高校置换土垫层法系统讲解课件附图丰富

第4章置换换土垫层法1基底换填0.6m2灰土垫层施工检验3铺设砂垫层天津港开发区4抽检砂垫层

路基填土平整砂垫层5地下室底板下的砂垫层、砼垫层、防水层及砼保护层

6基础灰土垫层施工阶段（陕西杨凌）7

置换法：是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力，减少沉降为目的的一类地基处理方法。4.1概述特点：以置换为主种类：换土垫层、石灰桩、强夯置换、EPS超轻质料填土、挤淤置换、褥垫、碎石桩置换、砂桩置换、气泡轻质料填土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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围9

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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围加固机理：换填、振密、应力扩散。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》(JGJ79-2002)10垫层的作用有哪些？4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围(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。11垫层的作用：

(1)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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围12(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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围13(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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围14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土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实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”。振密机理4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围15击实曲线4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围16特点：(1)峰点所对应的纵坐标值为最大干密度dmax，对应的横坐标值为最优含水量wop。(2)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。(3)当含水量低于最优含水量时，干密度随含水量不同的变化较大，即含水量变化对干密度的影响在偏干时比偏湿时更加明显。因此，击实曲线的左段（低于最优含水量）比右段的坡度陡。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围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。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。4.2换土垫层法4.2.1加固机理和适用范围18垫层材料2.垫层厚度3.垫层宽度4.沉降验算4.2.2（垫层）设计4.2换土垫层法19垫层材闸料4.2偶.2（垫览层）扛设计4.久2换土融垫层洗法（1)砂、伸碎石略或砂械石料行；（2）灰昼土；（3）粉写煤灰赵或矿踪蝶渣；（4）土猾工合竟成材摩料加勿碎石站垫层蜡等。种类铅：砂垫层到、砂石选垫层、细碎石垫升层、素什土垫层舌、灰土迫垫层、肥二灰垫祝层、矿唤渣垫层头和粉煤羊灰垫层或、土工纠合成材迟料加碎讽石垫层捏等。20换填望法设宗计主之要是关垫疾层厚色度z（0.需5~淹3m）和宽猾度B。

原航则：责（1）各蜂种材满料垫经层设证计，币近似央按砂芝垫层皂计算松方法盗进行窝设计则（2）砂梯垫层滤垫层挖厚度z，要求什有足够争深度，渠以置换耕可能被甜剪切破作坏的软碌弱土层京；

（3）垫朽层上龟、下吼平面均尺寸陕，要合满足龟应力旗扩散合要求驻和砂厚垫层腔不发性生水限平挤躺出2.垫层弯厚度院（z）4.置2.蜂2（垫踪蝶层）念设计4.讽2换土垫混层法b回填土B=b+2ztgdz21垫层蚁设计迅示意毕图pbDBzpzpczpczqb+2ztanqpz基础回填土垫层$$$$$$4.2软.2（垫层刑）设计4.港2换土垫蒙层法22式中pz－垫层授底面雹处的怎附加筐压力助（kPa）pcz－垫层底闭面处的窑自重压诱力（kPa）faz－垫层纠底面歌处经垃深度紫修正重后的灾地基淹承载响力特血征值疤（kPa），兔宜通侦过试苦验确罩定。垫层碑厚度z，可根据功下卧土微层承载享力确定盐，应符刊合地基静承载力鸟验算要靠求4.缘瑞2.宽2（垫储层）匆设计4.借2换土垫厕层法23条形基虑础：矩形基尽础：式中b－矩形基救础或条性形基础昨底面的击宽度（m）；l－矩形基针础底面赖的长度神（m）；p－基础底么面接触祥压力（kP要a）；pc－基础舍底面脖自重楼应力撕（kPa）；θ－垫层乘材料荡的压垄力扩碗散角街，在巧缺少莲资料宅时，艺可按功表4-2阁-1选用。按均匀票分布，碌条形基雕础和矩浮形基础份下垫层槐底面处薯附加压舞力pz的简化茫计算4.戚2.缘瑞2（垫移层）泊设计4.贸2换土垫姓层法24

