垫层法是法的处理深度分析-苏州安嘉法

砌筑法是将基础底面下一定范围内的懦弱土壤挖去，于是分层填入硬度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它功耗稳定和无侵蚀性的材料，并奠定（或振实）至要求的密实度。

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砌筑法分类 #

1、按砌筑材料分类：砂回填、碎石填筑、素土回填、灰土土层、粉矿渣土层、加筋土挡墙等。 #

2、按土层所起作用分类：换土挡墙、排水土层、加筋土挡墙。 #

土层法适用条件：适用于污泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素土层、杂灰土基槽及暗沟、暗塘等的浅层处理，且建筑物载荷不太大的基槽处理。换填法的处理深度一般宜控制在3m以内较为经济合理，但不应大于0.5m。

土层的作用 #

在各种安装工程中，土层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的土层主要是起换土作用；而在渡槽和土坝等安装工程，主要是运用土层起排水土体作用。

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1、换土挡墙 #

（1）增加基槽承载力

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基槽中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的减小而渐渐向纵深发展。因而，若以强度较大的砂或其它路基材料取代懦弱地层，就可减少柱距承载力，进而防止基槽破坏。 #

（2）提高基槽沉降量

基础下基槽浅层部份的挠度较大，其沉降量通常在基槽总沉降中所占的比列也较大，若以密实的砂或密实路基材料取代浅层懦弱土，就可提高基槽的大部份沉降量。另外，因为密实土层对蠕变的扩散作用，使作用在下卧土壤上的压力较小，所以也相应提高了下卧土壤的沉降量。

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（3）加快懦弱土壤的排水土体 #

因为砂或砂砾等砌筑材料的透水性大，当懦弱地层受压后，土层可作为良好的排水面，使基础下边的孔隙水压力得以快速消退，加快土层下懦弱地层的土体，因而增加基槽土硬度。

（4）避免基槽土冻胀 #

因为粗颗粒土层材料的孔隙较大，不易形成毛细管现象，所以可以避免潮湿地区土中冻雨所导致的冻胀。

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2、排水土层

排水土层是指软农地基上水坝或大面积堆载基底等所敷设的水平排水层，通常选用透水性良好的中粗砂或砂石砌筑，必要时在土层底和上表面增设具备反滤功耗的土工合成材料，避免碎石填筑被淤堵和拉裂。

其主要作用为： #

（1）作为水平排水层和下卧软地层的排水通道，加快基槽的排水土体，增加浅层基槽的抗剪硬度，配合砂井，加固深部软地层； #

（2）约束懦弱下卧层的侧向变型，增加基槽的稳定性砂垫层和回填砂的区别，并缓解其变型性质。

3、加筋土挡墙

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加筋土挡墙是指由砂、石和素土挡墙中增设各种类型加筋材料组成的复合土层。如加筋土回填、土工格室回填等。 #

其主要作用有以下三个方面：

（1）扩散蠕变，使压缩挠度分布均匀； #

（2）加强碎石填筑的整体性和挠度，减少不均匀沉降；

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（3）约束懦弱土的侧向变型。

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换土回填的设计

主要内容：回填材料的采用、厚度的确定、垫层敷设范围以及基槽沉降估算等。 #

一、垫层材料采用

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回填材料：砂、碎石、素土、灰土、粉炉渣、矿渣、加筋土等。

采用原则：因地制宜依照安装工程的详细条件合理选取。 #

二、砂回填长度及尺寸的确定

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三、沉降估算 #

对于砂石、卵石、砂夹石、砂和煤灰等粗粒换填材料的土层因为在施工期间填筑自身的压缩变型已基本完成，且量值很小，所以在基槽变型估算中，可以忽视该部份；但对于泥岩材料，尤其是长度较大的换填土层，则应记入土层自身的变型。

s1估算中，蠕变可取土层顶面和底面压力的平均值。通常砂回填Es=20~30MPa；粉矿渣则Es=8~20MPa，砂石、卵石为30~50MPa。无论是基槽还是土层，其沉降估算均可传统分层总和法估算。

