1、(最新整理)地基处理_3换填法2021/7/261第第3 3章章换土垫层换土垫层法2021/7/262 基底换填 0.6m2021/7/263灰土垫层施工检验灰土垫层施工检验2021/7/264铺设砂垫层天津港开发区2021/7/265抽检砂垫层抽检砂垫层 路基填土路基填土平整砂垫层平整砂垫层2021/7/266地下室底板下的砂垫层、砼垫层、防水层及砼保护层 2021/7/267基础灰土垫层施工阶段基础灰土垫层施工阶段2021/7/268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
2、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。2021/7/269 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：35m以内。10 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。3.1.1 加固机理和适用范围加固机理和适用范围加固机理：加固机理：换填、振密、应力扩散。换填、振密、应力扩散。适用范围：适用范围：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的适用于浅层软弱地基及
3、不均匀地基的处理。处理。建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)(JGJ79-2012)2021/7/2611(1)提高地基承载力。提高地基承载力。(2)减少沉降量。减少沉降量。(3)加速软弱土层的排水固结。加速软弱土层的排水固结。(4)防止冻胀。防止冻胀。(5)消除膨胀土的胀缩作用。消除膨胀土的胀缩作用。(6)消除湿陷性黄土的湿陷作用消除湿陷性黄土的湿陷作用(7)局部换填处理暗浜和暗沟局部换填处理暗浜和暗沟 3.1.2 垫层的作用垫层的作用2021/7/2612(1)(1)提高地基承载力。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。浅基础的地基承载力与持
4、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。的承载力，避免地基破坏。(2)(2)减少沉降量。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量约占总沉降量50%50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土左右。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。层，就
5、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。土的沉降量。2021/7/2613(3)(3)加速软弱土层的排水固结。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，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，还可能导因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大
6、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，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垫层可作为良好的排水面，可以，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，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。高其强度，避免地基土塑性破坏。2021/7/2614(4)(4)防止冻胀。防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象不易产生毛细管现象，因此可以防
7、止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面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。应满足当地冻结深度的要求。(5)(5)消除膨胀土的胀缩作用。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、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，一般不少于据变形计算确定，一般不少于0.3m0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度，而，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。基础的两侧宜用与垫层相同的
8、材料回填。2021/7/2615振密机理振密机理 当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在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使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含。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。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，孔隙中就出现了但当土样含水量增大到
9、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，此时就不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个择一个”最优含水量最优含水量”。2021/7/2616击实曲线SwGGeGwswswsd111wd1 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。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。击实试验2021/7/2617土的压实度（或压实系数c
10、），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要求压实度越接近于1，表明对压实质量的要求越高。，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。2021/7/26181.垫层材料垫层材料2.垫层厚度垫层厚度3.垫层宽度垫层宽度4.沉降验算沉降验算2021/7/26191.垫层材料垫
11、层材料（1)1)砂、碎石或砂石料；砂、碎石或砂石料；（2 2）灰土；）灰土；（3 3）粉煤灰或矿渣；）粉煤灰或矿渣；（4 4）土工合成材料加碎石垫层等。）土工合成材料加碎石垫层等。种类：种类：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、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。合成材料加碎石垫层等。2021/7/2620 换填法设计主要是垫层厚度垫层厚度z z（0.53m）和宽度）和宽度B B。原则：（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，要求有足够深度，
12、以置换可能被剪切破坏的软弱土层；（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 b 回填土回填土B=b+2ztg dz2.垫层厚度（垫层厚度（z）2021/7/2621垫层设计示意图垫层设计示意图pbDBzpzpczpcz b+2z tan pz基础基础回填土回填土垫层垫层$2021/7/2622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（kPa），宜通过试验确定。垫层厚度垫层厚度z，可根据下卧土层承载力确定，应符可根据下卧土层承载力确定，应符合地基承载力验算要求合地基承载力验算要求zczazp
13、pf2021/7/2623 条形基础：矩形基础：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）；垫层材料的压力扩散角，在缺少资料时，可按表3.2 选用。()2 tankczb pppbz 按均匀分布，条形基础和矩形基础下垫层底面处按均匀分布，条形基础和矩形基础下垫层底面处附加压力附加压力p pz z的简化计算的简化计算()(2 tan)(2 tan)kczbl pppbzlz2021/7/2624 换填材料换填材料 z/bz/b中、粗砂、砾石、卵中、粗砂、砾石、卵石、碎石石、碎石粘性土和粉土粘性土和粉土(8I
14、(8Ip p14)14)灰土灰土0.250.2520206 628280.500.5030302323注：当时z/b0.25，除灰土取=28o外，其余材料=0o；当0.25z/bfz=64kPa不满足要求。48(5)假定砂垫层厚度为2.0m。(6)砂垫层底面处附加应力与自重应力Pc=17.5*1+(17.8-10)*1 =25.3kPaPzb*(Pk-Pc)/b+2*z*tan()=1.2*(120-25.3)/1.2+2*2*tan(30*3.1415926/180)=32.4kPaPcz=17.5*1+(17.8-10)*2=33.1kPa49(7)深度宽度修正fazfadm（d0.5）45+1（17.51+7.82）/3（3-0.5）72.6kPaPz+Pcz=32.4+33.1=65.5fz=72.6kPa满足要求。5051
