3 换填垫层法PPT课件

五 垫层的作用
1 提高持力层承载力 2 减小沉降 3 加速软弱土层的固结 4 防止冻胀 5 消除膨胀土的胀缩作用
土的压实机理
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， 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。 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 用不大，因而引力的减少就不显著，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，使 压实效果又趋于下降。因此在设计叫要选择一个 “最优含水量”，这就是土粒的压实机理。
垫层法
《建筑地基处理技术规范》(GB50007— 2002)中规定：换填法适用于淤泥、淤泥质 土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗 沟、暗塘等的浅层处理。
一 换填法的概念
当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物 的要求，而软弱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，它还包括低洼地域筑高(平整场地) 或堆填筑高(道路路基)。
对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，振动时间约在1min以上； 对含炉灰等细粒填土，振动时间约为3～5min，有效振实深度为1.2～ 1.5m。
（三）施工要点
1 应考虑附加荷载对邻近建筑的影响；
2 注意地下水位的要求；
3 严禁扰动下卧软层，留200mm土；
4 垫层铺填前，应做好验槽工作；
二 砂垫层施工
（一）对材料的要求
砂石垫层材料宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗 砂、中砂或石屑(粒径小于2mm的部分不应超过总重的45 ％)，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉 细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大 粒径不宜大于50mm，并通过试验确定虚铺厚度、振捣遍数、 振捣器功率等技术参数。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石 等透水材料。
试验资料时，可按表3－2（教材34页）选 用，并应验算下卧层的承载力。
4 沉降计算
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。建筑物基础沉降等于垫层 自身的变形量与下卧土层的变形量之和。
对超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于 天然土层密度的垫层，宜早换填并考虑其附加的荷 载对建造的建筑物及邻近建筑物的影响。
二 分类
按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂 石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、 矿渣垫层和粉煤灰垫层等。
三 一些注意事项
1 大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深， 地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换填 法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基 的设计和施工时，地面堆载应力求均衡，避免大量、 迅速、集中堆载，并根据使用要求、堆载特点，结 构类型和地质条件确定允许堆载的大小和范围。堆 载不宜压在基础上，应在基础施工前不少于三个月 完成大面积填土。
2 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，虽也可处 理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而采取 降水措施。
3 坑壁放坡，占地面积大或需要基坑支护。
4 施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用 增高、工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控 制在3m以内，但也不宜小于0.5m，因为垫层太薄， 则换土填层的作用并不显著。
开挖基坑时应避免坑底土层扰动，可保留200 mm厚土 层暂不挖去，待铺砂前再挖至设计标高，如有浮土必须清除。 当坑底为饱和软土时，必须在与土面接触处铺一层细砂起反 滤作用，其厚度不计入砂石垫层设计厚度内。
（二）施工机具及方法
平碾、羊足碾、振动碾、振动压实机、蛙式 夯实机、重锤夯实。
1 机械碾压法
换填法在国外亦有的将它归属于“压实”的 地基处理范畴，“压实”可认为是由土排除 空气而使空隙减小，因此它不同于“固结”， “固结”是由于排除孔隙水而使孔隙体积减 少。换填后将土层压实，就增加了土的抗剪 强度，减少了渗透性和压缩性，减弱了液化 势，并增加了抗冲侧能力。
四 勘查 1 地质情况 2 地形、地貌、土的性质等 3 地下水位 4 地下管线，地下建筑等 5 换填土的种类、规格、性质、来源等
击实试验
垫层设计
一． 砂（砂石、碎石）垫层的设计
设计要求 强度 面积
设计内容 厚度 宽度
1 厚度的wenku.baidu.com定
p p f z + cz <
az
p —垫层底面处的附加压力 z
p —垫层底面处土的自重应力 cz
f az —经深度修正后垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力特征值
2 宽度的确定
3 承载力确定 垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无
5 垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同， 基坑底面应挖成阶梯形或斜坡搭接形，各分 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，并按先深后浅的顺序进 行垫层施工。
6 用碎石或卵砾石作垫层材料时，基坑底部 要先铺填一层厚150～300mm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。
机械碾压法是采用各种压实机械(教材表3-6) 来压实地基土。此法常用于基坑底面积宽大， 开挖土方量较大的工程。
2 重锤夯实法
重锤夯实采用圆台形锤(见图3-4)，锤重宜大于2t， 锤底面的单位静压力为15～20kPa，夯锤落距宜大 于4m。
重锤夯实宜一夯挨一夯顺序进行。在独立柱基基 坑内，宜按先外后里顺序夯击。同一基坑底面标高 不同时，应按先深后浅的顺序逐层夯实，一般累计
夯击10～15次。最后两击平均夯沉量，对砂土应 不超过5～10mm，对细颗粒土应不超过10～
20mm。
重锤夯实的现场试验应确定最少夯击遍数、最后 两遍平均夯沉量和有效夯实深度等。有效夯实深度
一般可达lm左右，并可消除1.0～1.5m厚湿陷性黄
土层的湿陷性。
3 平板振动法
两个偏心块以相同速度反向转动而产生很大的垂直振动力。