换填材料

z/b中、粗砂、砾石、卵石、碎石粘性土和粉土(8<Ip<14)灰土0.2520628≥0.503023注：辨当时z/帝b<践0.颈25，除灰切土取θ=28o外，款其余窜材料θ=0o；当0.树25齐<z图/b养<0姓.5时，θ可由滑内插真法求才得。表4-堆2-闭1垫层附材料票压力兰扩散盐角θ（°）4.群2.穷2（垫层耳）设计4.2换土福垫层诉法25地基承熊载力修纽奉正土的类别hbhd淤泥和淤泥质土01.0人工填土，或e或者大于等于0.85的粘土01.0红粘土含水比大于0.8含水比小于等于0.800.151.21.4填土压实系数大于0.95、粘粒含量大于10％的粉土最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量大于10％的粉土粘粒含量小于10％的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4263.垫层讽宽度越（B）4.绘2.息2（垫遗层）粗设计4.闷2换土领垫层骗法垫层社的底吧面宽管度应寇以满朗足基茂础底副面应唇力扩争散和丸防止弟垫层约向两喝侧挤社出为扶原则素进行亿设计虹。关特于宽保度计拦算，茫目前芽还缺更乏可泻靠的老方法渔。一葛般可消按下老式计西算或愚根据举当地羽经验愁确定汤：式中B——垫层底礼面宽度(m浩)；θ——垫层活的压多力扩琴散角哭（°），可按舱表4-缎2-秘1采用；貌当垫层顶若面（基窝础底面表）每边冷宜超出胖基础边船缘不少廉于30c滩m或从律垫层锡底面芽两侧妇向上简，按盈当地霜基础稠开挖线经验徐放坡宝。274.沉降计寒算4.2奖.2（垫层谈）设计4.白2换土垫咐层法一般垫侧层地基从的沉降会仅考虑岗下卧层绢（垫层查下地基局土）的枯变形，荐但对于版沉降要依求较严愤或垫层狗较厚的耀情况，虫地基沉理降S，包括吗垫层本和身压缩支沉降Sm和下慢卧层取沉降Sg，即Sm计算幸中，底应力顿可取轮垫层觉顶面吨和底粒面压敏力的暖平均匀值。权一般拜砂垫拿层Es=2粉030岁MP乞a；粉河煤灰首则Es=贷820乞MP窑a，碎石腹、卵石崭为3050处MP捆a。无默论是林地基尽还是弹垫层挤，其沉降饲计算均说可传统吓分层总黎和法计慰算。28施工聋包括：（1）开挖换利土；（2）铺填礼垫层。劈燕（1）开师挖换瞎土：应注意胆避免坑续底土层厉的扰动漠，应采塑用干挖冰土法。精（2）铺填粗垫层：1）垫层铅需分层灾铺填，取并分层贩密实。映分层厚听度20枝~3鹿0c选m。2）根据座不同的川换填材茧料选用财不同的给施工机蔽械：邻砂石垫息层宜采作用振动响碾碾压偏；号粉扛煤灰垫卧层宜采调用平碾节、振动锣碾、平惯板振动会器、蛙蹈式口夯等鸦碾压方省法密实摆；泼灰连土垫层耍宜采用盛平碾、慎振动碾惊等方法蚂密实。4.耕2.恨3施工4.2换土垫时层法29蛙式受打夯能机30平板贞振动停碾31手推霞打夯游机32静压芝路机33单钢视轴振肝动碾突压机34双钢誉轴振烦动碾屈压机35轮碾压配分类36(1智)振动只碾碾晓压法乖：比机播械碾呀压法缎是采货用各路种压奶实机氏械来虑压实剪地基漆土。土此法揪常用惹于基拴坑底戏面积锦宽大罪开挖贼土方直量较伞大的谢工程衣。习工怪程实避践中沸，对巴垫层捉碾压崖质量仪的检斯验，谢要求台获得秃填土顺最大摔干密拥度。第其关玻键在导于施悲工时杯控制灶每层尸的铺斥设厚勺度和高最优趴含水倦量，扛其最垒大干臂密度翅和最馆优含怒水量坡宜采共用击牢实试贫验确没定。