换填法

b ' ≥ b + 2 ztgθ
经验参考值
f k ≥ 200kPa 120kPa ≤ f k < 200kPa f k ≥ 120kPa b' = b + (0 ~ 0.26) z b' = b + (0.6 ~ 1.0) z b = b + (1.6 ~ 2.0) z
'
设计值的计算
绪论
f = f k + ηb γ (b 3) + η d γ o (d 0.5)
(5) 确定垫层宽度：
b ' ≥ b + 2 ztgθ = 1.5 + 2 × 2.0 × tg 30o = 3.8 m
取垫层宽度
b ' = 4.0 m
根据，GB50007-2002该建筑物不须做地基变形验算。
例: 某楼房为四层砖石混合结构，其承重墙传至设计地面(0.00) 的载荷为 F=200kN/m。地基表层土为厚1.2m的杂填土，γ=17.2kN/m3，其下层为厚约8m 的淤泥质土，γ=17.8kN/m3，承载力标准值fk=65kPa。地下水位为1.2m。试设计 墙基的砂垫层。
载荷F=200kN/m
解题步骤： (1)垫层材料选择： (2)垫层承载力修正： (3)确定基础宽度： (4)确定垫层厚度： (5)确定垫层宽度：
0.00 杂填土 γ=17.2kN/m3 淤泥质土 γ=17.8kN/m3 fk=65kPa 8m 换填法 1.2m
解： 换填法 (1)垫层材料选择： 垫层选择粗砂，根据表2-2(Slide4)，取垫层的承载力标准值 fk=150kPa。基础埋深取d=1.0m。 (2) 垫层承载力修正： 因为基础埋深d=1.0>0.5m，砂垫层承载力需要根据GB500072002有关条款进行修正：查表可知：ηb=0；ηd=1.0；则垫层承载 力设计值为：
垫层设计
一、垫层厚度 二、垫层宽度
换填法
垫层厚度(z)
垫层厚度计算可采用基础作用在软弱下卧层的附加应力计算公式
换填法
pz + pcz ≤ fz
条形基础：
pz：垫层底面处的附加压力设计值（kPa）； pcz：垫层底面处土的自重压力标准值（kPa）； fz：垫层底面处土层的地基承载力设计值（kPa）
振动压实法
换填法
振动压实法是利用振动机产生的竖向振动力，使土颗粒 受振移动至稳固位置并减小孔隙，而使土层密实的地基 加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上的无粘 性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂场土地基。
换填法施工
换填法
(一)对材料的要求 砂和砂石垫层用料虽不很严格，但一般要求含泥量低(不大 于 5％)，且不合植物残体、垃圾等有机物或其它异物。 宜选质地坚硬的粒料。 用于排水固结地基时，含泥量以不超过3％为宜。 砂石料粒度构成要求级配良好，颗粒不均匀系数大于10为 10 宜，且以中超砂为好。 使用细砂时，应掺入25％一30％的碎石或卵石， 其最大粒 径不宜大于50mm。 颗粒不均匀 不均匀系数越大，土粒越不均匀。工程上把 系数 Cu=d60/d10 Cu＜5的土看作是均匀的，级配不好；Cu>10的土 看作是不均匀的，级配良好。
工程实例
曲率系数Cc
Cc
(d 30 ) =
2
式中：d10，d30和d60为粒径分布曲线上小 于某粒径的土粒含量分别为10％，30％ 和60％时所对应的粒径。d10称为有效粒 径；d60称为限制粒径。
d10 d 60
土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定，而土粒 的均匀程度和曲线的形状又可用不均匀系数和曲率系数来衡量。 Cu小，曲线陡；Cu大，易压密； Cc过大，台阶在d10~d30间； Cc过小，台阶在d30~d60间；
查表砂垫层的压力扩散角θ=30o，所以： b( p γ o d ) pz = b + 2 ztgθ 1.5(153.3 11.6 ×1.0) = 1.5 + 2 × 2.0 × tg 30o = 55.8 kPa 于是：
换填法
pcz + pz = 34.8 + 55.8 = 90.6 < f z
GB50007-2002
返 回
例: 某楼房为四层砖石混合结构，其承重墙传至设计地面(0.00) 的载荷为F=200kN/m。地基表层土为厚1.2m的杂填土， γ=17.2kN/m3，其下层为厚约8m的淤泥质土，γ=17.8kN/m3， 承载力标准值fk=65kPa。地下水位为1.2m。试设计墙基的砂垫 层。
f z = f k + η d γ o (d 0.5) = 65 + 1.0 × 11.6(1.0 + 2.0 0.5) = 94.0 kPa pcz = γ o (d + z ) = 11.6(1.0 + 2.0) = 34.8 kPa
Pcz
基础底面处的压力为：
F + 1.0 × bd γ c p= 1.0 × b 200 + 1.0 × 1.5 × 1.0 × 20 = 1.0 ×1.5 = 153.3 kPa
第二章 换填法
