1、 一、概念 n當軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要 求，而軟弱土層的厚度又不很大時將基礎底面以下 處理范圍內的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分 層換填強度較大的砂（碎石、素土、灰土、高爐干 渣、粉煤灰）或其它性能穩定、無侵蝕性等材料， 并壓（夯、振）實至要求的密實度為止，這種地基 處理的方法稱為 。 二、原理 n換填法是淺層軟土地基的處理方法。是 將基礎底面以下不太深的處理范圍內的 軟弱土層挖去，然后以質地堅硬，強度 較高，性能穩定好，具有抗侵蝕性的砂， 卵石，素土等去分層換填，同時用人工 或機械方法進行表層壓，夯，振動等處 理 至 滿 足 工 程 要 求 的 全 過 程 。 三、適用

2、范圍 n常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土 方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層（淤泥質 土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自 重固結的沖填土等）與低洼區域的填筑。 n一般處理深度為23m。適用于處理淺層非飽和 軟弱土層、素填土和雜填土等。 n換填墊層法常用于處理輕型建筑、地坪、堆料場 及道路工程等 n換填墊層法適用于處理各類淺層軟弱地基。當在建筑 范圍內上層軟弱土較薄，則可采用全部置換處理。對 于較深厚的軟弱上層，當僅用墊層局部置換上層軟弱 土時，下臥軟弱上層在荷載下的長期變形可能依然很 大。例如，對較深厚的淤泥或淤泥質土類軟弱地基， 采用墊層僅置換上層軟土后，通常可提高持力層的

3、承 載力，但不能解決由于深層土質軟弱而造成地基變形 量大對上部建筑物產生的有害影響；或者對于體型復 雜、整體剛度差、或對差異變形敏感的建筑，均不應 采用淺層局部置換的處理方法。 n大面積填土產生的大范圍地面負荷影響深度較 深，地基壓縮變形量大，變形延續時間長，與 換填墊層法淺層處理地基的特點不同，因而大 面積填土地基的設計施工應另行按國家現行有 關規范執行。 四、墊層的分類 墊層分類 回填材料 砂墊層 粉煤灰墊層 粉質粘土墊層 灰土墊層 礦渣墊層 其他工業廢渣墊層 土工合成材料墊層 1.1.砂墊層砂墊層 n宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中 砂或石屑（粒徑小于2mm的部分不應超過總重

4、的 45%），應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。 n當使用粉細砂或石粉（粒徑小于0.075mm的部分不 超過總重的9%）時，應摻入不少于總重30%的碎石 或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。對濕陷性 黃 上 地 基 ， 不 得 選 用 砂 石 等 透 水 材 料 。 n砂石是良好的換填材料，但對具有排水要求的 砂墊層宜控制含泥量不大于3%； n采用粉細砂作為換填材料時，應改善材料的級 配狀況，在摻加碎石或卵石使其顆粒不均勻系 數不小于5并拌合均勻后，方可用于鋪填墊層。 2.2.灰土墊層灰土墊層 n石灰和土的體積配合比宜為28或37。 土料宜用粉質粘土，不宜使用塊狀粘土和 砂質粉土，不得

5、含有松軟雜質，并應過篩， 其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消 石 灰 ， 其 顆 粒 不 得 大 于 5 m m n灰土強度隨土料中粘粒含量增高而加大，塑性指 數小于4的粉土中粘粒含量太少，不能達到提高灰 土強度的目的，因而不能用于拌合灰土。灰土所 用的消石灰應符合級以上標準，貯存期不超過3 個月，所含活性CaO和MgO越高則膠結力越強。通 常灰土的最佳含灰率為CaO+MgO約達總量的8%。石 灰 應 消 解 3 4 d 并 篩 除 生 石 灰 塊 后 使 用 。 3.3.粉煤灰墊層粉煤灰墊層 n主要工程特性： 1.自重輕； 7.抗液化性 2. 擊實性能好； 8.對環境的影響 3.抗剪強

