《地基处理垫层处理》PPT课件
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适用中、小型工程及大面积回填，湿陷性黄土地基处理。
灰土或二 灰土垫层 粉煤灰垫层
干渣垫层
适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理， 也可用于膨胀土地基的处理。
用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程的大面积填筑， 粉煤灰垫层在地下水位以下时，强度降低30%左右。 地坪、堆物等工程大面积的地基处理和场地平整，铁路、 道路地基等，但受酸性和碱性废水影响的地基不得用干渣 作垫层。
• 防止冻胀。由于粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生 毛细现象，可防止寒冷地区土中结冰造成的冻胀；
• 对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，可以消除或部分消 除地基土的湿陷性、胀缩性。
第二节
• 要求：
• 1）足够的厚度 ：置换可能受到剪切破坏的软弱土层 ，满足地基强度和变形的要求 • 2）足够的宽度 ：防止垫层向两侧挤出增加沉降 • 3）形成一个排水层面，以利于软土的排水固结
• 方法 二：应力扩散角
• 垫层底面处的附加压力值 pz
•条
形
基
础
：
(2-3)
•矩
形
基
础
：
(2-2)
• 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——基础底面压力的设计值（kPa）； • pc——基础底面处土的自重压力值（kPa）；
应力扩散角θ（度）
• fz—垫层底面处经深度修正后软弱土层的地基承载力设计值（kpa）。
垫层厚度的确定
• 方法一：估算
• 根据垫层的地基承载力标准值确定出基础宽度，再根据下卧层的承载力确定 出垫层的厚度。
h • 先根据初步拟定的砂垫层厚度 z，再用公式（2-1）复核。通常砂垫层厚度 为0.5～3.0m之间。太厚则施工困难；太薄则换土垫层的作用不显著。
换土垫层法设计
垫层设计的主要内容 ：
• 1）确定垫层的合理厚度和宽度 • 2）确定垫层承载力（现场试验）；
验算下卧层的承载力。 • 3）沉降计算
重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，应进行地基变形计算
换土垫层法设计
• 一、垫层厚度的确定 • 作用于垫层底面处土的自重应力与附加应力之和应不大于下卧层的允许承载力，即 • Pz+Pcz≤fz （2-1） • 式中Pz—垫层底面处附加应力设计值（kpa）； • Pcz—垫层底面处土的自重压力标准值（kpa）；
• Esi，1—2 —下卧土层第i层在100-200KPa下的压缩模量 （kPa）；
• δi, δi-1—垫层底面计算点分别到第i层和i-1层土底 面的沉降系数；
• n——下卧层计算深度内划分的土层数。
四、沉降量计算
• 沉降量计算经验系数 ψ
Es(MPa) 2.5 4.0 7.0 15.0
附加应力
换土垫层法
• 作用：
• 提高持力层的强度，将基底压力扩散到垫层以下的软 弱地基，使软弱地基土中所受应力减小到该软弱地基 土的容许承载力范围内，满足强度要求；
• 垫层置换软弱土层，可减少地基的变形量；
• 加速软土层的排水固结。垫层材料透水性大，软弱土 层受压后，垫层作为良好的排水面，使基础下的孔隙 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；
S--各土层压缩变形之和（㎜）。
四、沉降量计算
• 垫层自身变形量可按下式计算： SC=（p+ αp ） hs /2Es （2-9）
式中 p——基底压力（kpa） Es—垫层压缩模量，由静载荷试验确定，当无试验资
料时，取15～25MPa。
α—基底压力扩散系数。
• 条基： α=b/(b+2hstanθ） ： • 矩形基础
第二章
换土垫层法
第一节 垫层的作用及适用范围
• 换填法：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。
• 该法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 浅层软弱土层与低洼区域的填筑。一般 处理深度为2～3m。
四、沉降量计算
• 比较重要的建筑物或垫层下存在软弱 下卧层的建筑：验算基础的沉降量， 使建筑物基础的最终沉降量小于建筑 物的容许沉降量。
• 建筑物基础沉降量等于垫层自身的变形量和软弱
下卧层的变形量 ，即S=SC+SP
SC——垫层自身变量（㎜）； SP——压缩层厚度范围内（自下卧层顶面，即垫层
底面算起）
