换填垫层法设计方法和在工程中应用

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1、换填垫层法设计方法和在工程中应用　　摘要：换填垫层法具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低的特点，目前已成为应用最为普遍的地基处理技术之一。近年来随着其理论和工艺的不断提高，其应用范围愈来愈广，本文介绍换填垫层法的定义、原理、适用范围、作用、设计。Abstract:replacementcushionmethodhasfastconstructionspeed,shortconstructionperiod,easyqualitycontrol,lowcostfeatures,hasbecomethemostcommonapplicationofthefoundationtre

2、atmenttechnologyof.Inrecentyearsalongwithitstheoryandconstantlyimprovetheprocess,itsincreasinglywiderangeofapplications,thispaperintroducesthedefinitionofreplacementcushionmethod,principle,applicationscope,function,design.关键词：换填垫层法；加固原理；垫层设计；粉煤灰垫层Keywords:replacementcushionmethod;reinforcementmec

3、hanism;thecushiondesign;flyashcushion6中图分类号：TU2一、换填垫层法定义当软弱土地地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰等其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填垫层法。换填垫层法多用于公路、城市道路构筑物的地基处理。二、换填垫层法的加固原理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。三、换填垫层法适用范围：淤泥、淤泥质土、湿

4、陷性黄土、冻胀土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。（换填法适用浅层软弱地基及不均匀地基的处理－《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2002）通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而需要采取降水措施，坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护，以及施工土方量大、弃土多等因素，从而使处理费用增高、工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3m以内。但也不宜小于0.5m，因为垫层太薄时，换土垫层的作用也不显著。6四、换填垫层法处理地基的作用（1）提高地基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）减少地基沉降量一般地基浅层部分的沉降量在总沉

5、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的50%，如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就是可以减小这部分的沉降量。砂垫层或其他垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层的压力较小，这样也会相应减小下卧层的沉降量。（3）加速软弱土层的排水固结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，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫

6、层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。（4）防止地基土冻胀因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，大易产生毛细现象，因此可以防止寒冷地区土中的冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。6（5）消除膨胀土的胀缩作用和消除湿陷性黄土的湿陷作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时也是不同的，对膨胀土地基而言主要是消除膨胀土的胀缩作用。五、换填土垫层法的设计应根据建筑体型、结构特点、荷载性能、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。土的压实原理当粘性土的土样含水量较小时，粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如还不能有效

7、地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差；当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以效果较好；但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减小也不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而阻止了土粒移动的作用，所以压实效果又趋于下降，这就是压实机理。6在工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度ρdmax.其最大干密度