第一节 概述 第二节 垫层设计 第三节 换填法施工
换填法(Replacement Method)：
换填法
把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回 填以工程性能好的土，压密后作为地基持力层。
换填法(Replacement 换填法(Replacement Method)
作用
提高地基承载力；减少基础沉降量；加速软土的固结排 水；防止地基冻胀；减少地基的湿陷和胀、缩
pz =
矩形基础：
b ( p σ co ) b + 2 ztgθ
pz =
( b + 2 ztgθ )( l + 2 ztgθ )
lb ( p σ co )
p：基础底面压力设计值（kPa）； σco：基础底面处土的自重压力标准值（kPa）； b：基础底面宽度（m）； l：矩形基础底面长度（m）； θ：垫层压力扩散角。 返回
换填法
碾压法
换填法
碾压法是采用压路机、推土机、振动碾．或其他压实机械压 实松散土层的施工方法。该法多用于含水量较低的大面积填 土 的压实和杂境土地基的处理。
重锤夯实法
换填法
重锤夯实法是利用起重机械将重锤提升到一定高度，然后自由落下，重 复夯击加固地基的方法。 该法适用于地下水位低于有效夯实深度0.8m以上。稍湿的粘性土、砂土、 湿陷性黄土、杂填土等类地基的加固。必须注意，夯击振动对邻近建筑物或 其他设施会产生有害影响。必须采取有效预防措施，否则不族采用该法施工。 1、主要设备和机具 重锤夯实法的主要设备和机具有：起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。 2、夯实工艺 一般来说，重锤夯实的有效夯实深度可达1m左右(与锤底直径相当)，并 可消 除1.0一1.5m厚度范围土层的湿陷性。夯实效果和影响深度除与锤重、 锤底直径、夯距有关外．还与夯实工艺、夯击遍致以及土 的含水量密切相 关。
换填法
压力扩散角θ(单位：度)
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
0.25 >=0.50
20 30
6 23
30
注：当时z/b<0.25，除灰土取θ=30o外，其余材料θ=0； 当0.25<z/b<0.5时，θ可由内插法求得。
垫层宽度
计算值
b'
换填法
(4) 确定垫层厚度： 试取垫层厚度z=2.0m。软弱下卧层(淤泥质土层)以上土 的加权平均重度为： 17.2 × 1.2 + (17.8 10.0) × 1.8 γo = ≈ 11.6 kN / m3 1.2 + 1.8
换填法
垫层下淤泥承载力(根据GB50007-2002查表可知：ηb=0；ηd=1.0) ：
换填法施工
(三)质量检验
换填法
垫层质量检验必须分层进行。每压实实系数，达到设计要求后， 方可继续铺上层。采用下述两种方法检验。
1．环刀取样法 将容积不小于200cm3的环刀压人垫层中取样，测定其干重度， 以不小于 砂料在中密度状态时的干土重度为合格，如中砂一般为15.5一16kN／m3。
2．钢筋贯入法 先将垫层表面的砂刮掉30mm，再将直径20mm，长度1250mm的平头 钢筋以700mm的落距自由下落贯入垫层中。钢筋 贯入度的合格值，可根 据控制压实系数或控制干重度通过现场试验确定。钢筋贯人法检验点的 间距应小于4m。
换填法施工
(二)施工要点
换填法
(5)用碎石或卵砾石作垫层材料时，基坑底部要先铺填一层 厚150一300mm的砂垫层，并用木夯夯实。不得使用振捣器， 以防下部 软弱土层(特别是淤泥或淤泥质土层)表面受到局部破 坏。如果淤泥或淤泥质土层厚度较小，在碾压荷载下抛石能挤 入该层底面时，可 采用抛石挤淤处理。即先在软弱土层上堆填 块石，然后将其压入以置换和挤出软弱土。 (6)垫层底面宜设在同一标高上．如深度不同，基坑底面应 挖 成阶锑形或斜坡搭接形，备分层搭接位置应错开0.5-1.0m水 平距离。搭接处注意夯压密实．并按先探后浅的顺序进行垫层 施工。 (7)砂或砂石垫层的密实化处理是关键工序之一，直接影响 垫层质量。常用的密实处理方法包括：振动法(平振、插振和夯 实)、 碾压法等。施工时在基坑内分层铺填砂或砂石，并逐层 进行密实化处理，在下层密实度经检验合格后，方可进 行上层 施工。每层铺填厚度主要根据振动能量大小、设备重量和密实 化原理的不同确定，一般在150一350mm。
f：地基承载力设计值，kPa： fk：地基承载力标准值，kPa； kPa γ：基础底部以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3； γo：基础底部以上土的加权平均容重，kN/m3；地下水位以下用浮容重， kN/m3； ηb，ηd：相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，按土类不同可 查表得到； b：基础宽度，m。宽度小于3m按3m计算；大于6m按6m计算； d：基础埋深，m。