换填垫层法ppt版（共54）

第二章换换填垫层法地基处理概述1换填垫层设计计2垫层碾压施工3质量检验4572.1概述换填垫层法换填垫层法——是将基础底面面下一定深度度范围内不满满足地基性能能要求的土层层（或局部岩岩石），全部部或部分挖出出，换填上符符合地基性能能要求的材料料，然后分层层夯实作为基基础的持力层层。换填垫层法适适用于浅层软弱地基基及不均匀地基的处理。换填填垫层法按其其换填材料的的功能不同，，又分为垫层法和褥垫法。垫层法——通常指当软弱土地基的的承载力和变形满足不了建（（构造、）筑筑物的要求，，而软弱土层的厚厚度又不很大大时，将基础底底面以下处理理范围内的软软弱土层的部部分或全部挖挖去，然后分分层换填强度度较大的砂（（碎石、素土土、灰土、矿矿渣、粉煤灰灰）或其它性性能稳定、无无侵蚀性的材材料，并压（（夯、振）实实至要求的密密实度。它包包括低洼地域筑高高（平整场地））或堆填筑高（道路路基））。垫层法砂石垫层施工工三合土垫层施施工提高地基承载载力减少沉降量加速软弱土层层的排水固结结防止冻胀消除地基的湿湿陷性和胀缩缩性垫层作用沉降承载力不足适用范围《建筑地基处理理技术规范》(JGJ79-2012)中规定：垫层层法适用于淤淤泥、淤泥质质土、湿陷性性黄土、素填填土、杂填土土地基及暗沟沟、暗塘等浅层软弱地基基及不均匀地基基的处理。淤泥湿陷性黄土褥垫法——是将基础底面下一一定深度范围围内局部压缩缩性较低的岩岩石凿去，换填上压缩性性较大的材料料，然后分层层夯实的垫层层作为基础的的部分持力层层，使基础整整个持力层的的变形相互协协调。褥垫法法是我国近年年来在处理山山区不均匀的的岩土地基中中常采用的简简便易行又较较为可靠的方方法。褥垫法2.2换填垫层设计计砂（砂石、碎碎石、粉煤灰灰、矿渣）垫垫层设计一般要求：既要有足够的厚厚度以置换可可能受到剪切切破坏的软弱弱土层，又要要满足建筑物物地基强度和和变形的要求求，另外，还还要有足够的的宽度以防止止垫层向两侧侧挤出增加沉沉降，同时还还应尽量做到到经济合理。。主要内内容：确定定垫层层的合合理厚度和和宽度度。应根根据建建（构构）筑筑物体体形、、结构构特点点、荷荷载性性质、、岩土土工程程条件件、施施工机机械设设备及及填料料性质质和来来源等等综合合考虑虑。(1)垫层厚厚度的的确定定根据需需置换换软弱弱土层层的深深度或或下卧卧土层层的承承载力力确定定条形基基础：：矩形基基础：换填垫垫层的的厚度度不宜宜小于于0.5m，也不不宜大大于3m。条形基基础：：矩形基基础：b——矩形基基础或或条形形基础础底面面的宽宽度l——矩形基础础底面的的长度pk——相应于荷荷载效应应标准组组合时，，基础底底面处的的平均压压力值pc——基础底面面处土的的自重压压力值(kPa)；z——基础底面面下垫层层的厚度度(m)；θ——垫层的压压力扩散散角(°)(2)垫层宽度度的确定定垫层底面面的宽度度应满足足基础底底面应力扩散散和防止止垫层向向两侧挤挤出的要要求。垫层顶面面宽度可可从垫层层底面两两侧向上上，按基基坑开挖挖期间保保持边坡坡稳定的的当地经经验放坡坡确定，，垫层顶面面每边超超出基础础底边不不宜小于于300mm。(3)垫层承载载力的确确定垫层的承承载力宜宜通过现现场试验验确定，，当无试试验资料料时，可可按表2-2采用，并并应进行行下卧层层承载力力的验算算。施工方法换填材料类别压实系数λc承载力特征值fak(kPa)碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)200～250土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)150～200中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾150～200粉质粘土130～180灰土0.95200～250粉煤灰0.90～0.95120～150石屑0.94～0.97120～150矿渣-200～300重锤夯实土或灰土0.93～0.95150～200压实系数数λc为土的控控制干密密度ρd与最大干干密度ρdmax的比值(4)沉降计算算垫层地基基的变形形等于垫垫层自身身的变形形量s1与下卧土土层的变变形量s2之和，可可按下式式进行计计算：s——基础沉降降量（mm）；s1——垫层自身身变形量量（mm）；s2——压缩层厚厚度范围围内（自自垫层底底面算起起）各土土层压缩缩变形之之和（mm）。