6、度； 4.壓縮性 5.承載能力 6.滲透性 n可用于道路，堆場和小型建筑，構筑物等的換填 墊層。粉煤灰墊層上宜覆土0.30.5m。粉煤灰 墊層中采用摻加劑時，應通過試驗確定其性能及 適用條件。作為建筑物墊層的粉煤灰應符合有關 放射性安全標準的要求。粉煤灰墊層中的金屬構 件、管網宜采取適當防腐措施。大量填筑粉煤灰 時 應 考 慮 對 地 下 水 和 土 壤 的 環 境 影 響 。 n粉煤灰可分為干排灰、濕排灰和調濕灰。按其燃燒后 形成玻璃體的粒經分析，應屬粉土的范疇。但由于含 有CaO、SO3等成分，具有一定的活性，當與水作用時， 因具有膠凝作用的火山灰反應，使粉煤灰墊層逐漸獲 得一定的強度與剛

7、度，有效地改善了墊層地基的承載 能力及減小變形的能力。不同于抗地震液化能力較低 的粉土或粉砂，由于粉煤灰具有一定的膠凝作用，在 壓實系數大于0.9時，即可以抵抗7度地震液化。 4.4.礦渣墊層礦渣墊層 n墊層使用的礦渣是指高爐重礦渣，可分為分級礦渣、混 合礦渣及原狀礦渣。礦渣墊層主要用于堆場、道路和地 坪，也可用于小型建筑，構筑物地基。選用礦渣的松散 重度不小于11kN/m3，有機質及含泥總量不超過5%。 n設計、施工前必須對選用的礦渣進行試驗，在確認其性 能穩定并符合安全規定后方可使用。作為建筑物墊層的 礦渣應符合對放射性安全標準的要求。易受酸、堿影響 的基礎或地下管網不得采用礦渣墊層。大量

8、填筑礦渣時， 應考慮對地下水和土壤的環境影響。 n礦渣的穩定性是其是否適用于做換填墊層材料的最主 要性能指標。當礦渣中CaO的含量小于45%及FeS與MnS 的含量1%時，礦渣不會產生硅酸鹽分解和鐵錳分解， 排渣時不澆石灰水，礦渣也就不會產生石灰分解，則 該類礦渣性能穩定，可用于換填。對中、小型墊層可 選用840mm與4060mm的分級礦渣或060mm的混合 礦渣；較大面積換填時，礦渣最大粒徑不宜大于200mm 或大于分層鋪填厚度的2/3。 5.5.粉質粘土墊層粉質粘土墊層 n土料中有機質含量不得超過5%，亦不得含有凍 土或膨脹土。當含有碎石時，其粒徑不宜大于 50mm。用于濕陷性黃土或膨脹土

9、地基的粉質粘 土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊。 n粘土及粉土均難以夯壓密實，故換填時均應避免采 用作為換填材料，在不得己選用上述土料回填時， 也應摻入不少于30%的砂石并拌合均勻后，方可使 用。當采用粉質粘土大面積換填并使用大型機械夯 壓時，土料中的碎石粒徑可稍大于50mm，但不宜大 于100mm，否則將影響墊層的夯壓效果。 6.6.其他工業廢渣墊層其他工業廢渣墊層 n在有可靠試驗結果或成功工程經驗時，對質地堅 硬、性能穩定、無腐蝕性和放射性危害的工業廢 渣等均可用于填筑換填墊層。被選用工業廢渣的 粒徑、級配和施工工藝等應通過試驗確定。 7.7.土工合成材料墊層土工合成材料墊層 n由分層鋪

10、設的土工合成材料與地基土構成加筋墊層。 作為加筋的土工合成材料應采用抗拉強度較高、受力 時伸長率不大于4%5%、耐久性好、抗腐蝕的土工 格柵、土工格室、土工墊或土工織物等土工合成材料； 墊層填料宜用碎石、角礫、礫砂、粗砂、中砂或粉質 粘土等材料。當工程要求墊層具有排水功能時，墊層 材料應具有良好的透水性。 n在軟土地基上使用加筋墊層時，應保證建筑穩定并滿 足允許變形的要求。 n土工合成材料是近年來隨著化學合成工業的發展而迅速發展起來的一種 新型土工材料，主要由滌綸、尼龍、睛綸、丙綸等高分子化合物，根據 工程的需要，加工成具有彈性、柔性、高抗拉強度、低伸長率、透水、 隔水、反濾性、抗腐蝕性、抗老

