一级建造师市政考试参考道路之地基处理(换填) 34页PPT文档
合集下载
换填法处理模板ppt课件
实能量的改变而产生的 不同压实曲线见图2-2
图2-2 压实功能对压实曲线的影响
三、压实参数的确定
1 室内击实试验操作步聚
压实参数首先通过室内的击实试验初步确定后，再据工程实 际修正室内试验参数，进而指导现场施工。具体步骤如下：
①样料制备：样品风干或在低于600C的温度下烘干并碾散，过5mm 样筛拌匀备用；
含水量wop±2%) 来进行检验。
不同结构对土体密实度的要求
见表2-1
表2-1
图2-3 工地与室内击实试验比较
碾压6(a),12(b),24(c)遍; d-室内击实试验
不同结构对土体密实度的要求
第二章 换填法处理 第三节 施工方法与砂(碎)石垫层设计
一、施工方法 对软土地基，虽然不同材料的垫层其应力分布稍有不同，
(c) 而 当含水量继续增加时(并达到一定程度后) ，孔 隙中水量增加，尤其是饱和度达到85～90%后，孔隙中气体 被水包围，并以微小的封闭气泡形成出现，并由表面张力而 固定，此时，外力的增加反而更加难以挤出这些气体，因而 压实效果越来越差；
(d) 再继续增加含水量时，外力的作用下，仅仅使孔隙 水压增加并阻止土粒的移动，因而土体反而得不到压实，干 实度下降(这也是形成单峰曲线的原因)。
但从试验结果分析，其极限承载力都比较接近。此外，通过 沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似。
因此，各种材料的垫层设计计算方法相同，并按砂(砂 石、碎石)垫层的计算方法进行。
对于特殊土地基，所考虑解决问题的关键不同，故在设 计上有所差异。
一、施工方法
1、机械碾压法
•常用机械：平碾、羊足碾、压路机等（注意适用条件） •适用条件：大面积填土和杂填土等土方量较大的工程。
一建公路精讲班1.路基施工技术PPT课件
按断面全宽一次性挖到设计标高，逐渐向纵深挖掘， 挖出的土方一般都是向两侧运送。该方法适用于挖掘 浅且短的路堑。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
5
• （2）多层横向全宽挖掘法：从开挖路堑的一端或两端 按断面分层挖到设计标高，适用于挖掘深且短的路堑。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
6
• 2．纵向挖掘法 • 土质路堑纵向挖掘多采用机械作业，具体方法有： • （1）分层纵挖法：沿路堑全宽，以深度不大的纵向 分层进行挖掘，适用于较长的路堑开挖。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
34
• 坑槽推土
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
35
• 波浪式推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
36
• 并列推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
37
• 下坡推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
38
• 3．土质路堤压实施工技术要点 • （1）压实速度以2－4km/h为宜，羊足碾可以快一点，
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
33
• （2）机械填筑路堤作业方式 • ①推土机填筑路堤作业方式 • 推土机开挖土方作业由切土、推土、堆卸、空返等过 程组成一个循环。影响作业效率的主要因素是切土和运 土两个环节。其作业方式一般有：坑槽形推土法、波浪 式推土法、并列推土法、下坡推土法、接力推土法。
• 1B411010 路基施工技术
• 1B411011 路基类型 • 一、一般路基干湿类型 • 路基的干湿类型表示路基在最不利季节的干湿状态， 划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。 • 原有：分界相对含水量或分界稠度 • 新建公路：路基临界高度 • 高速公路应使路基处于干燥或中湿状态。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
5
• （2）多层横向全宽挖掘法：从开挖路堑的一端或两端 按断面分层挖到设计标高，适用于挖掘深且短的路堑。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
6
• 2．纵向挖掘法 • 土质路堑纵向挖掘多采用机械作业，具体方法有： • （1）分层纵挖法：沿路堑全宽，以深度不大的纵向 分层进行挖掘，适用于较长的路堑开挖。
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
34
• 坑槽推土
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
35
• 波浪式推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
36
• 并列推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
37
• 下坡推土法
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
38
• 3．土质路堤压实施工技术要点 • （1）压实速度以2－4km/h为宜，羊足碾可以快一点，
2017一建公路精讲班-1.路基施工技术
33
• （2）机械填筑路堤作业方式 • ①推土机填筑路堤作业方式 • 推土机开挖土方作业由切土、推土、堆卸、空返等过 程组成一个循环。影响作业效率的主要因素是切土和运 土两个环节。其作业方式一般有：坑槽形推土法、波浪 式推土法、并列推土法、下坡推土法、接力推土法。
• 1B411010 路基施工技术
• 1B411011 路基类型 • 一、一般路基干湿类型 • 路基的干湿类型表示路基在最不利季节的干湿状态， 划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。 • 原有：分界相对含水量或分界稠度 • 新建公路：路基临界高度 • 高速公路应使路基处于干燥或中湿状态。
地基处理之换填法PPT
注册筑龙结构超爽会员 超爽0币、超爽1币资料海量资料即刻下载详情咨询：QQ：29436561
§2.3 换填垫层法
仁者乐山 智者乐水
例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础， 宽1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基础的荷载每米120kN， 基础的平均重度为20kN/m³ 。地基土表层为粉质粘土，厚1m， 重度为17 .5kN/m³ ，第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度为 17.8kN/m³ ，含水量W=65%,第三层为密实的砂砾石,地下水 距地表为1m.因为地基土较软弱,不能承受建筑物的荷载,试 设计砂垫层.