p——基底平均均有效压压力α——基底压力力扩散系系数。注意事项项：碎石、卵卵石、砂砂夹石、、砂和矿矿渣垫层层，在地地基变形形计算中中，可以以忽略垫垫层自身身部分的的变形值值对于细粒材料料的尤其是厚厚度较大的换换填垫层，则则应计入垫层层自身的变形形垫层下卧层的的变形量s2可按现行国家家标准《建筑地基基础础设计规范》（GB50007—2012）的有关规定定计算【例2-1】某四层混合结结构，承重墙墙为240mm厚的砖墙，传传至基础顶部部的竖向力Fk=180kN/m，地基的表层层为1.2m厚的杂填土，，γ=17.5kN/m3；其下为7.8m厚的淤泥，含含水量w=50%，承载力特征征值fak=75kPa。地下水位深深度为1.0m，基础埋深d=0.8m，试设计该墙墙基的砂垫层层。解：1.计算基础宽度度b和基底附加压压力p0垫层材料选用用中砂，查《建筑地基基础础设计规范》（GB50007-2012）其承载力特征值值fak=200kPa，γ=18kN/m3，γ’=10kN/m3，宽度修正系系数ηb=3.0，深度修正系系数ηd=4.4，经深度修正正后的地基承承载力特征值值为：2.确定垫层底面面淤泥的承载载力特征值fzb=1.0m<3.0m3.计算垫层底面面处的自重应应力pcz和附加压力pz4.验算垫层厚度度z5.确定垫层宽度度b’素土和灰土垫垫层设计素土垫层（简称土土垫层）和灰土垫层（石灰与土的的体积配合比比一般为2:8或3:7）在湿陷性黄土地区使用较广广泛，处理厚厚度一般为1～3m。通过处理基基底下的部分分湿陷性土层层，可达到减小地基的总总湿陷量，并控制未处理理土层湿陷量量的处理效果。。素土垫层或灰灰土垫层可分分局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下处处理土层的湿湿陷性时，宜采用素素土垫层；除除上述要求外外，还要求提提高土的承载力或水稳性时，宜采用灰灰土垫层。局部垫层一般设置在矩矩形(或方形)基础或条形基基础底面下，，主要用于消除地基的部部分湿陷量，并可提高地基基的承载力。。根据工程实践践经验，局部部垫层的平面面处理范围，每边超出基础础底边的宽度度不应小于其其厚度的一半半，即使地基处处理后，地面面水仍可从垫层侧向渗入入下部未经处处理的湿陷性性土层而引起起湿陷，故对有防水要求的建建筑物不得采采用。整片垫层一般设置在整整个建(构)筑物(跨度大的工业业厂房除外)的平面范围内内，每边超出出建筑物墙基基础外缘的宽度不应小于于垫层的厚度度，并不得小小于2m。整片垫层的作作用是消除被处理土土层的湿陷量量，以及防止生产和生生活用水从垫垫层上部或侧侧向渗入下部部未经处理湿湿陷性土层。。垫层厚度的确确定计算方法同砂砂垫层垫层宽度的确确定a.局部垫层的平平面处理范围围，每边超出出基础底边的的宽度，可按按下式计算确确定，并不应应小于垫层厚厚度的一半：：b.整片垫层的平平面处理范围围，每边超出出建筑物外墙墙基础外缘的的宽度，不应应小于垫层的的厚度，并不不应小于2m。(3)垫层承载力的的确定宜通过现场载载荷试验确定定。当无试验验资料时，土土垫层承载力力特征值不宜宜超过180kPa；灰土垫层承承载力特征值值不宜超过250kPa。(4)沉降计算计算方法同砂砂垫层。

