

2．灰土施工时应适当控制其含水量，灰土应拦和均匀，颜色一致，含水量以用手紧握土料成团，手指轻捏即碎为宜。灰土拌好后应及时铺好夯实，铺土厚度见表2 －2 。

3．分段施工时，不得在墙角、柱墩等处接缝，上下相领两层灰土的接缝间距不得小于500m m ，接缝处的灰土应充分夯实。每次铺土时，应从留槎处向前伸出0.5 ～0.6mm 。当灰土基础高度不同时，应做成阶梯形，阶梯宽不小于500mm 。

（三） 质量要求

灰土应逐层用环刀取样，测定干容重，其大小应按设计规定或不小于表2 －3 所列。

六、工程验收

（一） 保证项目

1．基底的土质必须符合设计要求。

检验方法：观察检查，检查验收记录。

2．灰土、砂、砂石和三合土的干土的重力密度或贯入度必须符合设计要求和施工规范的规定。

检验方法：观察检查和检查分层试 （检） 验记录。

（二） 基本项目

1．灰土、砂、砂石和三合土的配料、分层虚铺厚度及夯压程度应符合以下规定

合格：配料正确，拌合均匀，虚铺厚度符合规定，夯压密实。

优良：配料正确，拌合均匀，虚铺厚度符合规定，夯压密实，灰土与三合土表面无松散和起皮。

检查数量：柱坑按总数抽查10 ％，但不少于5 个；基坑、沟槽每10m2抽查1 处，但均不少于5 处。

检验方法：观察检查。

2．灰土、砂、砂石和三合土的留槎和接槎应符合下列规定

合格：分层留槎位置正确，接槎密实。

优良：分层留槎位置、方法正确，接槎密实、平整。

检查数量：不少于5 个接槎处，不足5 处时，逐个检查。

检查方法观察和尺量检查。

（三） 允许偏差项目

灰土、砂、砂石和三合土地基的允许偏差和检验方法应符合表2 －4 的规定。

企业正常生产年份年利润为68．97 万元、年平均利润为63．418 万元。

3．财务现金流量表

全部投资现金流量表，以投资视为自有资金，不考虑利息计算。表中经营成本是从生产成本中扣除折旧维修费和流动资金利息得出的。

项目内部收益率 （见表2 －5）。