由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就
不显著，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”最优含水量”。
16
击实曲线 d

击实G试s验w
1 w 1e
Gs w
1 Gsw
S
d

1 w
人工压实不是挤出土中水，而是挤出土中气来达到压实目的的。
在工地上对压实度的检验，一般可用环刀法、灌 砂（或水）法、湿度密度仪法或核子密度仪法等来测定 土的干密度和含水量，具体选用哪种方法，可根据工地 的实际情况决定。
3.3 垫层设计计算
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1. 垫层材料 2. 垫层厚度 3. 垫层宽度 4. 沉降验算
1. 垫层材料
19
（1) 砂、碎石或砂石料； （2）灰土； （3）粉煤灰或矿渣； （4）土工合成材料加碎石垫层等。
17
土的压实度（或压实系数c），定义为土压实时
要求达到的干密度d与室内击实试验所得到的 最大干密度dmax之比值，可由下式表示：
c =d /dmax
在工程中，填土的质量标准常以压实度来控制。
要求压实度越接近于1，表明对压实质量的要求越高。
根据工程性质及填土的受力状况，所要求的压实度是不 一样的。
3.2 垫层作用机理
15
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
振 密
土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水
机
量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实
理
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
适用范围：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处
理。 《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)
3.1.2 垫层的作用
11
(1)提高地基承载力。 (2)减少沉降量。 (3)加速软弱土层的排水固结。 (4)防止冻胀。 (5)消除膨胀土的胀缩作用。 (6)消除湿陷性黄土的湿陷作用 (7)局部换填处理暗浜和暗沟
14 (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。
13 (3)加速软弱土层的排水固结。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。
θ－垫层材料的压力扩散角，在缺少资料时，可按表3.2 选用。
换土垫层法包括：低洼地域筑高和堆填筑高 优点：就地取材、施工简单、机械设备简单、工期短、造价低。 处理深度：3~5m以内。
9
3.1.1 加固机理和适用范围
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加固机理：换填、振密、应力扩散。
种类：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、
灰土垫层、二灰垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层、土工合 成材料加碎石垫层等。
换土垫层法计算及施工要点
1
2
基底换填 0.6m
3
灰土垫层施工检验
铺设砂垫层
4
天津港开发区
5
抽检砂垫层
路
基
填 土
平整砂垫层
6
地下室底板下的砂垫层、砼垫层、防水层及砼保护层
7
基础灰土垫层施工阶段
3.1 概述
8
定义：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，压缩性能好的岩土材料（砂、 碎石、矿渣、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（土工格栅），并压 （碾、夯、振）实至要求的密实度，并形成垫层。
（kPa），宜通过试验确定。
23
按均匀分布，条形基础和矩形基础下垫层底面处附
加压力pz的简化计算
条形基础：
pz

b( pk pc )
b 2z tan
矩形基础：
pz

bl( pk pc )
(b 2z tan )(l 2z tan )
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）； p－基础底面接触压力（kPa）； pc－基础底面自重应力（kPa）；
破坏的软弱土层；
（3）垫层上、下平面尺寸，要满足应力扩散要求和砂垫层不
发生水平挤出
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b
基础
回填土
p
D

p cz
$ $ $ $$ pcz pz
pz $
b+2z tan
B
垫层设计示意图
z 垫层
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垫层厚度z，可根据下卧土层承载力确定，应符
合地基承载力验算要求
pz pcz faz
式中 pz－垫层底面处的附加压力（kPa） pcz－垫层底面处的自重压力（kPa） faz－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值
种类：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、
灰土垫层、二灰垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层、土工合 成材料加碎石垫层等。
2. 垫层厚度（z）
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换填法设计主要是
回填土
d
垫层厚度z（0.5~3m）和宽度B。
b z
原则：
B= b+2ztg
（1）各种材料垫层设计，近似按砂垫层计算方法进行设计
（2）砂垫层垫层厚度z，要求有足提高地基承载力。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。