11、化性和耐久性的各種類型的產品。如各 種土工格柵、土工格室、土工墊、土工網格、土工膜、土工織物、塑料 排水帶及其他土工復合材料等。 n用于換填墊層的土工合成材料，在墊層中主要起加筋作用，以提高地基 土的抗拉和抗剪強度、防止墊層被拉斷裂和剪切破壞、保持墊層的完整 性、提高墊層的抗彎剛度，因此利用土工合成材料加筋的墊層有效地改 變了天然地基的性狀，增大了壓力擴散角，降低了下臥天然地基表面的 壓力，約束了地基側向變形，調整了地基不均勻變形，增大地基的穩定 性并提高地基的承載力。 五、墊層的作用 n(1)提高地基承載力 n(2)減少沉降量 n(3)加速軟弱土層的排水固結 n(4)防止凍脹 n(5)消除膨

12、脹土的脹縮作用 基礎基礎 n查明地層土性質及不良地質現象；查明溝、塘、 洞等分布范圍和深度；查明填土的成分、范圍、 厚度、均勻性、填筑年限和方法等 n查明地下水的埋藏條件、類型、埋深等； n查明地下管線、防空洞及地下障礙物的分布范圍 和走向； n查明換填土的來源、種類、規格、價格等 一、原則 n對墊層的設計，即要求有足夠的厚度以置換可 能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬 度以防止砂墊層向兩側擠出。 二、墊層設計的步驟 墊層厚度的確定 沉降計算 墊層寬度的確定 墊層承載力的確定 墊層設計 墊層尺寸 1.墊層厚度的確定 (1).(1).墊層厚度應根據墊層底部下臥土層的承載力確定，并符墊層厚度

13、應根據墊層底部下臥土層的承載力確定，并符 合下式要求：合下式要求： npz墊層底面處的附加應力設計值（kPa）; npcz墊層底面處土的自重壓力值（kPa）； nfaz經深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa） azzz fpp c (2).pz 、pcz 、 faz的確定 墊層底面處的附加壓力值墊層底面處的附加壓力值 p pz z： ： n條形基礎： n矩形基礎： nb-矩形基礎或條形基礎底面的寬度（m）； nl-矩形基礎底面的長度（m）； nP-基礎底面壓力的設計值（kPa）； Pc-基礎底面處土的自重壓力值 （kPa）； n z-基礎底面下墊層的厚度（m）；-墊層的壓力擴散角

14、（） p b pp bz tg z c () 2 p b l pp bz tglz tg z c () ()()22 2.墊層寬度的確定 n墊層寬度的確定 墊層的底面寬度應以滿足基礎底面 應力擴散和防止墊層向兩側擠出為原則進行設計。關 于寬度計算，目前還缺乏可靠的方法。一般可按下式 計算或根據當地經驗確定。 nb墊層底面寬度(m)； n墊層的壓力擴散角（），可查表； bbztg 2 壓力擴散角壓力擴散角 換填材料換填材料 z/b 中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角 礫卵石、碎石礫卵石、碎石 黏性土和粉土黏性土和粉土 （8IP14) 灰土灰土 0.2520628 0.53023

15、28 注:當z/b0.25時,除灰土取30外,其余材料均取=0 ； 當0.25z/b0.5時，值可內插法求得。 n墊層頂面每邊宜比基礎底面大0.3m，或從 墊層底面兩側向上按當地開挖基坑經驗的 要求放坡，整片墊層的寬度可根據施工的 要求適當加寬。 3.墊層承載力的確定 n墊層的承載力宜通過現場試驗確定，并應驗算 下臥層的承載力。 （一）、墊層所采用的換填材料不同，墊層的施工方 法和施工機械也有所不同。 墊層施工應根據不同的換填材料選擇施工機械。 1.粉質粘土、灰土宜采用平碾、振動碾或羊足碾， 中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯； 2.砂石等宜用振動碾； 3.粉煤灰宜采用平碾、振動碾、平板振動器、

16、蛙式 夯； 4.礦渣宜采用平板振動器或平碾，也可采用振動碾。 振動碾振動碾 羊足碾 平板振動夯平板振動夯 平板振動器 蛙式夯 柴油夯 平碾 蛙式夯 （二）、施工方法、分層厚度每層壓實遍數 n墊層的施工方法、分層鋪填厚度，每層壓實遍 數等宜通過試驗確定。除接觸下臥軟土層的墊 層底部應根據施工機械設備及下臥層土質條件 確定厚度外，一般情況下，墊層的分層鋪填厚 度可取200300mm。為保證分層壓實質量，應 控制機械碾壓速度。 施工設備 每層鋪填厚度（mm） 每層壓實遍數 平碾（8t12t） 200300 68 羊足碾（5t16t）200350816 蛙式夯（200kg） 200250 34 振動碾

