4换填垫层法

4换填垫层法4.1一般规定4．1．1换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。4．1．2应根据建筑体型、结构特点、荷载性质、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。4.2设计4．2．1垫层的厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：azczzfpp(4.2.1-1)式中zp——相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值(kPa)；czp——垫层底面处土的自重压力值(kPa)；azf——垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。垫层底面处的附加压力值zp可分别按(4.2.1-2)和(4.2.1-3)式计算：条形基础ztgbppbpckz2(4.2.1-2)矩形基础)2)(2(ztglztgbppblpckz(4.2.1-3)式中b——矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；l——矩形基础底面的长度(m)；kp——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；cp——基础底面处土的自重压力值(kPa)；z——基础底面下垫层的厚度(m)；——垫层的压力扩散角(º)，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按表4.2.1采用。表4.2.1压力扩散角(º)换填材料bz中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣粉质粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023注：1当z／b0.25，除灰土取θ=28º，其余材料均取θ=0º，必要时，宜由试验确定；2当0.25z／b0.5时，θ值可内插求得。换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。4．2．2垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：ztgbb2'(4.2.2)式中b´——垫层底面宽度(m)——压力扩散角，可按表4.2.1采用；当bz0.25时，仍按表中bz=0.25取值。整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。4．2．3垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应进行下卧层承载力的验算。4．2．4对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜早换填，并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。换填垫层在满足本规范第4．2．1条、第4．2．2条和第4．2．6条的条件下，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。对沉降要求严的或垫层厚的建筑，应计算垫层自身的变形。垫层下卧层的变形量可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定计算。4．2．5垫层可选用下列材料：1砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑(粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％)，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉(粒径小于0．075mm的部分不超过总重的9％)时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。2粉质粘土。土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。3灰土。体积配合比宜为2：8或3：7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。4粉煤灰。可用于道路、堆场和小型建筑、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3~0.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。5矿渣。垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑、构筑物地基。选用矿渣的松散重度不小于11kN／m3，有机质及含泥总量不超过5％。设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全规定后方可使用。作为建筑物垫层的矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。6其他工业废渣。在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。7土工合成材料。由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290的要求，通过设计并进行现场试验后确定。作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高、受力时伸长率不大于4％~5％、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等土工合成材料；垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂或粉质粘土等材料。当工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好的透水性。在软土地基上使用加筋垫层时，应保证建筑稳定并满足允许变形的要求。4．2．6垫层的压实标准可按表4．2．6选用：表4.2.6各种垫层的压实标准施工方法换填材料类别压实系数λc碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94~0.97砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾、石屑0.94~0.97粉质粘土灰土0.95粉煤灰0.90~0.95注:1压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值；土的最大干密度宜采用击实试验确定，碎石或卵石的最大干密度可取2.0~2.2t／m3；2当采用轻型击实试验时，压实系数λc宜取高值，采用重型击实试验时，压实系数λc可取低值；3矿渣垫层的压实指标为最后二遍压实的压陷差小于2mm。4．2．7对于工程量较大的换填垫层，应按所选用的施工机械、换填材料及场地的土质条件进行现场试验，以确定压实效果。4．3施工4．3．1垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。4．3．2垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。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，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。4．3．3粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量opw±2％的范围内，粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在opw±4％的范围内。最优含水量可通过击实试验确定，也可按当地经验取用。4．3．4当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理，并经检验合格后，方可铺填垫层。4．3．5基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约200mm厚的土层暂不挖去，待铺填垫层前再挖至设计标高。严禁扰动垫层下的软弱土层，防止其被践踏、受冻或受水浸泡。在碎石或卵石垫层底部宜设置150~300mm厚的砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡坍土混入垫层。4．3．6换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。4．3．7垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。粉质粘土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层的缝距不得小于500mm。接缝处应夯压密实。灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压。灰土夯压密实后3d内不得受水浸泡。粉煤灰垫层铺填后宜当天压实，每层验收后应及时铺填上层或封层，防止干燥后松散起尘污染，同时应禁止车辆碾压通行。垫层竣工验收合格后，应及时进行基础施工与基坑回填。4．3．8铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶面应平整，防止土工合成材料被刺穿、顶破。铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法，并均应保证主要受力方向的连结强度不低于所采用材料的抗拉强度。4．4质量检验4．4．1对粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯人试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验。并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯人度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。4．4．2垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。4．4．3采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的2／3深度处。检验点数量，对大基坑每50～100m2不应少于1个检验点；对基槽每10～20m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。采用贯人仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。4．4．4竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。