径所有种施工免参数债（如料施工倚机械炭、铺盲填厚鞋度、膊碾压希遍数杨、与穗填筑隙含水揪量等廉）都吩必须惯由工充地试瓣验确绝定。沃在施绢工现砖场相枕应的较压实登功能姥下，潜由于傍现场荡条件缴终究巩与室根内试凉验不释同，将因而尊对现屯场应额以压刷实系蹲数与涉施工讨含水没量进首行控井制。4.2伪.3施工4.2换土耗垫层愉法施工机杠械37(2)平板廊振动主法：肢平板汽振动挽法是愧使用报振动米压实颈机来舒处理迹无粘闯性土厦或粘珍粒含武量少尿、透番水性今较好涨的松御散杂兆填土意地基怠的一吊种方光法。振动压程实的效纽奉果与填榜土成分浪、振动壤时间等曲因素有裕关，一委般振动趴时间越庭长，效涌果越好陈，但振绢动时间观超过某沃一值后欧，振动烟引起的歼下沉基钉本稳定临，再继漏续振动杆就不能注起到进尖一步压盼实的作描用。为透此，需舍要施工哑前进行傲试振，挪得出稳揭定下沉顺量和时腥间的关恼系。对份主要由喇炉渣、额碎砖、控瓦块组睁成的建趟筑垃圾老，振动峰时间约碧在1m括im以上；巡寿对含炉凳灰等细兵粒填土别，振动吗时间约笔为3～5m樱im，有效损振实深昨度为1.2～1.夏5m。振实范香围应从节基础边似缘放出0.晌6m左右权，先挽振基毕槽两允边，吸后振固中间习，其短振动胡的标洁准是司以振慌动机缎原地禽振实舍不再逆继续时下沉葛为合桂格，直并辅写以轻技便触笨探试论验检况验其针均匀盗性及奶影响筐深度让。振汪实后庙地基宰承载奴力宜截通过甘现场和载荷进试验陷确定侵。一拍般经慎振实尘的杂吗填土宿地基偷承载倡力可风达10康0～120翠kPa。4.给2.福3施工4.2换土垫献层法38（1）分达层施工是质量检帅验标准也是压实逗系数≥0.9颠0。可故以用环刀在法或才钢筋宇贯入细法检验。（2）找换填活后，饼可以徐通过载荷试耗验，或标准趋贯入跪、静为力触弊探试黑验、狮轻型素动力碰触探呼、重食型动滋力触啦探（缝对于捉砂石缝、矿禁渣垫失层）。4.减2.梨4质量糠检验4.2换土垫劝层法39某挡土依墙，条凉形基础晨，宽1.2体m，埋兵深1.责0m，作用王于基础根底面上汽的荷载元为120阅kN/朵m，基础附及基础盐上土的益平均重阔度为20炕kN句/m3。土层墓为：第躺一层粉丙质粘土愈，层厚1.0孙m，重度17醉.5惊kN侵/m3；第二晃层为淤郊泥质粘贼土，层颜厚15百.0却m，重度甘为17.缓8mk唇N/m应3，含演水量闪为65％，承勇载力特源征值为45k屈Pa；第三普层为密姿实砂砾股层。地蒙下水位寇距地表1.0雷m。采用够换土鹊垫层卸处理艘，试远确定陪砂垫弓层厚控度和副宽度泼（先顶假定篇砂垫泄层厚名度为1m进行宁试算)。4.痰2.知5工程实序例4.2换土芝垫层父法40(1)假定砂居垫层厚更度为1.0珠m，要求分镇层碾压涨夯实，洒干密度震要求大袭于1.6稠t/m3。(2)基础量底面鉴压力响平均潜值P＝(F联+G灵)/徒A=膏(F励+γG·b·d)/曲b=（120灶+1.暮2×1盼×20）/1.跟2=1此20k虫Pa(3)砂垫层喜底面处伙附加应败力与自递重应力Pz＝b*签(Pk-Pc)/构[b潜+2祝*z向*ta阿n(q)]=1液.2件*(垦12李0-底17这.5飘)梨/[怜1.修2+傻2*樱1*吩ta婚n(30*3喇.1筝41于59北26员/1吨80纪)]尚=肌52牺.2顾kP伏aPc域z=17膜.5*悔1+(警17.做8-1墙0)*鸦1=2赢5.3绞kPa4.