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機械碾壓、重錘夯實(shí)、平板振動(dòng)可作為壓（夯、振）實(shí)墊層的不同機具對待，這些施工方法不但可處理分層回填土，又可加固地基表層土。

按回填材料不同，墊層可分為：砂墊層、砂石墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰墊層、干渣墊層和粉煤灰墊層等。

《建筑地基處理技術(shù)規范》(JGJ79-2002)中規定：換填法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理。

雖然不同材料的墊層，其應力分布稍有差異，但從試驗結果分析其極限承載力還是比較接近的；通過(guò)沉降觀(guān)測資料發(fā)現，不同材料墊層的特點(diǎn)基本相似，故可將各種材料的墊層設計都近似的按砂墊層的計算方法進(jìn)行計算。但對濕陷性黃土、膨脹土、季節性?xún)鐾恋饶承┨厥馔敛捎脫Q土墊層處理時(shí)，因其主要處理目的是為了消除地基土的濕陷性、膨脹性和凍脹性，所以在設計時(shí)需考慮的解決問(wèn)題的關(guān)鍵也應有所不同。

1、壓實(shí)原理

當粘性土的土樣含水量較小時(shí)，其粒間引力較大，在一定的外部壓實(shí)功能作用下，如還不能有效地克服引力而使土粒相對移動(dòng)，這時(shí)壓實(shí)效果就比較差。當增大土樣含水量時(shí)，結合水膜逐漸增厚，減小了引力，土粒在相同壓實(shí)功能條件下易于移動(dòng)而擠密，所以壓實(shí)效果較好。但當土樣含水量增大到一定程度后，孔隙中就出現了自由水，結合水膜的擴大作用就不大了，因而引力的減少就顯著(zhù)，此時(shí)自由水填充在孔隙中，從而產(chǎn)生了阻止土粒移動(dòng)的作用，所以壓實(shí)效果又趨下降，因而設計時(shí)要選擇一個(gè)”最優(yōu)含水量”，這就是土的壓實(shí)機理。

在工程實(shí)踐中，對墊層的碾壓質(zhì)量的檢驗，要求能獲得填土的最大干密度 ,其最大干密度可用室內擊實(shí)試驗確定。在標準的擊實(shí)方法的條件下，對于不同含水量的土樣，可得到不同的干密度，從而繪制干密度 和制備含水量 的關(guān)系曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)上的峰值，即為最大干密度 與之相應的制備含水量為最優(yōu)含水量。

墊層的作用主要有：

(1)提高地基承載力  大家知道，淺基礎的地基承載力與持力層的抗剪強度有關(guān)。如果以抗剪強度較高的砂或其它填筑材料代替軟弱的土，可提高地基的承載力，避免地基破壞。

(2)減少沉降量   一般地基淺層部分沉降量在總沉降量中所占的比例是比較大的。以條形基礎為例，在相當于基礎寬度的深度范圍內的沉降量約占總沉降量50%左右。如以密實(shí)砂或其它填筑材料代替上部軟弱土層，就可以減少這部分的沉降量。由于砂墊層或其它墊層對應力的擴散作用，使作用在下臥層土上的壓力較小，這樣也會(huì )相應減少下臥層土的沉降量。

(3)加速軟弱土層的排水固結  建筑物的不透水基礎直接與軟弱土層相接觸時(shí)，在荷載的作用下，軟弱土層地基中的水被迫繞基礎兩側排出，因而使基底下的軟弱土不易固結，形成較大的孔隙水壓力，還可能導致由于地基強度降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險。砂墊層和砂石墊層等墊層材料透水性大，軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，可以使基礎下面的孔隙水壓力迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結和提高其強度，避免地基土塑性破壞。

(4)防止凍脹  因為粗顆粒的墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細管現象，因此可以防止寒冷地區土中結冰所造成的凍脹。這時(shí)，砂墊層的底面應滿(mǎn)足當地凍結深度的要求。

(5)消除膨脹土的脹縮作用  在膨脹土地基上可選用砂、碎石、塊石、煤渣、二灰或灰土等材料作為墊層以消除脹縮作用，但墊層厚度應依據變形計算確定，一般不少于0.3m，且墊層寬度應大于基礎寬度，而基礎的兩側宜用與墊層相同的材料回填。

2、墊層設計

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。

(1)墊層厚度的確定  墊層厚度應根據墊層底部下臥土層的承載力確定，并符合下式要求：

                                   (4.2.1-1)

式中    ——墊層底面處的附加應力設計值（kPa）;

        ——墊層底面處土的自重壓力值（kPa）；

        ——經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa）。

墊層底面處的附加壓力值可按壓力擴散角  進(jìn)行簡(jiǎn)化計算：

條形基礎：                               (4.2.1-2)

矩形基礎：                  (4.2.1-3)

式中   ——矩形基礎或條形基礎底面的寬度（m）；

——矩形基礎底面的長(cháng)度（m）；

——基礎底面壓力的設計值（kPa）；

——基礎底面處土的自重壓力值（kPa）；

  ——基礎底面下墊層的厚度（m）；

——墊層的壓力擴散角（°），可按表4.2.1-1采用。

具體計算時(shí)，一般可根據墊層的承載力確定出基礎寬度，再根據下臥土層的承載力確定出墊層的厚度?？上燃僭O一個(gè)墊層的厚度，然后按式(4.2.1-1)進(jìn)行驗算，直至滿(mǎn)足要求為止。

