最新第二章-换填法-新修改教学讲义PPT课件

击实试验
《土工试验方法标准》（国家标准）
轻型：土d<5mm； V=947cm3, m=2.5kg, 3层, 25击， 落高30.5cm
重型：土d<40mm； V=2104cm3, m=4.5kg, 5层, 56击， 落高47.7cm
击实仪
质量控制
换填垫层法 （2－1）
2.3砂垫层设计
换填垫层法
设计原则：对垫层的设计，既要求有足够的厚度z以 置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大 宽度b′以防止砂垫层向两侧挤出。
z 砂垫层内应力分布示意图
垫层底面处的附加压力值pz计算（按扩散角θ进行简化计算换）填垫层法
垫层厚度的确定
条形基础：
（仅考虑宽度方向扩散）
矩形基础：
pz
b(pk pc) b2ztan
（2－3）
基底附加压力
pz(b2zb ta ln (p )(kl p 2 cz)tan)（2－4）
式中：
pk：基础底面压力值（kPa）；
第二章-换填法-新修改
主要内容
适用范围 加固机理 垫层设计 垫层施工 垫层质量检验 工程实例
换填垫层法
2.1概述
换填垫层法
1. 概念
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的砂（碎石 、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，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基 处理的方法称为换填法(replacement method)。它还包括低洼
地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。
b
回填土 换填土
4．垫层的作用
提高地基承载力 减少沉降量 加速软弱土层的排水固结 防止冻胀 消除地基土的湿陷性、膨胀性作用
换填垫层法
虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果
分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不 同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似 的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季 节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的 是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需 考虑的解决问题的关键也应有所不同。
设计内容
垫层厚度z 垫层宽度b’ 垫层压实度λc
z
1.垫层厚度z的确定
换填垫层法
垫层厚度z应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要 求：
pz pczfaz
（2－2）
pz：相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力（kPa）；
pcz：垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz：垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值 （kPa）。
两侧挤出为原则进行设计。关于宽度计算，一般可按下式计算 或根据当地经验确定。
矩形基础的垫层底面的长度l′及宽度b′为：
l′≥l+2ztgθ
b′≥b+2ztgθ
式中 b′、l′——垫层底面宽度及长度；
b、l——基础宽度及长度；
θ——垫层的压力扩散角。
条形基础: b′≥b+2ztgθ
百度文库
Z tanθ
Z tanθ
换填垫层法
地基承载力特征值faz计算 fa z fa k b(- b 3 )dm (- d 0.5 （2－5) ）
faz：垫层底面处修正后的地基承载力特征值，kPa： fak：垫层底面处地基承载力特征值，kPa； γ：垫层底面以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重， kN/m3； γm：垫层底面以上土的加权平均容重，kN/m3；地下水位以下用 浮容重，kN/m3；
理论上最大压实曲线-饱和 曲线（土中气体被赶走， 使土达到饱和）
a-碾压6遍；b-碾压12遍； c-碾压24遍；d-室内击实试验
同一种土wop 与ρdmax不是 恒定值，随 压实功能而 变化。
击实试验
换填垫层法
土的压实性：指在一定的含水率下，以人工或机械的方法，使土
能够压实到某种密实度的性质。
填土的密实程度常以干密度ρd表示
4.沉降计算
换填垫层法
对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还应进行
地基变形计算。砂垫层上基础的最终沉降量是由垫层本身的压缩 量Ss与软弱下卧层的沉降量Sl所组成，由于砂垫层压缩模量比较 弱下卧层大得多，其压缩量小且在施工阶段基本完成，实际可以
3.垫层承载力的确定
换填垫层法
垫层的承载力宜通过现场试验确定,对于一般工程，如无实测资料时，可参见下表估算垫
层承载力特征值 。
表2－3各种垫层承载力
注：1、压实系数小 的垫层，承载力特征值 取低值，反之取高值；
2、重锤夯实土的承 载力标准值取低值，灰 土取高值；
3、压实系数λc为土 的控制干密度ρd与最大 干密度ρdmax的比值；土 的最大干密度采用击实 试验确定，碎石或卵石 的最大干密度可取 2.0×103kg/m3~2.2×103 kg/m3
p c：基础底面处土的自重压力值 （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。
Z tanθ
pc z
压力扩散角θ确定
压力扩散角θ(单位：度)
换填垫层法 表2－1
注：当时z/b<0.25，除灰土取θ=28o外，其余材料 θ=0；
当0.25<z/b<0.5时，θ可由内插法求得。
2.2压实原理
换填垫层法
压实原理: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，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，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”wop ，这就是土的压实机理。
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3-2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。
说明： 垫层地基承载力特征值 faz仅进行深度修正。
表2－2
换填垫层法
2.垫层宽度的确定
换填垫层法
垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止垫层向