• α=Lb/(b+2hstanθ）(L+2hstanθ）
四、沉降量计算
• 下卧土层的变形量
• 按分压层总和法确定：
•
•
S式P=中ψPψzb′—in1—E沉i si降,1计i21 算经(2验-1系2)数，按地区沉降观测资
料及经验确定，也可按表2-5；
• Pz ——垫层底面的附加应力（kPa）； • b′——垫层底宽度（m）；
换土垫层法
处理的对象： •
淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、
杂填土地基。
• 换填材料：
• 砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫 层等
• 根据实验结果及实测资料可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的设计 方法进行计算。
换土垫层法
• 施工方法：
• 机械碾压法 • 重锤夯实法 • 振动压实法等
Pz≥fk
1.4 1.3 1.0 0.4
pz≤0.75fk
1.1 1.0 0.7 0.4
注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量当量值；
Es=
，其中Ai为第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值。
二、垫层宽度的确定
• 方法一：应力扩散角法 • b’=b+2Ztgθ • 垫层顶宽超出基础>300
二、垫层宽度的确定
• 方法二：按侧面土的承载力标准
值确定
三、垫层承载力的确定
• 现场试验确定
• 静载试验、取土分析、标准贯入、 动力触探等综合确定。
三、垫层承载力的确定
• 不太重要、小型、轻型、沉降要求不高
Fra Baidu bibliotek
换土垫层法
• 效果：浅层处理 • 适用：淤泥、淤泥质土、湿陷性
土、膨胀土、冻胀土、素填土、 杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅 层处理
换土垫层法
垫层种类
适用范围
砂（沙砾、 碎石）垫层
素土垫层
多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟等的局部处理。适用 一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不宜适 用湿陷性黄土地基，也不适宜大面积堆载。砂垫层不宜用 于有地下水且流速快、流量大的地基处理。不宜采用粉细 作垫层。
灰土或二 灰土垫层 粉煤灰垫层
干渣垫层
适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理， 也可用于膨胀土地基的处理。
用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程的大面积填筑， 粉煤灰垫层在地下水位以下时，强度降低30%左右。 地坪、堆物等工程大面积的地基处理和场地平整，铁路、 道路地基等，但受酸性和碱性废水影响的地基不得用干渣 作垫层。
• 防止冻胀。由于粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生 毛细现象，可防止寒冷地区土中结冰造成的冻胀；
• 对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，可以消除或部分消 除地基土的湿陷性、胀缩性。
第二节
• 要求：
• 1）足够的厚度 ：置换可能受到剪切破坏的软弱土层 ，满足地基强度和变形的要求 • 2）足够的宽度 ：防止垫层向两侧挤出增加沉降 • 3）形成一个排水层面，以利于软土的排水固结
• 方法 二：应力扩散角
• 垫层底面处的附加压力值 pz
•条
形
基
础
：
(2-3)
•矩
形
基
础
：
(2-2)
• 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——基础底面压力的设计值（kPa）； • pc——基础底面处土的自重压力值（kPa）；
应力扩散角θ（度）
• fz—垫层底面处经深度修正后软弱土层的地基承载力设计值（kpa）。
垫层厚度的确定
• 方法一：估算
• 根据垫层的地基承载力标准值确定出基础宽度，再根据下卧层的承载力确定 出垫层的厚度。
h • 先根据初步拟定的砂垫层厚度 z，再用公式（2-1）复核。通常砂垫层厚度 为0.5～3.0m之间。太厚则施工困难；太薄则换土垫层的作用不显著。
换土垫层法设计
垫层设计的主要内容 ：
• 1）确定垫层的合理厚度和宽度 • 2）确定垫层承载力（现场试验）；
验算下卧层的承载力。 • 3）沉降计算
重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，应进行地基变形计算