注册筑龙结构超爽会员 超爽0币、超爽1币资料海量资料即刻下载详情咨询：QQ：29436561
§2 .2 压实原理及压实参数
仁者乐山 智者乐水
• 土的压实机理
d d
粘性土
砂土
人们很早就用土 作为建筑材料， 而且知道要把松 土击实。公元前 200多年，我国 秦朝修筑驰实 （行车大道）， 就有用“铁锥筑 土坚实”的记载， 说明那时人们已 经认识到土的密 度和土的工程特 性有关。
• 砂（砂石、碎石）垫层施工
1、选料：
注册筑龙结构超爽会员 超爽0币、超爽1币资料海量资料即刻下载详情咨询：QQ：29436561
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
仁者乐山 智者乐水
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 2、施工参数
注册筑龙结构超爽会员 超爽0币、超爽1币资料海量资料即刻下载详情咨询：QQ：29436561
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
仁者乐山 智者乐水
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
注册筑龙结构超爽会员 超爽0币、超爽1币资料海量资料即刻下载详情咨询：QQ：29436561
一级建造师市政考试参考道路之地基处理(换填)
地基处理的技术要点
地质调查
• 了解地层和土质特征 • 评估地基的承载能力
施工质量控制
环境保护
• 严格遵守设计要求 • 定期检测和监测施工质量
• 合理利用和管理材料 • 减少对周围环境的影响
地基处理的监测与质量控制
1
施工前检查
评估工作前的地基状况，确保施工前的准备工作得当。
2
进行中的监测
定期测量地基沉降和变形，确保施工过程中的质量。
3
完工后评估
对已完成的工程进行最终检查和评估，确保达到设计要求。
案例分析和经验总结
案例一 案例二 案例三
道路地基处理前后的变化 地基处理对道路使用寿命的影响 地基处理的成本效益分析
使用化学处理剂或物理方 法改良地基的力学性质， 提高其工程性能。
地基处理的常用方法
1 土石方工程
进行挖掘、填充和夯实等土方作业，调整和改善地基的承载能力。
2 加固处理
采用钢筋或土工合成材料等进行地基加固，提高地基的稳定性和抗震性能。
3 排水系统
建设排水沟、雨水收集系统等，有效控制地表水和地下水的排泄和渗透。
一级建造师市政考试参考 道路之地基处理(换填)
在这个部分，我们将深入探讨道路基础的概念和作用，以及地基处理在道路 设计中的重要性。
地基处理的基本原则
充实Байду номын сангаас加固
通过添加填料或施加压力 来增强地基，确保其稳定 性和承载能力。
排水和防渗
采取适当的排水措施，防 止地基因水分积聚而导致 沉降或液化。
地基改良
一级建造师市政考试参考道路之地基处理技术PPT学习教案
第26页/共69页
袋装砂井
第27页/共69页
多孔单一结构型塑料排水板
复合结构塑料排水板
第28页/共69页
塑料排水板
第29页/共69页
塑料排水板施工
第30页/共69页
施工后的塑料排水板
第31页/共69页
三、天然地基堆载预压法
天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与设计 荷载相等(或略大)的预压荷载(如砂、土、石等重物)堆 压在天然地基上使地基软土得到压缩固结以提高其强 度(也可以利用建筑物本身的重量分级缓慢施工)，减 少工后的沉降量，待地基承载力、变形达到设计预期 要求后，将预压荷载撤除，在经预压的地基上修建建 筑物。
11.3 机械压实法
第16页/共69页
✓砂桩的桩 距 砂桩平面布置可采用等边三角形和正方 形，对 与松散 地基， 采用等 边三角 形布置 可使地 基挤密 得较为 均匀。
11.3 机械压实法
•等边三角 形布置
Al e0 e1 ( 3 s2 )l e0 e1 d 2l