识2换土垫迁层法4.台2.厕5工程实迅例z/b=0胜.8耻341(4缠)深度享宽度骄修正faz＝fa＋ηdγm（d－0.盈5）＝45估+1理×（17循.5湾×1聚+7揪.8隐×1）/2深×（2-0桨.5）＝64.穴0kP率aPz+门Pcz=52闷.2+诊25.非3=7笋7.5邪>fz=64都kPa不满足狂要求。4.2换土江垫层副法4.名2.贿5工程挽实例42(5)假定读砂垫浇层厚熔度为2.0跌m。(6)砂垫题层底害面处敞附加街应力漆与自籍重应对力Pc=1崖7.浸5*摄1+慈(1银7.楼8-厨10勿)*斥1=现25合.3下kP冒aPz＝b*(底Pk-Pc)/同[b删+2扬*z爷*tan鸟(q)]=1帆.2朱*(哪12端0-具25宪.3荡)肥/[咽1.政2+捷2*糟2*既ta摔n(漫30陪*3推.1雅41激59首26偏/1麦80监)]挠=征32认.4核kP者aPc咏z=1细7.彻5*编1+哀(1踏7.软8-乳10趟)*暂2=廊33赔.1固kP铲a4.2换土垫鲜层法4.2勤.5工程俘实例43(7)深度帝宽度露修正faz＝fa＋ηdγm（d－0.5）＝45第+1抱×（17握.5眠×1锹+7扫.8阿×2）/3×（3-0百.5）＝72.密6kP亚aPz+捎Pcz=3杠2.遵4+句33余.1耍=6贝5.创5<fz=72招.6k垫Pa满足要坊求。4.题2换土垫狭层法4.厅2.执5工程实箭例44定义：指利珍用强参夯施巷工方铲法，录边夯垃边填醋碎石低在地狱基中闭设置蔑碎石辅墩，削在碎摸石墩华和墩云间土弯上铺怠设碎抛石垫颗层形内成复楼合地处基以挎提高混地基鞋承载久力和疤减小古沉降辈为目阀的的浙一种沙地基睛处理周方法倚。4.伤3强夯论置换坐法4.扒3.蜓1加固算机理国和适裳用范绍围碎石墩傍设置深奋度一般灵与夯击端能和地祸基土性姿质有关塘，深厚喊软粘土闸地基中收碎石墩钩一般可睬达到5~普8m深。454.3候.1加固机容理和适酱用范围4.撇3强夯详置换稍法加固级机理强：置换译、振侨密适用钉范围颜：适用供于加丝式固粉参土地挨基、鼻粘性捎土地么基等惜，常突在堆脆场、秘高等选级公旱路路演基，松多层拉住宅喊地基答处理勤。464.3强夯跌置换芽法4.3仍.2设计4.狡3.倒2设计1.置换举材料炉选用2.墩体扒设置毒深度3.夯锤界和落乱距选徒用4.置换点逐范围和亦置换点渔布置5.垫层6.检测方确法7.其他474.3强夯置旬换法4.泛3.贵2设计置换睛材料尽量范选用蜡当地以的材采料，壳选用令级配赚良好妻的块魂石、钞碎石取、矿轧渣、骄建筑械垃圾预等坚拍硬粗目颗粒佣材料涉，粒域径大倚于300荡mm的颗该粒含唤量不亡宜超扭过30赞%。应根盾据设探计承的载力吐，地到基土杨质条犁件和欣单击陕夯击集能量距来确响定。1）当踏软弱贤土层侄不厚施时，宽应穿萍透软蠢弱土嫩层到帅达较错硬土热层。2）对致深厚传软粘扑土地剪基墩赞体设旨置深走度一新般不破宜超个过7m。3）当论墩体闪深度坝达到龄一定臣深度从后，故增加沫墩体为深度缘瑞需要雹增加单击夯爽击能量边。2.墩体设嫂置深度484.3强夯净置换伞法4.随3.禁2设计3.夯锤捧和落阳距选协用强夯置数换法使静用的夯倍锤与强特夯法使桶用的夯弟锤应有夕所区别乱，可采倘用具有臂较小的幻玉底面积钱的高夯猛锤。每淘夯点夯钻击数通绪过试验叛来确定坏，从而宁保证墩侧体达到套设计深尝度。494.宏3强夯置秒换法4.户3.激2设计4.置换兄点范乎围