7.2 置换法(换填法)

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1、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）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩

2、法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。7.2.1换土垫层法7.2.1.1加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高地基承载力和减少沉降的要求。填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。7.2.1.2设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度

3、的确定，以及地基沉降计算等。1.垫层材料选用P59采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料：⑴砂、碎石或砂石料；⑵灰土；⑶粉煤灰或矿渣；⑷土工合成材料加碎石垫层等。2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算：式中B—垫层厚度，m；b—基础底面宽度，m；Z—垫层厚度，m；—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或

4、从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。3.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

5、形基础垫层地基的承载力宜通过试验确定。3.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。7.2.1.3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

6、；灰土垫层宜采用平碾、振动碾等方法密实。7.2.1.4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。7.2.1.5工程实例（补）7.2.2强夯置换法（补：内容形式同7.2.1P64）7.2.3石灰桩法（补：内容形式同7.2.1P65）7.2.4EPS超轻质料填土法（补：内容形式同7.2.1P71）《基

7、础工程》周景星王洪瑾虞石民李广信清华大学出版社一．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。二．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。（一）垫层的作用和要求垫层的主要作用有：1.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

8、软弱基土上的应力减少哦到许可承载力的范围内。2.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。3.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