1 e0 2
1 e0 4
第34页/共69页
概述
强夯法是法国L·梅纳（Menard）1969 年首创 的一种 地基加 固方法 。夯击 后的地 基承载 力可提 高2～ 5倍， 压缩性 可降低2 00～5 00％， 影响深 度在1 0m以 上。 强夯法亦称为动力固结法，是一种将 较大的 重锤(一 般约为 80~300kN， 最重达2000kN) 从8~20m高处 (最高 达40m) 自由落 下，对 较厚的 软土层 进行强 力夯实 的地基 处理方 法。
11.3 机械压实法
第13页/共69页
表面压实法
✓机械碾压 法 • 碾压法是利用压路机、推土机或其他 压实机 械来压 实松散 的地基 土，常 用于处 理含水 量较低 的填土 或杂填 土地基 。 • 碾压后密实度增加，压缩性减少 •碾压地基 时，采 用分层 回填压 实，适 用于基 坑面积 宽大和 开挖土 方量法 的工程 •8~12t的压路机
袋装砂井
第27页/共69页
多孔单一结构型塑料排水板
复合结构塑料排水板
第28页/共69页
塑料排水板
第29页/共69页
塑料排水板施工
第30页/共69页
施工后的塑料排水板
第31页/共69页
三、天然地基堆载预压法
天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与设计 荷载相等(或略大)的预压荷载(如砂、土、石等重物)堆 压在天然地基上使地基软土得到压缩固结以提高其强 度(也可以利用建筑物本身的重量分级缓慢施工)，减 少工后的沉降量，待地基承载力、变形达到设计预期 要求后，将预压荷载撤除，在经预压的地基上修建建 筑物。
11.3 机械压实法
第16页/共69页
✓砂桩的桩 距 砂桩平面布置可采用等边三角形和正方 形，对 与松散 地基， 采用等 边三角 形布置 可使地 基挤密 得较为 均匀。
11.3 机械压实法
•等边三角 形布置
Al e0 e1 ( 3 s2 )l e0 e1 d 2l
1 e0 2
1 e0 4
第34页/共69页
概述
强夯法是法国L·梅纳（Menard）1969 年首创 的一种 地基加 固方法 。夯击 后的地 基承载 力可提 高2～ 5倍， 压缩性 可降低2 00～5 00％， 影响深 度在1 0m以 上。 强夯法亦称为动力固结法，是一种将 较大的 重锤(一 般约为 80~300kN， 最重达2000kN) 从8~20m高处 (最高 达40m) 自由落 下，对 较厚的 软土层 进行强 力夯实 的地基 处理方 法。
11.3 机械压实法
第13页/共69页
表面压实法
✓机械碾压 法 • 碾压法是利用压路机、推土机或其他 压实机 械来压 实松散 的地基 土，常 用于处 理含水 量较低 的填土 或杂填 土地基 。 • 碾压后密实度增加，压缩性减少 •碾压地基 时，采 用分层 回填压 实，适 用于基 坑面积 宽大和 开挖土 方量法 的工程 •8~12t的压路机
一级建造师市政考试参考道路之地基处理换填PPT学习教案
设 置 在 整 个 建筑物 的平面 范围内 ，每边 超出基 底宽度 不小于 其厚度 ，并不 得小于 2m，用 于消除 被处理 土层的 湿陷量 ，并防 止水从 垫层上 部或侧 向渗入 下部未 处理湿 陷性土 层。
第11页/共34页
(2)局部垫层一般设置在基础底面下，可消除部分湿陷量，其平面处理范 围每边超出基底宽度，可按下式计算，并不小于垫层厚度一半：
pk—基底平均压力； pc—基础底面处土的自重应力； θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表 数值：
第7页/共34页
(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b' b 2z tanθ
b′—垫层底面宽度，m。
放坡1
：3
注意：垫层顶面宽度宜超出基础
底面每边不小于300mm，或从
f.渗透性
因 粉 煤 灰 组 成为近 似砂质 粉土， 故其渗 透性较 好，但 随着龄 期的增 加，渗 透性逐 渐减小 。