换土垫层法设计
• 一、垫层厚度的确定 • 作用于垫层底面处土的自重应力与附加应力之和应不大于下卧层的允许承载力，即 • Pz+Pcz≤fz （2-1） • 式中Pz—垫层底面处附加应力设计值（kpa）； • Pcz—垫层底面处土的自重压力标准值（kpa）；
• Esi，1—2 —下卧土层第i层在100-200KPa下的压缩模量 （kPa）；
• δi, δi-1—垫层底面计算点分别到第i层和i-1层土底 面的沉降系数；
• n——下卧层计算深度内划分的土层数。
四、沉降量计算
• 沉降量计算经验系数 ψ
Es(MPa) 2.5 4.0 7.0 15.0
附加应力
换土垫层法
• 作用：
• 提高持力层的强度，将基底压力扩散到垫层以下的软 弱地基，使软弱地基土中所受应力减小到该软弱地基 土的容许承载力范围内，满足强度要求；
• 垫层置换软弱土层，可减少地基的变形量；
• 加速软土层的排水固结。垫层材料透水性大，软弱土 层受压后，垫层作为良好的排水面，使基础下的孔隙 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；
S--各土层压缩变形之和（㎜）。
四、沉降量计算
• 垫层自身变形量可按下式计算： SC=（p+ αp ） hs /2Es （2-9）
式中 p——基底压力（kpa） Es—垫层压缩模量，由静载荷试验确定，当无试验资
料时，取15～25MPa。
α—基底压力扩散系数。
• 条基： α=b/(b+2hstanθ） ： • 矩形基础
第二章
换土垫层法
第一节 垫层的作用及适用范围
• 换填法：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。
• 该法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 浅层软弱土层与低洼区域的填筑。一般 处理深度为2～3m。
四、沉降量计算
• 比较重要的建筑物或垫层下存在软弱 下卧层的建筑：验算基础的沉降量， 使建筑物基础的最终沉降量小于建筑 物的容许沉降量。
• 建筑物基础沉降量等于垫层自身的变形量和软弱
下卧层的变形量 ，即S=SC+SP
SC——垫层自身变量（㎜）； SP——压缩层厚度范围内（自下卧层顶面，即垫层
底面算起）
• α=Lb/(b+2hstanθ）(L+2hstanθ）
四、沉降量计算
• 下卧土层的变形量
• 按分压层总和法确定：
•
•
S式P=中ψPψzb′—in1—E沉i si降,1计i21 算经(2验-1系2)数，按地区沉降观测资
料及经验确定，也可按表2-5；
• Pz ——垫层底面的附加应力（kPa）； • b′——垫层底宽度（m）；
换土垫层法
处理的对象： •
淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、
杂填土地基。
• 换填材料：
• 砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫 层等
• 根据实验结果及实测资料可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的设计 方法进行计算。
换土垫层法
• 施工方法：
• 机械碾压法 • 重锤夯实法 • 振动压实法等
Pz≥fk
1.4 1.3 1.0 0.4
pz≤0.75fk
1.1 1.0 0.7 0.4
注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量当量值；
Es=
，其中Ai为第i层土附加应力系数沿土层厚度的积分值。
二、垫层宽度的确定
• 方法一：应力扩散角法 • b’=b+2Ztgθ • 垫层顶宽超出基础>300
二、垫层宽度的确定
• 方法二：按侧面土的承载力标准
值确定
三、垫层承载力的确定
• 现场试验确定
• 静载试验、取土分析、标准贯入、 动力触探等综合确定。
三、垫层承载力的确定
• 不太重要、小型、轻型、沉降要求不高
Fra Baidu bibliotek
换土垫层法
• 效果：浅层处理 • 适用：淤泥、淤泥质土、湿陷性
土、膨胀土、冻胀土、素填土、 杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅 层处理
换土垫层法
垫层种类
适用范围
砂（沙砾、 碎石）垫层
素土垫层
多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟等的局部处理。适用 一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不宜适 用湿陷性黄土地基，也不适宜大面积堆载。砂垫层不宜用 于有地下水且流速快、流量大的地基处理。不宜采用粉细 作垫层。