褥垫沥青基岩基础褥垫Ⅰ土层Ⅰ基岩基础Ⅰ-Ⅰ沥青褥垫层设计褥垫的作用是是调整地基的的压缩性，用用褥垫改造压压缩性低的地地基，使之与与压缩性较高高的地基相适适应，从而调调整岩土交界界部位地基的的相对变形.由于褥垫材料料要求比换填填的地基压缩缩性大，因而而不存在褥垫垫向四周挤出出的问题，所所以褥垫的宽宽度通常取稍稍大于基底的的宽度，不需需进行另行计计算确定。褥垫的设计主主要是根据地地基变形的要要求确定其厚厚度z。褥垫的厚度是是按照地基所所需调整的沉沉降量的大小小确定的，通通常褥垫的厚厚度z可按下述方式式进行计算。。（1）确定要求褥褥垫的沉降量量s2褥垫的沉降量量：（2）褥垫的厚度度z褥垫的厚度z：也可查根据褥褥垫材料的侧侧限压缩试验验得出的p~s曲线，按下式式进行计算：：垫层材料选用用(1)砂石砂石垫层材料料宜选用质地地坚硬的碎石石、卵石、角角砾、圆砾、、砾砂、粗砂砂、中砂、或或石屑（粒径径小于2mm的部分不应超超过总重的45%），应级配良良好，不含植植物残体、垃垃圾等杂质。。当使用粉细细砂或石粉（（粒径小于0.075mm的部分不应超超过总重的9%）时，应掺入入不少于总重重的30%的碎石或卵石石。砂石的最最大粒径不宜宜大于50mm。对湿陷性黄土土地基，不得得选用砂石等等渗水材料。(2)粉质粘土土料中有机质质含量不得超超过5%，亦不得含有有冻土或膨胀胀土。当含有有碎石时，其其粒径不宜大大于50mm。用于湿陷性性黄土或膨胀胀土地基的粉粉质粘土垫层层，土料中不不得夹有砖、、瓦和石块(3)灰土体积配合比宜宜为2:8或3:7。土料宜用粉质质粘土，不宜宜使用块状粘粘土和砂质粘粘土，不得含有松松软杂质，并并应过筛，其其颗粒粒径不不得大于15mm。石灰宜用新鲜鲜的消石灰，其颗粒粒径径不得大于5mm。(4)粉煤灰可用于道路、、堆场、和小小型建筑、构构筑物的换填填垫层。粉煤灰垫层上上宜覆土0.3~0.5m。作为建筑物垫垫层的粉煤灰灰应符合放射射性安全标准准的要求。粉粉煤灰垫层中中的金属构件件、管网宜采采用适当防腐腐措施。大量量填筑粉煤灰灰时应考虑对对地下水和土土壤的环境影影响。(5)矿渣垫层使用的矿矿渣是指高炉炉重矿渣，可分为分级级矿渣或不分分级矿渣、混混合矿渣及原原状矿渣。矿矿渣垫层主要要用于堆场、、道路和地坪坪，也可用于于小型建筑、、构筑物地基基。(6)其他工业废渣渣在有可靠试验验结果或成功功工程经验时时，对质地坚坚硬、性能稳稳定、无腐蚀蚀性和放射性性危害的工业业废渣等均可可用于填筑换换填垫层。被被选用工业废废渣的粒径、、级配和施工工工艺等应通通过试验确定定。(7)土工合成材料料由分层铺设的的土工合成材材料与地基土土构成加筋层层。所用土工工合成材料的的品种与性能能及填土的土土类应根据工工程特性和地地基土条件，，按照现行国国家标准《土工合成材料料应用技术规规范》（GB50290-98）的要求，通通过设计并进进行现场试验验后确定。(8)聚苯乙烯板（（EPS）土工格栅土土工格室三三维维土工网垫2.3垫层碾压施工工含水量Wop： 颗粒表面面水膜很薄，，相对移动困困难含水量=Wop： 水膜润滑滑作用效果最最佳，孔隙气气尚没有形成成封闭气泡，，易排出含水量﹥Wop： 水膜润滑滑作用不再明明显增加；封封闭气泡难以以排出;水的相对含量量增加压实机理颗粒破碎（细细粒土较少））粒间联结力被被破坏，颗粒粒

间孔孔隙被压缩土粒定向排列列0481216202428

含水量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)饱和曲线dmaxWop压实与含水量量在工程实践中中，对垫层的的碾压质量进进行检验，要要求获得填土土的最大干密密度ρdmax，它可通过室内击实试验验确定：室内基实试验验试验设备：击击实筒V=1000cm3；击实锤w=25牛顿试验条件：土土样分层n=3层；落高d=30cm；击击数N=27/层击实能量试验方法：对对w=cosnst的土，分三层层压实；测测定击击实后的w、，算定d注意：仅适用用于细粒土；；对粗粒土，可可用较大尺寸寸的击实仪土压实功能相同的压实功功能对于不同土料料的压实效果果并不完全相相同，粘粒含含量较多的土土，土粒间的的引力就越大大，只有在比比较大的含水水量时，才能能达到最大干干密度的压实实状态最优含水量在一定的压实实机械的功能能条件下，土土最易于被压压实、并能达达到最大密实实度时的含水水量，称为最优含水量，相应的干密密度称为最大干密度。最优含水量量大致为塑限限＋2％。土中粘土土矿物含量大大，则最优含含水量越大。。图2-4不同压实功能能的击实曲线线对现场土的压压实，应以压压实系数λc（土的控制干干密度ρd与最大干密度度ρdmax之比）与施工工含水量（最最优含水量））来进行控制制。