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基础砂砾土层施工 #

1、厚度确定

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软农地基上土挡墙长度的确定与砂回填相似。 #

（1）对非自重湿陷性黄土基槽上的土层长度应保证天然黄壤土所受的压力大于其湿陷起始压力值。

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（2）对自重湿陷性黄土基槽上，土层长度应小于非自重湿陷性黄土基槽上填土的长度，或控制剩余湿陷量不小于20cm能够取得好的疗效。

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2、宽度确定 #

根据处理范围素土挡墙或砂砾土层可分为局部抹灰和整片土层。

（1）局部抹灰：通常设置在圆形（或矩形）基础或柱形基础底面下，其平面处理范围，每边超过基础底面的长度不应大于回填宽度的一半。

（2）整片土层：通常设置在整个建筑物（跨径大的工业楼房除外）的平面范围内。每边超过建筑物墙基础外侧的长度不应大于回填的长度，并不得大于2m。

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粉矿渣土层

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1、化学性质

粉炉渣和天然土中的物理成份具备巨大的相同性，具备火山灰的特点，在寒冷条件下具备凝硬性，与方解石，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成水化产物，使碾压密实的粉矿渣颗粒胶结固化产生絮状结构，可增加粉矿渣的硬度，增加压缩变型，提高早强性和水稳定性。 #

2、物理性质 #

粉矿渣的压实曲线与黏性土相同，具备相对较宽的最优含水量区间，其干密度对含水量的敏感性比黏度土小，最优含水量便于控制。 #

土层施工 #

一、土的压实成因

土通常由固体颗粒、水、空气组成。土中固、液、气单相组成的比列反映干湿、密实程度，对评价土的安装工程性质有重要意义，是土层压实参数选择的依照。

实践证明，要使土的压实疗效最好，其含水量一定要适当。对过湿的土进行碾压会出现“橡皮土”，不能减小土的密实度。对很干的土进行碾压，也不能把土充分压实。 #

1、最优含水量

在干密度——含水量曲线上干密度的峰值即为最大干密度，与之对应的含水量即为最优含水量。 #

2、干密度——含水量曲线的地理意义

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（1）当黏性土的含水量较小时，水化膜很薄，以结合水为主，颗粒间引力大，在一定的外部压实功作用下，还不能摆脱这些引力而使土粒相对联通，压实疗效差，土的干密度较小； #

（2）当提高土的含水量时，结合水膜渐渐增厚，颗粒间引力减小，土粒在相似的压实功能下便于联通而砂层，压实疗效增加，土的干密度也逐渐减少；

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（3）当土中含水量减小到一定程度后，孔隙中开始出现自由水，结合水膜的扩大作用并不显著，颗粒间引力很弱，但自由水充填在孔隙中，阻挡了土粒间的联通砂垫层和回填砂的区别，并随着含水量的继续减小，联通阻力随之减小，压实疗效反倒衰退，土的干密度逐渐降低。

3、土的压实系数λc #

二、垫层施工方式 #

机械碾压法、重锤奠定法和震动压实法三种。 #

（一）机械碾压法 #

机械碾压法是选用压路机、推土机、羊足碾、振动碾或其它压实机械来压实懦弱基槽土或分层路基回填。常适于路基面积宽敞和回填土石方量较大的安装工程。 #

施工方法:

1、将拟建范围内一定深度内的懦弱土挖开至设计要求；

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2、将顶部土层碾压加固；

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3、分层筑堤，逐层加密。

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施工参数：如施工机械、铺筑长度、碾压遍数与拱圈含水量等由工地实验确定。

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为保证有效压实品质，碾压速率要有所控制，平碾控制在2.0km/h，羊足碾控制在3.0km/h，震动碾控制在2.0km/h。 #

碾压法对表层基槽加固深度通常可达2~3m。通常黏性土经表层压实处理，其基槽承载力可达80~。

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品质检测：

施工中，随层检测平均干密度、含水量。选用环武学或贯入测量法。每位边坡或100~500m2设一个检测点。 #

（二）重锤奠定法

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重锤奠定法是用起重机械将夯锤（15~30kN）提高到一定高度（2.5~4.5m），于是自由落锤，不断重复夯击以加固基槽。 #

