换填垫层法

地基处理地基处理2.1概述2.2土的压实原理2.3换填垫层设计2.4垫层碾压施工2.4质量检验主要内容地基处理软土2.1概述1将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求,怎么办？软弱土层的厚度不大2分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料3并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法。地基处理•通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在5米以内。“软弱土层的厚度不大”----到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？•适用性：哈哈，问题来了……垫层太薄，换土垫层的作用不明显地基处理根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。基本原理：2.1概述1.提高地基承载力-----采用抗剪强度较高的填筑材料2.减小沉降量-----密实，垫层对应力的扩散作用3.加速软弱土的排水固结-----绕基础排水，增加了排水面，使基础下的空隙水压力迅速消散。4.防止冻胀，空隙大，减小了毛细管现象5.消除膨胀土的胀缩作用-----干湿循环6，消除湿陷性黄土的湿陷作用地基处理垫层的分类P27根据换填材料的不同可分为：(4)粉煤灰(7)土工合成材料(5)矿渣(6)其他工业废渣（1）砂石(2)粉质粘土(3)灰土地基处理垫层材料选用-----砂石砂石垫层材料宜选用质地坚硬的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂、或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm的部分不应超过总重的9%）时，应掺入不少于总重的30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等渗水材料。地基处理(2)粉质粘土土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块地基处理(3)灰土体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粘土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒粒径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒粒径不得大于5mm。地基处理(4)粉煤灰可用于道路、堆场、和小型建筑、构筑物的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3~0.5m。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采用适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。地基处理(5)矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣或不分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑、构筑物地基。(6)其他工业废渣在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。地基处理土工格栅土工格室三维土工网垫(7)土工合成材料由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋层。所用土工合成材料的品种与性能及填土的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）的要求，通过设计并进行现场试验后确定。地基处理淤泥修正后地基承载力特征值：makf——给定的淤泥地基承载力特征值；——软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度；D——软弱下卧层以上埋深。30.5azakbdmffbD0,1.0,bb由于淤泥与淤所以淤泥泥质土的承载力修正系数层承载力修正：公式变为：0.5azakmffD地基处理土的加权平均重度设第i层土的重度为，厚度为则这i层的加权平均重度为112233123h+......+......iimihhhhhhhihi二三……第i层第一层地面m地基处理土的各种重度重度又称为容重、体积重量。土的重度通常是指土的天然重度，即单位体积中土颗粒所受的重力,是土的有效密度与重力加速度的乘积.地下水位以上土的重度地下水位以下土的重度=有效重度有效重度=土的重度-浮力（水的重度）地基处理1.0m1.2m3217.5/50aKkNmfkPa淤泥，粉质粘土，3117.5/kNm粉质粘土120kNkN1.5m某条形基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为50kPa,试按《理论公式确定修正后的承载力特征值。解：0.5azakmffD0.5=50+11.5-0.5=73kPaazakmffD（2.5）17.51.0(17.510)1.52.511.5/mkNm地基处理例：解：某条形基础，宽度1.6m，受轴心荷载Fk=300kN/m,基础埋深1m,垫层厚度为0.95m，垫层及回填材料为中砂，0.5azakmffD318/mkNm0.5=80+18-0.5=106.1kPaazakmffD（1.95）地基处理问题：持力层软弱下卧层承载能力验算基底反力承载力确定地基承载力的目的?kNkg地基处理问题：垫层（被置换）下卧层垫层底反力承载力确定地基承载力的目的?kNkg软弱下卧层承载力验算地基处理地基承载力验算持力层承载力验算软弱下卧层承载力验算地基处理地基承载力验算荷载-----基底反力pk地基承载力特征值fa地基处理问题：实际工程中，事先知道基底尺寸吗？