龄期效应：粉煤灰中细颗粒在有水条件下，在常温下与Ca(OH)2反应，形成具有 胶凝性质的化合物（火山灰反应），填充孔隙，使其强度和抗渗性得到改善。
第15页/共34页
g.抗液化性
粉 煤 灰 经 压 实后在 振动条 件下具 有较高 的抗液 化性， 比砂质 粉土强 得多。
b.击实性能好
击 实 曲 线 峰 值段比 天然土 具有相 对较宽 的最优 含水量 区间。 粉煤灰 最佳含 水量变 动幅度 为±4% ，而土 为±2% ，使 粉煤灰 在回填 过程中 更易达 到设计 密实度 所要求 的含水 量。
c.抗剪强度
粉 煤 灰 抗 剪 强度指 标c、φ值 可通 过直剪 试验或 三轴压 缩试验 测定； 当无试 验资料 且压实 系数为 0.9-0.95时 ， c=5-30kPa， φ=23-30o。
地基处理方法ppt课件
动应力远大于原来土 的自重应力，坑底土 在向侧向挤出时，坑 侧土在侧向分力的作 用下将隆起，形成被 动破坏区。夯坑越深， 土内聚力越大，土不 易破坏隆起，反之就 易隆起。
.
30
二、加固饱和土原理
静力固结模型
•不可压缩的液体 •固结时液体排出的孔径不变 •弹簧刚度为常数 •无摩擦活塞
动力固结模型
•含有少量气泡的可压缩液体 •固结时液体排出的孔径是变化的 •弹簧的刚度不为常数 •有摩擦活塞
处理对象
碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、 杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地 基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。
工程应用
机场、仓库、油罐、公路、和铁路
加固地基的优点
.
25
•应用范围广泛 •加固效果显著
•有效加固深度大
8000KN.M高能级强夯处理深度达12米；一般能量夯能处 理深度6～8米
管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中
.
5
四、地基处理分类
换土垫层
物理处理
挤密桩 排水固结法
加筋法
化学处理
灌浆 深层搅拌法 高压旋喷法
土桩 灰土桩 砂桩 振冲碎石桩
.
6
换土垫层法
1 换土垫层法的原理
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填 强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方 法。
土样固结压力为 0 孔隙比为 e0
e c 坐标上对应 a 点，压力增加
e 0 孔隙比减少 e 对应于曲线 abc
d
0
1
抗
剪
强
e
.
30
二、加固饱和土原理
静力固结模型
•不可压缩的液体 •固结时液体排出的孔径不变 •弹簧刚度为常数 •无摩擦活塞
动力固结模型
•含有少量气泡的可压缩液体 •固结时液体排出的孔径是变化的 •弹簧的刚度不为常数 •有摩擦活塞
处理对象
碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、 杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地 基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。
工程应用
机场、仓库、油罐、公路、和铁路
加固地基的优点
.
25
•应用范围广泛 •加固效果显著
•有效加固深度大
8000KN.M高能级强夯处理深度达12米；一般能量夯能处 理深度6～8米
管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中
.
5
四、地基处理分类
换土垫层
物理处理
挤密桩 排水固结法
加筋法
化学处理
灌浆 深层搅拌法 高压旋喷法
土桩 灰土桩 砂桩 振冲碎石桩
.
