地基基础设计过程中常常遇见垫层、换填垫层、褥垫层等。那么他们该如何区分、又有何作用呢？下面详细一一介绍。

一、垫层混凝土垫层是钢筋混凝土基础与地基土的中间层，一般为100mm厚素混凝土，每边宽出基础面100mm（当地基土或地下水有腐蚀性时，垫层厚度和材料稍有变化）。

混凝土垫层主要有以下几点作用：1.构成基础底部模板；2.找平，通过调整厚度弥补土方开挖的误差，使底板受力在一个平面，也不浪费基础的高标号砼；3.确保基础底板筋的有效位置，保护层好控制，使底筋和土隔离不受污染；混凝土基础中底板受力钢筋保护层厚度：当有垫层时为40mm;无垫层时为70mm。混凝土垫层强度：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.2节中规定：垫层混凝土强度不宜低于C10。在设计过程中，最常使用的是垫层强度是C15。争议点：针对垫层强度使用C15的问题，在《混凝土结构设计标准》（以下简称混凝土标准）实施后存在争议。争议原因是混凝土标准中删除了C15强度标号，且规定素混凝土结构最低强度等级为C20。故导致众多专家及设计人员认为垫层最低强度应为C20。PS：混凝土标准条文说明中注明：C15混凝土的设计指标可参考2010版规范的有关规定。本条所说的素混凝土结构，一般不包含地下室或其他地下结构的素混凝土垫层。因此，作者认为在有条件可购置C15混凝土时，垫层最低强度仍可采用C15。二、换填垫层换填垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。

换填垫层分类：

1.按垫层材料分类:砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。

2.按垫层所起作用分类:换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。

垫层作用：

1.换土垫层

(1)提高地基承载力

地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。因此若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。

(2)减少地基沉降量

基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。

(3)加速软弱土层的排水固结

由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度，

(4)防止地基土冻胀

由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，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。

2.排水垫层

排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。

其主要作用为:

(1)作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层。

(2)约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。

3.加筋土垫层

加筋土垫层是指由砂、石和素土垫层中增设各种类型加筋材料组成的复合垫层。如加筋土垫层、土工格栅垫层等。

其主要作用有以下三个方面:

(1)扩散应力，使压缩应力分布均匀;

(2)增强砂石垫层的整体性和刚度，减小不均匀沉降;

(3)约束软弱土的侧向变形。

垫层施工：

垫层施工应根据不同的换填材料选择合适的施工机械。粉质黏土、灰土垫层宜采用平碾、振动碾或羊足碾，以及蛙式夯、柴油夯。砂石垫层等宜用振动碾。粉煤灰垫层宜来用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣垫层宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。

垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数自通过现场的试验确定。除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，其他垫层的分层铺填厚度宜为200mm~300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。

三、褥垫层“褥”即“被褥”的意思。当人躺在不平整的床板上时，会感觉背部很硬，此时是由于床板受力不均，出现应力集中现象；此时，如若铺上厚厚的被褥后，背部会觉得很柔软，那是由于被褥与人体背部出现“变形协调”，不再存在应力集中现象。

在地基处理中，褥垫层被用于刚性地基处理措施中（如CFG桩、碎石桩等），有效避免地基基础部分落在刚性桩上、部分落在土层上的情形，使基底受力更加的均匀。

褥垫层主要作用：

1、保证桩、土共同承担荷载，它是形成复合地基的重要条件。当基础受到垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的模量远比土的大，桩比土变形小，由于基础下设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一变化过程褥垫层材料不断补充到桩间土上，这样保证一部分荷载通过褥垫层作用在间土上，实现了和土的共同作用

2、通过改变褥垫厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高。刚性桩桩身模量远大于桩间土，一般桩土应力比较大。但通过褥垫层的作用，可有效减小桩土应力比，这一特性使刚性桩具有较大灵活性。此法调节了桩和土的应力比，较好的发挥了桩和土的承载力从而达到了降低工程造价的目的。

3、减少基础底面的应力集中。当不设计褥垫层时，基础的应力集中很明显。如果褥垫层厚度在10-30cm，对基础底板的应力集中明显减小，厚度超过30cm后，就可以将基础视为天然地基，这时可以不考虑冲切破坏。

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