7.2 置换法(换填法)7.2 置换法(换填法).doc

文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58 浙江大学 龚晓南 编著 同济大学 叶书麟 主审 中国建筑工业出版社 7.2 置换法（换填法） 确定垫层厚度 垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重 应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。其表达式为： 设计计算时，先根据垫层的地基承载力特征值确定出基础宽度，再根据下卧层的承载力特征值确定垫层的厚度。一般情况下，垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。垫层太厚成本高而且施工比较困难，垫层的厚度并不随厚度线性增大。 垫层地面处的附加应力，对条形基础和矩形基础分别按下式计算： 条形基础 矩形基础 垫层地基的承载力宜通过试验确定。 沉降验算 一般垫层地基的沉降中仅考虑下卧层的变形，但对沉降要求教严或垫层较厚 的情况，还应计算垫层自身变形，垫层模量可参考下表： （插入垫层模量表） 采用垫层法加固地基可采用分层总和法计算沉降量。 施工 换土垫层法施工包括开挖换土和铺填垫层两部分。 开挖换土应注意避免坑底土层扰动，应采用干挖土法。 铺填垫层应根据不同的换填材料选用不同的施工机械。垫层需分层铺填，分层密实。砂石垫层宜采用振动碾碾压；粉煤灰垫层宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯等碾压方法密实；灰土垫层宜采用平碾、振动碾等方法密实。 质量检验 垫层法施工质量检验应分层进行。每层施工后经检验符合设计要求后才能进行下一层施工。 对灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量可采用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验等方法进行质量检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验垫层质量。 工程实例 （补） 7.2.2 强夯置换法（补：内容形式同7.2.1 P64） 7.2.3 石灰桩法（补：内容形式同7.2.1 P65） 7.2.4 EPS超轻质料填土法（补：内容形式同7.2.1 P71） 《基础工程》周景星 王洪瑾 虞石民 李广信 清华大学出版社 概念 换填法就是把基础底面下某一范围内的软弱地基土挖除，然后回填以质量好的土，经压密后直接作为建筑物的持力层，或者与原来软弱的地基土组合复合地基以支承建筑物。按施工方法不同，换填法分成两大类：换土垫层法和砂石桩置换法。 换土垫层法 换土垫层法就是将基础下面某一范围内的软弱基土挖除，然后回填以质量好的土料，分层压密，作为建筑物的持力层，如图1。 垫层的作用和要求 垫层的主要作用有： 提高持力层的承载能力，同时将建筑基地压力扩散到地基中去，使垫层一下软弱基土上的应力减少哦到许可承载力的范围内。 置换软弱的高压缩性土层，减少地基沉降量。 基础下浅层地基土的变形量在总变形量所占比例很大，以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的变形量约占地基总变形量的50%左右。同时，由于侧向变形而引起的沉降在浅层土沉降中所占的比例较大，因此，采用换土的办法能有效地减少地基的沉降量。 对于用砂石填筑的垫层，有加速软土层的排水固结作用。 为了起到上述作用，分层压密后的垫层料，要求抗剪强度高，压缩性小。在地震区则要满足地震的要求。而作为水工建筑物地基时，则还有防止渗透破坏的要求。 垫层料常用干净的中、粗砂，级配良好的砂石料，对这类粗砂土（无粘性土），要求质地坚硬，含泥量不超过3%。其他合适于作垫层的土料，还有三合土、灰土、素土等。粘粒含量大于60%的高塑性粘土、胀缩土和冻土，不宜作为垫层料。 灰土是我国传统的一种建筑物用料。用灰土作为垫层在我国已有千余年的历史，例如北京城墙和苏州古塔的地基都是用灰土建造。这些灰土迄今还很坚硬，具有甚高的高度。 灰土中石灰的加固作用主要来源于离子交换效应和凝硬效应；前者指石灰的钙离子被吸附在粘土颗粒表面，使颗粒表面的带电状态发生变化，由于凝聚作用使颗粒团粒化而改善土的性质。后者指石灰与土中的粘土矿物及二氧化硅和氧化铝等胶体产生化学反应，生成硅酸石灰水化物（系化合物）及铝酸石灰水化物（系化合物）。这些水化物具有结合力，将土颗粒胶结硬化后获得比素土高得多的强度。 灰土的强度与石灰的用量有关，在灰土垫层中一般以灰土比2:8或3:7作为最佳含灰率。 图2为某闸基采用粘性土垫层的实例，图3为海工建筑物（码头）采用抛石挤淤形成垫层的实例。 砂石桩置换法 换土垫层的厚度受到限制，因此对于软弱土层较厚且基础宽度较大的情况，常常不宜采用。这时可采用桩基的布置方式将软弱地基内的部分软土设法排除，置换以压密的砂石料以改善地基的性质，称为砂石桩置换法。 砂石置换法常用以处理软弱的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基，桩距一般为1.5-2.5m。施工时在桩位处