6
换土垫层法
1 换土垫层法的原理
换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填 强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方 法。
土样固结压力为 0 孔隙比为 e0
e c 坐标上对应 a 点，压力增加
e 0 孔隙比减少 e 对应于曲线 abc
d
0
1
抗
剪
强
e
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现场填土的压实质量用下列两个指标来检验：压实 系数λc=ρd/ρdmax、施工含水量w=wop±2%
护筒 导筒 击实筒
击锤
2.3垫层设计
换土垫层作用
软土
（1）提高地基的承载力
（2）减少地基沉降量
垫层
（3）加速软弱土层的排水固结
（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用
2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计
2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于γdmax和ωop。
工程中常按ωop＝ωp±2
2.0
dmax=1.86
1.8
塑限等于土样 风干时的含水
量
干密度d(g/cm3)
1.6
wop=12.1
1.4
0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)
3.测定最佳含水量方法：击实试验
试验所用设备：击实仪
条形 基础
pz
b( pk pc ) b2ztanθ
计算时可先假设一个垫层厚度， 然后按前式进行验算，若不符 合要求重新设一个厚度再验算
直至满足前式
矩形 基础
pz
bl( pk pc )
(b2ztanθ)(l 2ztanθ)
pk—基底平均压力；
Z=0.5-3m
pc—基础底面处土的自重应力；
不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性
基本相似，处理稳定后的中地小型基工承程，载适力用于及一沉般饱降和也、非相饱差和的不软大土和，水所下黄土 以可将各种材料的垫层近地动似基力；基按础不砂的适软宜垫基用层处于理湿进，陷行也性黄不设适土计宜和于大。面有积地堆下载水流、速密快集，基流础量和
大的地基处理。（为什么？）
机
下易于移动而挤密，所以压实效果较好由水，此时自由水填充在孔隙中，产
生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，ρd 反而减小。
1.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达
到最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干 密度ρdmax
θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表
数值：
(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b' b2ztaθn
b′—垫层底面宽度，m。
注意：垫层顶面宽度宜超出基础 底面每边不小于300mm，或从 垫层底面两侧向上按开挖基坑的 要求放坡 。
放坡1： 3
确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的 要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽 度及侧面土的强度条件，防止垫层材料 向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。
第2章 换填
Cushion
苏州科技学院土木工程学院 朱逢斌
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣 土工合成材料、聚苯乙烯板块
重
土或灰土
锤
0.93-0.95
150-200
注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
(4)沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。
经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层
施 工
换填材料
压实系数λc 承载力特征值fak/kPa
碎石、卵石
200-300
砂夹石（碎、卵石占30%-50%）
碾
压
土夹石（碎、卵石占30%-50%）
或
振 密
中砂、粗砂、砾砂
粘性土和粉土（8<IP<14）
灰土
0.94-0.97 0.93-0.95
200-250 150-200 150-200 130-180 200-250
(3)砂垫层的承载力确定
a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载 荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。 b.对于按《建筑地基基础设计规范》划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、 小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特 征值。
详见P19表2-1 （注意点）
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层， 但换填基坑开挖过深，因地下水位高，需降水；坑壁放坡 或边坡支护；易引起邻近结构物破坏，且土方量大，费用 高，工期长，对环境影响大，故换填法的处理深度应控制 在0.5-3m
的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中
变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
sψss ψsi n1E ps0i(ziαi zi1αi1)
属于何种 方法？
垫层
模量
粉煤灰 砂
碎石、卵石 矿渣
压缩模量Es（Mpa) 8-20 20-30 30-50
轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土， 击 实 筒 容 积 为 947cm3 ， 击 锤 质 量 为 2.5kg 。 把 制 备 成 一 定 含 水 量 的 土 料 分 三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀 锤击25下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验适用于粒径小于20mm的土， 击实筒容积为2130cm3，击锤质量为4.5kg， 击锤落高为45.7cm 。分五层击实，每层 56击。根据击实后土样的密度和实测含水 量计算相应的干密度
(1)砂垫层的厚度
垫层厚度应满足：
垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄 ( < 0. 5m) 则垫层的作用不 显著。
pzpczfaz
pz—垫层底附加应力设计值； pcz—垫层底面处土自重应力标准值； faz—垫层底面处下卧层土经深度修正后 的地基承载力的特征值（设计值）。
垫层底附加应力pz
2.2 土的压实机理
因换填法在换填后将土层压实，从而提高了地基的承载力。为 了更好的掌握换填法的机理，首先应了解土的压实机理。
压实的本质
土料孔隙率减小，密实度提高
何为固 结？