17、（8t15t） 600130068 振動壓實機(2t，振動力98kN) 12001500 10 插入式振動器 200500 平扳式振動器 150250 墊層的每層鋪填厚度及壓實遍數 （三）、含水量的控制 n粉質粘土和灰土墊層土料的施工含水量宜控制 在最優含水量op2%的范圍內； n粉煤灰墊層的施工含水量宜控制在op4%的 范圍內，最優含水量可通過擊實試驗確定，也 可按當地經驗取用。 （四）、其他施工要點 n1.當墊層底部存在古井、古墓。洞穴、 舊基礎、暗塘等軟硬不均的部位時，應 根據建筑對不均勻沉降的要求予以處理， 并經檢驗合格后，方可鋪填墊層。 2.基坑開挖 n基坑開挖時應避免坑底上層受擾動

18、，可保留 約200mm 厚的土層暫不挖去，侍鋪填墊層前 再挖至設計標高。嚴禁擾動墊層下的軟弱土 層，防止其被踐踏。受凍或受水浸泡。在碎 石或卵石墊層底部宜設置150300mm厚的砂 墊層或鋪一層土工織物，以防止軟弱土層表 面的局部破壞，同時必須防止基坑邊坡坍土 混入墊層。 3.基坑排水 n換填墊層施工應注意基坑排水，除采用 水撼法施工砂墊層外，不得在浸水條件 下施工，必要時應采用降低地下水位的 措施。 4.墊層分段施工 n墊層底面宜設在同一標高上，如深度不同，基坑底土面應挖 成階梯或斜坡搭接，并按先深后淺的順序進行墊層施工，搭 接處應夯壓密實。 n粉質粘土及灰土墊層分段施工時，不得在柱基、墻角

19、及承重 窗間墻下接縫。上下兩層的縫距不得小于500mm。接縫處應夯 壓密實，灰土應拌合均勻并應當日鋪填夯壓。灰土夯壓密實 后3d內不得受水浸泡。粉煤灰墊層鋪填后宜當天壓實，每層 驗收后應及時鋪填上層或封層，防止干燥后松散起塵污染， 同時應禁止車輛碾壓通行。 n墊層竣工驗收合格后，應及時進行基礎施工與基坑回填。 5.土工合成材料墊層的注意事項 n鋪設土工合成材料時，下鋪地基土層頂面應平 整，防止土工合成材料被刺穿、頂破。鋪設時 應把土工合成材料張拉平直、繃緊，嚴禁有折 皺；端頭應固定或回折錨固；切忌曝曬或裸露； 連結宜用搭接法、縫接法和膠結法，并均應保 證主要受力方向的連結強度不低于所采用材料

20、的抗拉強度。 四、墊層質量檢驗四、墊層質量檢驗 n墊層施工過程中和施工完成以后，應進行墊層 的施工質量檢驗，以驗證墊層設計的合理性和 施工質量。 n必須首先通過現場試驗，在達到設計要求壓實 系數的墊層試驗區內，利用貫入試驗測得標準 的貫入深度或擊數，然后再以此作為控制施工 壓實系數的標準，進行施工質量檢驗。 1.檢驗方法 n對粉質粘土、灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工 質量檢驗也可用環刀法、貫入儀、靜力觸探、 輕型動力觸探或標準貫入試驗檢驗；對砂石、 礦渣墊層可用重型動力觸探檢驗，并均應通過 現場試驗以設計壓實系數所對應的貫入度為標 準檢驗墊層的施工質量。壓實系數也可采用環 刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗。 n墊層的施工質量檢驗必須分層進行。應 在每層的壓實系數符合設計要求后鋪填 上層土。 環刀取樣法環刀取樣法 n在夯（壓、振）實后的墊層中用容積不小于200cm3的 環刀取樣，測定其干土重度，以不小于該換填料在中 密狀態時的干土重度數值為合格。（例如：中砂在中 密狀態時的干土重度一般為15.5kN/m316.0kN/