1、施工次序

重锤奠定宜一夯挨一夯次序进行。在独立柱基土层内，宜按先外后里的次序夯击。同一路基底面高程不同时，应按先深后浅的次序逐层奠定。

2、施工要领

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（1）现场试夯； #

（2）夯击前应检测坑中土的含水量；

（3）施工夯上班艺；

（4）现场有路基或毗邻建筑物时，必须选用必要的防护举措。

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3、质量检测 #

除了要检测施工记录及试夯最后下沉量，并且要检测加固品质。地基每30m一点，整片基槽每100m2两点以上。经过重锤奠定的基槽承载力可达100~。

(三)平板震动法 #

震动压实法是运用各类震动压实机，将松散土振压密实。 #

适用于处理无黏性土或粘粒浓度少，透水性较差的松散杂灰土基槽。

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震动压实机的工作原理是由电动机推动两个偏心块以相似速率逆向晃动而产 #

巨大的平行震动力。 #

压实疗效：通常杂灰土经振实后，基槽承载力特征值可达100~。 #

震动压实的疗效与路基成份、振动时间等诱因有关，通常震动时间越长，疗效越好，但震动时间少于某一值后，震动导致的下沉基本稳定，再继续震动就不能起到逐步的压实作用。为此，施工前需进行试振，得出稳定下沉量和时间的关系。 #

参考：对主要由煤渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，震动时间约在1min以上；对含煤灰等泥岩路基，震动时间约为3~5min，有效振实深度为1.2~1.5m。 #

振实范围应从基础边沿放出0.6m左右，先振地基一侧，后振中间，其振实的标准是以震动机原地振实不再继续下沉为合格，并采用轻便触探实验检测其均匀性及影响深度。 #

三、砂（砾石、碎石）填筑施工 #

1.回填材料

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碎石：颗粒土体良好、质地坚固的碎石（砂料的不均匀系数不能大于5，以中粗砂为好，可在砂中掺入一定数目的砂石，但要分布均匀），不得富含草根、垃圾，含泥量应大于5％，对具备排水要求的砂回填宜控制在含泥量不小于3%。

砂砾：土料宜用粉质黏土，不宜使用粉状黏土和砂质粉土，石灰宜用新鲜的消石灰。

2.施工要领

（1）施工机械应按照不同回填材料进行选择，压实参数由现场实验确定。 #

（2）不同施工机具应选用不同的最优含水量，尤其对素土和砂砾土层应严苛控制。 #

粉质黏土和砂砾的施工含水量宜控制在最优含水量wop±2%的范围内;粉矿渣宜控制在最优含水量wop±4%范围内;石子料，当用平板式震动器时可取15%~20%，辅以平碾或蛙式夯时可取8%~12%，用插入式震动器时宜为饱和；对于砂石及砾石应充分施肥沾湿后奠定。 #

（3）不良地质现象（如土层下存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等），应先进行清除，于是再施工回填。 #

（4）施工过程中禁止扰动土层下卧的污泥和污泥质土等懦弱地层。为防止坑底土壤遭到扰动，可保留约200mm厚的冰层暂不挖去，待铺筑填土前再挖至设计高程。对砂石或砾石土层，其顶部宜设置150~300mm厚的砂回填或铺一层土工织物，以避免懦弱土壤表面的局部破坏。

（5）填筑的底面宜敷设在同一高程上，若深度不同，路基底土面应挖成阶梯状或山坡插筋，并按先深后浅的次序进行回填施工，插筋处应夯压密实。 #

（6）当地下水位低于路基底面时，应采取排降雨举措。

（7）填筑每层虚铺200~300mm，分层铺填，分层压实，每层经检测符合设计要求后方能进行下一层施工。

3.品质检测

施工品质检测——环武学或贯入测量法。

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（1）环武学：用体积不大于的环刀压入每层2/3的深度处采样，测量其干密度，干密度应不大于该石子料在中密状态的干密度值。 #

（2）贯入测量法：先将砂回填表面3cm左右厚的砂刮去，于是用贯入仪、钢叉或箍筋以贯入度的大小来定性地检测砂回填品质。

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安装工程品质初验——载荷实验。

换土挡墙法留意事项:

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a.浅层(深层施工困难);

b.换填长度为0.5至3.0m(太薄无用,太厚施工困难,成本高);

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c.分层开挖压实(保证品质);

d.校核变型；

e.大面积及深厚土层宜考虑换填材料轻度小于天然土时对变型的影响（原本影响以及对临近建筑物的影响）。 #

END