表4.2.1-1     壓力擴散角 （°）

注：當 <0.25時(shí)，除灰土仍取 ＝ 外，其余材料均取 ＝ ；

    當0.25< <0.5時(shí)， 值可內插求得。

(2)墊層寬度的確定  墊層的底面寬度應以滿(mǎn)足基礎底面應力擴散和防止墊層向兩側擠出為原則進(jìn)行設計。關(guān)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(jīng)驗確定。

                       (4.2.1-4)

式中  ——墊層底面寬度(m)；

      ——墊層的壓力擴散角（°），可按表4.2.1-1采用；當 <0.25時(shí)，仍按 =0.25

            取值。

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(kāi)挖基坑經(jīng)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  墊層的承載力宜通過(guò)現場(chǎng)試驗確定，并應驗算下臥層的承載力。

(4)沉降計算  對于重要的建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑，還應進(jìn)行地基變形計算。建筑物基礎沉降等于墊層自身的變形量與下臥土層的變形量 之和。

對超出原地面標高的墊層或換填材料的密度高于天然土層密度的墊層，宜早換填并考慮其附加的荷載對建造的建筑物及鄰近建筑物的影響。

2、墊層施工

(1)機械碾壓法  機械碾壓法是采用各種壓實(shí)機械來(lái)壓實(shí)地基土。此法常用于基坑底面積寬大開(kāi)挖土方量較大的工程。

工程實(shí)踐中，對墊層碾壓質(zhì)量的檢驗，要求獲得填土最大干密度。其關(guān)鍵在于施工時(shí)控制每層的鋪設厚度和最優(yōu)含水量，其最大干密度和最優(yōu)含水量宜采用擊實(shí)試驗確定。所有施工參數（如施工機械、鋪填厚度、碾壓遍數、與填筑含水量等）都必須由工地試驗確定。在施工現場(chǎng)相應的壓實(shí)功能下，由于現場(chǎng)條件終究與室內試驗不同，因而對現場(chǎng)應以壓實(shí)系數與施工含水量進(jìn)行控制。

(2)重錘夯實(shí)法  重錘夯實(shí)法是用起重機將夯錘提升到某一高度，然后自由落錘，不斷重復夯擊以加固地基。重錘夯實(shí)法一般適用于地下水位距地表0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土。

重錘夯實(shí)法的主要設備為起重機械、夯錘、鋼絲繩和吊鉤等。

當直接用鋼絲繩懸吊夯錘時(shí)，吊車(chē)的起重能力一般應大于錘重的三倍。采用脫鉤夯錘時(shí)，起重能力應大于夯錘重量的1.5倍。

夯錘宜采用圓臺形，錘重宜大于2t，錘底面單位靜壓力宜為15～20kPa。夯錘落距宜大于4m。

(3)平板振動(dòng)法  平板振動(dòng)法是使用振動(dòng)壓實(shí)機來(lái)處理無(wú)粘性土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土地基的一種方法。

振動(dòng)壓實(shí)的效果與填土成分、振動(dòng)時(shí)間等因素有關(guān)，一般振動(dòng)時(shí)間越長(cháng)，效果越好，但振動(dòng)時(shí)間超過(guò)某一值后，振動(dòng)引起的下沉基本穩定，再繼續振動(dòng)就不能起到進(jìn)一步壓實(shí)的作用。為此，需要施工前進(jìn)行試振，得出穩定下沉量和時(shí)間的關(guān)系。對主要由爐渣、碎磚、瓦塊組成的建筑垃圾，振動(dòng)時(shí)間約在1mim以上；對含爐灰等細粒填土，振動(dòng)時(shí)間約為3～5mim，有效振實(shí)深度為1.2～1.5m。

振實(shí)范圍應從基礎邊緣放出0.6m左右，先振基槽兩邊，后振中間，其振動(dòng)的標準是以振動(dòng)機原地振實(shí)不再繼續下沉為合格，并輔以輕便觸探試驗檢驗其均勻性及影響深度。振實(shí)后地基承載力宜通過(guò)現場(chǎng)載荷試驗確定。一般經(jīng)振實(shí)的雜填土地基承載力可達100～120kPa。

(4)墊層材料選擇

1)砂石  應選用級配良好的中粗砂，含泥量不超過(guò)3％，并應除去樹(shù)皮、草皮等雜質(zhì)。若用細砂，應摻入30％～50％的碎石，碎石最大粒徑不宜大于50mm。

2)粘土(均質(zhì)土)  土料中有機質(zhì)含量不得超過(guò)5%，亦不得含有凍土或膨脹土。當含有碎石時(shí)，其粒徑不宜大于50mm。

3)灰土  體積比宜為2：8或3：7。土料宜用粘性土及塑性指數大于4的粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應過(guò)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5mm。

4)素土  素土土料中有機質(zhì)含量不得超過(guò)5％，亦不得含有凍土或膨脹土，不得夾有磚、瓦和石塊等滲水材料，碎石粒徑不得大于50mm。

5)粉煤灰  可分為濕排灰和調濕灰?？捎糜诘缆?、堆場(chǎng)和中、小型建筑、構筑物換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土30～0cm。

6)干渣  干渣墊層材料可根據工程的具體條件選用分級干渣、混合干渣或原狀干渣。小面積墊層一般用8～40mm與40～60mm的分級干渣，或0～60mm的混合干渣；大面積鋪墊時(shí)，可采用混合干渣或原狀干渣，原狀干渣最大粒徑不大于200mm或不大于碾壓分層虛鋪厚度的2/3。

用于墊層的干渣技術(shù)條件應符合下列規定：穩定性合格；松散密度不小于1.1t/m³；泥土與有機質(zhì)含量不大于5％。對于一般場(chǎng)地平整，干渣質(zhì)量可不受上述指標限制。