Ⅰ、Ⅱ级土石坝λc>95~98%III~Ⅴ级土石坝λc>92~95%工程上常采用用压实度λc，作为填方压压实密度控制制的标准：压实方法（1）机械碾压法法平碾羊足碾蛙式夯振动碾所有施工参数数如施工机械械、铺筑厚度度、碾压遍数数及填筑含水水量等都必须须由工地试验确定定。由于现场条件件终究与室内内试验的条件件不同，因而而对现场应以以压实系数λc与施工含水量量进行控制。。施工时先按设设计挖掉要出出处理的软弱弱土层，把基基础底部土碾碾压密实后再再分层填筑，并逐渐压密密。压实效果果取决于被压压实填料的含含水量和压实实机械的能量量。注意事项：平板振动法是是使用振动压压实机来处理理无粘性土或粘粒粒含量少、透透水性较好的的松散杂填土土地基的一种方法。。（2）平板振动动法重锤夯实法用用起重机械将将夯锤提升到到一定高度，，然后自由落落锤，不断重重复夯击以加加固地基。重重锤夯实法一一般适用于地地下水位距地地表0.8m以上稍湿的粘粘性土、砂土土、湿陷性黄黄土、杂填土土和分层填土土。（3）重捶夯夯实法吊环1430680l=1000钢板图2-7

夯锤三种方法的作作用和原理及及适用范围处理方法原理及作用适用范围机械碾压法挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土垫层、二灰垫层和素土垫层等。它可提高持力层的承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基重锤夯实法一般适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填地基。平板振动法适用于处理无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基⑶铺填厚度：垫层的施工方方法、分层铺铺填厚度，每每层压实遍数数等宜通过试试验确定。垫垫层的分层铺填厚度度一般取200～300mm。换填垫层法施施工三合土垫层施施工⑴基坑排水：除采用水撼法施工砂垫层外，换填垫层层不得在浸水条件下施工，必要时时应采用降低低地下水位措措施。⑵含水量：粉质粘土和灰灰土垫层土料料宜控制在最优含水量(击实试验确定定或按当地经经验取用)±2%的范围内。⑷施工顺序：垫层底面如深深度不同，基基坑底土面应应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺顺序进行垫层施工工，搭接处应应夯压密实。。1换填垫层法共70页第9页⑸分段施工：粉质粘土及灰灰土垫层不得得在柱基、墙角及承重窗间墙下下接缝。上下两层的的缝距不得＜＜500mm。灰土应拌合合均匀并当日日铺填夯压，，3d内不得受水浸浸泡。1.3换填垫层法施施工⑹加筋材料铺设设：铺设时将土工工合成材料张张拉平直、绷绷紧，严禁有有折皱；切忌忌曝晒或裸露露；连结宜用用搭接法、缝接法和胶结法。砂石垫层的三三边冲击碾分分层压实粘土垫层的振振动碾分层压压实砂石垫层上的的土工格栅铺铺设共70页第10页（1）垫层施工应根根据不同的换填材料选择施工机械械。粉质粘土、灰灰土宜采用平平碾、振动碾碾或羊角碾，，中小型工程也也可采用蛙式式夯、柴油夯夯；砂石等宜用平平碾、振动碾碾、平板振动动器、蛙式夯夯；矿渣宜采用平平板振动器、、平碾，也可可采用振动碾碾。施工要点（2）垫层的施工方方法、分层铺铺填厚度、每每层压实遍数数等宜通过试试验确定。一般情况下，，垫层的分层层铺填厚度可可取200~300mm（3）粉质粘土和灰灰土垫层土料料的施工含水水量宜控制在在最优含水量量的范围内（4）当垫层底部部存在古井、、古墓、洞穴穴、旧基础、、暗塘等软硬硬不均部位时时，应根据建建（构）筑物物对不均匀沉沉降的要求予予以处理，并并经检验合格格后，方可铺铺筑垫层。（5）基坑开挖时，，应避免坑底底土层受扰动动，可保留约约200mm厚的土层暂不不挖去，待铺铺筑垫层前再再挖至设计标标高。（6）换填垫层施施工应注意基基坑排水、除除采用水撼法法施工砂垫层层外，不得在在浸水条件下下施工，必要要时采用降低低地下水位的的措施（7）垫层底面宜宜设在同一标标高上，如深深度不同，基基坑底土面应应挖