W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，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。
压
实
W增大，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件
护筒 导筒 击实筒
击锤
2.3垫层设计
换土垫层作用
软土
（1）提高地基的承载力
（2）减少地基沉降量
垫层
（3）加速软弱土层的排水固结
（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用
2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计
2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于γdmax和ωop。
工程中常按ωop＝ωp±2
2.0
dmax=1.86
1.8
塑限等于土样 风干时的含水
量
干密度d(g/cm3)
1.6
wop=12.1
1.4
0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)
3.测定最佳含水量方法：击实试验
试验所用设备：击实仪
条形 基础
pz
b( pk pc ) b2ztanθ
计算时可先假设一个垫层厚度， 然后按前式进行验算，若不符 合要求重新设一个厚度再验算
直至满足前式
矩形 基础
pz
bl( pk pc )
(b2ztanθ)(l 2ztanθ)
pk—基底平均压力；
Z=0.5-3m
pc—基础底面处土的自重应力；
不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性
基本相似，处理稳定后的中地小型基工承程，载适力用于及一沉般饱降和也、非相饱差和的不软大土和，水所下黄土 以可将各种材料的垫层近地动似基力；基按础不砂的适软宜垫基用层处于理湿进，陷行也性黄不设适土计宜和于大。面有积地堆下载水流、速密快集，基流础量和
大的地基处理。（为什么？）
机
下易于移动而挤密，所以压实效果较好由水，此时自由水填充在孔隙中，产
生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，ρd 反而减小。
1.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达
到最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干 密度ρdmax
θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表
数值：
(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b' b2ztaθn
b′—垫层底面宽度，m。
注意：垫层顶面宽度宜超出基础 底面每边不小于300mm，或从 垫层底面两侧向上按开挖基坑的 要求放坡 。
放坡1： 3
确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的 要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽 度及侧面土的强度条件，防止垫层材料 向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。
第2章 换填
Cushion
苏州科技学院土木工程学院 朱逢斌
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣 土工合成材料、聚苯乙烯板块
重
土或灰土
锤
0.93-0.95
150-200
注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
(4)沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。
经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层
施 工
换填材料
压实系数λc 承载力特征值fak/kPa
碎石、卵石
200-300
砂夹石（碎、卵石占30%-50%）
碾
压
土夹石（碎、卵石占30%-50%）
或
振 密
中砂、粗砂、砾砂
粘性土和粉土（8<IP<14）
灰土
0.94-0.97 0.93-0.95
200-250 150-200 150-200 130-180 200-250
(3)砂垫层的承载力确定
a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载 荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。 b.对于按《建筑地基基础设计规范》划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、 小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特 征值。
详见P19表2-1 （注意点）
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层， 但换填基坑开挖过深，因地下水位高，需降水；坑壁放坡 或边坡支护；易引起邻近结构物破坏，且土方量大，费用 高，工期长，对环境影响大，故换填法的处理深度应控制 在0.5-3m
的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中
变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
sψss ψsi n1E ps0i(ziαi zi1αi1)
属于何种 方法？
垫层
模量
粉煤灰 砂
碎石、卵石 矿渣
压缩模量Es（Mpa) 8-20 20-30 30-50
轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土， 击 实 筒 容 积 为 947cm3 ， 击 锤 质 量 为 2.5kg 。 把 制 备 成 一 定 含 水 量 的 土 料 分 三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀 锤击25下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验适用于粒径小于20mm的土， 击实筒容积为2130cm3，击锤质量为4.5kg， 击锤落高为45.7cm 。分五层击实，每层 56击。根据击实后土样的密度和实测含水 量计算相应的干密度
(1)砂垫层的厚度
垫层厚度应满足：
垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄 ( < 0. 5m) 则垫层的作用不 显著。
pzpczfaz
pz—垫层底附加应力设计值； pcz—垫层底面处土自重应力标准值； faz—垫层底面处下卧层土经深度修正后 的地基承载力的特征值（设计值）。
垫层底附加应力pz
2.2 土的压实机理
因换填法在换填后将土层压实，从而提高了地基的承载力。为 了更好的掌握换填法的机理，首先应了解土的压实机理。
压实的本质
土料孔隙率减小，密实度提高
何为固 结？
W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，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。
压
实
W增大，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件