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4.2
地基处理技术
4.2.1
换填法
< br>当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，
而软弱土层的厚度又不很大
时
将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，
然
后分层换填强度较大的砂
（碎
石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤
灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）
实至要求的密实度为止，这种地
基处理的方法称为换填法
.
它还包括低洼地域筑高（平整场
地）或堆填筑高（道路路基）。
机械碾压
、重锤夯实、平板振动可作为压（夯、振）实垫层的不同机具对待，这些施
工方法不但可
处理分层回填土，又可加固地基表层土。
按回填材料不同，<
/p>
垫层可分为：
砂垫层、
砂石垫层、
碎石垫层、
素土垫层、
灰土垫层、
二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。
《建筑地
基处理技术规范》
(JGJ79-2002)
中规定：
换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿
陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟
、暗塘等的浅层处理。
虽然不同材料的垫层，
其应力分布稍有差异，
但从试验结果分析其极限承载力还是比
< br>较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫
< br>层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等
< br>某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性
< br>和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。
1
、
压
实
< br>原
理
当粘性土的土样含水量较
小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如
还不能有效地克服引力而使土
粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，
结合水膜逐渐增厚，减小了
引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实
效果较好。但当土样含水量
增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大
作用就不大了，因而引力的
减少就显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒
移动的作用，
所以压实效果又趋下降，
因而设计时要选择一个
”<
/p>
最优含水量
”
，
这就是土的压
实机理。
在工程实践中
，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度
?
d
max
,
其
10
最大干密度可用室内击实试验
确定。在标准的击实方法的条件下，对于不同含水量的土样，
可得到不同的干密度
?
d
，从而绘制干密度
?
d
和制备含水量
w
的关系曲线，在曲线上
?
d
的
峰值，即为最大干密度
?
d
max
与之相应的制备含水量为最优含水量
w
op
。
垫层的作用主要有：
(1)
提高地基承载力
大家知道，浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如
果以抗剪强度
较高的砂或其它填筑材料代替软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破
坏。
(2)
减少沉降量
一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。
以
条形基础为例，
在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占
总沉降量
50%
左右。
如以密实
砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫
层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉
降量。
(3)
加速软弱土层的排水固结
<
/p>
建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷
载的作用下，
软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，
形成较大的
孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和
砂石垫层等
垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础
下面的孔隙
水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性
破坏。
(4)
防止冻胀
因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止
寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。
(5)
消除膨胀土的胀缩作用
在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或
灰土等材料作
为垫层以消除胀缩作用，
但垫层厚度应依据变形计算确定，
一般
不少于
0.3m
，
且垫层宽度应大于基
础宽度，而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。
2
、
垫
层
设
计
对垫层的设计，<
/p>
即要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，
又要求有
足
够大宽度以防止砂垫层向两侧挤出。
(1)
垫层厚度的确定
垫层厚度
z
应根据垫层底部下卧土层的承载力确定
，并符合下
式要求：
11
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