地基处理FdG持力层下卧层强度要求：地基承载力pk≤fakkkaNgpfAkaGNAfd地基处理gkNkdpkkkkaNgpfANk：作用在基础顶面的荷载效应标准组合值，kNA：基底面积，m2；A＝l×b，一般l/b=1.0~2.0；地基处理kkkaNgpfAgk：基础自重和基础上的土重，kN。对于一般实体基础，可取：kGgAdG：基础及回填土的平均重度，一般取20kN/m3d：基础的平均埋深（室内外地坪与基底高度差的平均值），m(1.21.5)/21.35dm地基处理问题：垫层（被置换）下卧层垫层底反力承载力确定地基承载力的目的?kFkG软弱下卧层承载力验算地基处理azczzfpp垫层底面处的附加应力垫层底面处的自重应力垫层底面软弱土层经深度修正后的地基承载力的特征值一般根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不超过同一标高处软弱土层（经深度修正后）的承载力特征值确定:1、垫层厚度：按下卧层的承载力确定地基处理回填土砂垫层czpzpbazczzfpp(1)垫层厚度的确定按下卧层的承载力确定地基处理问题：pz──荷载作用下垫层底面处的附件应力地基处理此时基础底面土压力(1)垫层厚度的确定kN1dkgkkN与g荷载下基础底面压力zkc~()pppzP荷载作用下垫层底面的附件应力kP荷载作用下基础底面的平均压力cP基础底面处土的自重压力kc[]pp基础底面处的附加应力地基处理gkNkdpkkkkNgpANk：作用在基础顶面的荷载效应标准组合值，kNA：基底面积，m2；A＝l×b，条形基础l=1m；kP荷载作用下基础底面的平均压力地基处理gk：基础自重和基础上的土重，kN。对于一般实体基础，可取：kGgAdG：基础及回填土的平均重度，一般取20kN/m3d：基础的平均埋深（室内外地坪与基底高度差的平均值），m(1.21.5)/21.35dmkkkNgpA3325/,18/cskNmkNm已知混凝土土重地基处理111()kckkkGkGppNgdANddANdAkGgAdPc基础底面处土的自重压力kP荷载作用下基础底面的平均压力地基处理1.0m1.2m3217.5/50aKkNmfkPa淤泥，粉质粘土，3117.5/kNm粉质粘土120kNkN1.5m解：某条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为50kPa,求荷载作用下基础底面处的附件应力值。kcpp111()120(2017.5)11.2102.5kckkkGkGppNgdANddANdAkPa地基处理计算位置Fkpkdzpcz软土pz平均压力按照扩散系数法计算z()2kczppbpbztg条形基础kc[]pp基础底面处的附加应力zp──荷载作用下垫层底面处的附件应力地基处理计算位置Fkpkdzpcz软土Es1Es2pz平均压力按照扩散系数法计算z矩形基础()(2)(2)kczpplbpbztglztgkc[]pp基础底面处的附加应力zp──荷载作用下垫层底面处的附件应力地基处理条形基础：tan2)(ckzzbppbp矩形基础：)tan2)(tan2()(ckzzlzbppblp换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。zp以上两式中l、b——分别为矩形基础长度和宽度；z——基础底面至软弱土层顶面的距离；——应力扩散角，常见的垫层应力扩散角按表3.3确定。地基处理kNkg应力扩散角众所周知，基础承受上部传来的荷载并将荷载传递给地基持力层，地基持力层就担负起承担并逐渐分散均匀地传给地壳的责任。这个逐渐分散的方式就是‘扩散’，扩散的规律是按照一定的角度往下逐渐扩大范围，这个扩散角度大小与基础材料的弹性模量与持力层的压缩模量有关、与持力层土的内摩擦角有关。详见规范GB50007-2002.地基处理z/b换填材料中、粗、砾、碎石土、石屑粉质粘土、粉煤灰灰土0.25≥0.50203062328压力扩散角注：1、当Z/b0.25时，除灰土外，其余材料均取=0°；2、当0.25Z/b0.50时，可内插求得。计算时，先假设一个垫层的厚度，验算。如不合要求，则改变厚度，重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的厚度为1～2m左右，过薄的垫层(0.5m)的作用不显著，垫层太厚(3m)则施工较困难。地基处理1.0m1.2m3217.5/50aKkNmfkPa淤泥，3117.5/kNm粉质粘土120kNkN1.5m某条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为80kPa,求荷载作用下软弱下卧层顶面处的附件应力值。zp[]~127,1.6,0.95/0.590.5,=30tan0.577kcppkNbmzmzb由则，kcz()2tan1.61271.620.950.57775.36bpppbzkPa解：地基处理软弱下卧层承载力验算计算位置Nkpkdzpcz软土pz平均压力zczazPPf作用在软弱下卧层顶面处的附加压力czP作用在软弱下卧层顶面处的自重应力zP经过深度修正的地基承载力特征值azf地基处理1.0m1.2m3217.5/50aKkNmfkPa淤泥，3117.5/kNm粉质粘土120kNkN1.5m某条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为50kPa,求荷载作用下垫层底面处土的自重压力。并验算垫层下卧层的强度。czpz42pkPa解：17.51.0(17.510)1.529.2zpkPa4229.271.273.4zczppkPakPa满足要求地基处理(2)垫层宽度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。可按下式进行计算或根据当地经验确定。2tanbbz垫层顶面宽