地基处理之换填法PPT

砂土：①不存在最优含水量； ②在完全风干和饱和两种状 态下易于击实；③潮湿状态 下不易击实
§2 .2 压实原理及压实参数
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• 土的压实机理
d
粘土 颗粒 阳离子 水分子
粘性土

强结合水
粘性土在某种压实功能下 （标准压实功能）达到最 密时的含水量称为最优含 水量，对应的干密度称为 最大干密度
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂垫层的宽度确定（JGJ79-2002）
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂垫层承载力的确定
• 垫层的承载力决定于填筑材料的性质、 施工机具能量大小及施工质量的优劣 等，一般应通过试验现场确定。另外 垫层承载力的设计值尚必须对软弱下 卧层的承载力验算后再确定。
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
粉煤灰的压缩性能与击实功能、密 实度和饱和程度等因素有关。上海 规范指出应通过土工试验确定，当 无试验资料时，在压实系数为 0.9~0.95时，Es＝８～２０Ｍpa
( p c )b pz b 2 ztg
PZ + pCZ fz
条形基础 矩形基础,平 面分布
( p c )bl pz (b 2 ztg )(l 2 ztg )
fz-经深度修正后的垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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0 45kPa
b'
z cz 34.46 30.76 65.36kPa f x 72.83kPa
为
(5)确定砂垫层的底宽:
b' b 2 z t an 1.2 2 1.7 t an30 3.2m
§2.4 粉煤灰垫层
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 2、施工参数
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
砂石宜用振动碾 除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备 及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分 层铺填厚度可取200-300mm。为保证分层压实质量，应 控制机械碾压速度。
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• 击实试验
§2 .2 压实原理及压实参数
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影响土的压实性的因素
含水率的影响


对同一种土料，分别在不同的 含水率下，用同一击数将他们 分层击实，测定土样的含水率 和密度，然后以含水率为横坐 标，干密度为纵坐标，绘制击 实曲线。 从图中可以看出，当含水率较 小时，土的干密度随着含水率 的增加而增大，而当干密度增 加到某一值后，含水率继续增 加反而使干密度减小。干密度 的这一最大值称为该击数下的 最大干密度，此时对应的含水 率称为最优含水率。
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响 粉煤灰比重比粘性土小得多，一般 松散重度在６－７kN/m3间，经轻 型击实试验后干密度为 0.92~1.35t/m3;比土要轻的多，产 生差别的原因在于粉煤灰主要是以 硅，铝为主的非晶态玻璃球体组成， 结晶矿物含量较少。而粘性土矿物 都由石英、长石和粘土矿物等晶体 组成。
§2 .1 换填垫层法
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• 适用性：
从定义中找，你能 找到吗？
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，将基础底面下 处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换 填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、 高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压 （夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方 法称为换填法。
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
检验方法有：环刀法、贯入仪、静力触探、轻 型动力触探或标准贯入试验检验；另对砂石 垫层也可用重型动力触探检验，并均应能过 现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为 标准检验垫层的施工质量。压实系数也可用 环刀法，灌砂法等。
§2 .2 压实原理及压实参数
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影响土的压实性的因素
击实功能的影响 1、实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一 种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小， 最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干 密度也大，最优含水率小 2、用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数 进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水 率与干密度关系曲线。
§2 .2 压实原理及压实参数
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• 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。
粘性土在某种压实功能下 （标准压实功能）达到最 密时的含水量称为最优含 水量，对应的干密度称为 最大干密度
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换
填 法
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本章目录
2 .1 2 .2 2 .3 2 .4 2 .5 2 .6 概述 压实原理及压实参数 砂（砂石、碎石）垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层 土（素土）、灰土和二灰土垫层
§2 .1 换填垫层法
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• 定义：
哈哈，这不是我想 到的吗？
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， 将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全 部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、 素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它 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，这种地基处理方法称 为换填法。
§2.3 换填垫层法
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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.
压力扩散角

换填材料
z/b
0.25 ≥0.50
中、粗、 粉质粘土和粉土（8＜ 砾、碎石 土、石屑
IP
灰土
20 30
6 23
28
注：1、当Z/b<0.25时，除灰土外，其余材料均取=0°； 2、当0.25<Z/b<0.50时，可内插求得。
计算时，先假设一个垫层的厚度，验算。如不合要求，则改变厚度， 重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的厚度为1～2m左右，过薄的垫 层(<0.5m)的作用不显著，垫层太厚(>3m)则施工较困难。
砂垫层的厚度设计
砂垫层厚度z应根据砂垫层底面下卧层 的承载力及建筑物对地基变形要求确定。 PZ + pCZ fz
按下 卧层 的承 载力 确定
pCD pCZ
填z
回填土
d

b

z
B= b+2ztg
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 各参数的计算
pcz Pcd 填 z
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
cz 17.5 7.8 25.3kPa
§2.3 换土垫层法
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(4)验算: 根据淤泥的含水量W=65%,查规范得:σ0=45kPa;因深度 大于3m,故不做修正:
Z cz 52.2 25.3 77.5kPa 45kPa
这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则:
§2.3 换填垫层法
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【解】:
(1)先假设砂垫层的厚度为1m，并要求分层碾压夯实 ，干密度达到>1.5t/m³ 。 (2)砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均 压力设计值为：
F G 120 1.2 1 20 P 120 kPa b 1.2
(3)砂垫层底面的附加应力计算: 1.2(120 17.5 1) z 52.2kPa 1.2 2 1 tan 30
砂（碎石、砂石）垫层的设计
设计要求： 既要求有足够的厚度以置换可能被剪 切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度 以防止砂垫层向两侧挤出。
注意
排水砂垫层不同于置换垫层，前 者主要在基础底面设置厚度为 30cm的砂（或砂石、碎石）垫层， 以利于软土层的排水固结
§2 .3 砂（砂石、碎石）垫层
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• 《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定： 4.1.1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的 处理。
§2 .1 换填垫层法
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• 适用性：
哈 哈，问题来了……
“软弱土层的厚度又不很大” 与“浅”----到底是多少 米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？
• 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱 土层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放 坡占地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多 等因素，从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处 理深度通常宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫 层太薄，则换土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或 土质较好场地，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可 限制在5米以内。
§2 .2 压实原理及压实参数
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施工现场如何控制压实程度？
压实度
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现场施工的土料，土块大小不一， 含水量和铺填厚度又很难控制均匀，因 此实际压实土的均质性较差，固对现场 土的压实，应以压实系数来进行检验。
§2 .3 砂（砂石、碎石）垫层
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自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
c ，￠应通过室内土工试验确 定。当无试验资料时，可定为当压 实系数为0.9~0.95时，￠＝２３～ ３０，c=5-30kPa
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 沉降计算
• 当垫层断面确定后，对于重要的建筑物或垫 层下存在软弱下卧层的建筑物，还应进行地 基的变形计算。
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工
1、选料：
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
自重轻对工程来讲是好还是不好？
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响 粉煤灰的颗粒组成特点，使它 具有可振实或碾压的条件，击实试 验曲线峰值段比天然土具有相对较 宽的最优含水量区间。粉煤灰的最 优含水量变动幅度是±４％，大于 土的２％的变动幅度。因此，粉煤 灰在回填过程中达到设计密实度要 求的含水量容易控制，施工质量容 易得到保证。
弱结合水
引力
自由水
d
§2 .2 压实原理及压实参数
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• 击实试验 轻型：粒径小于5毫米
V 947cm3 G 2.5Kg H 30 .5cm
25下，分三层击实
重型：粒径小于40毫米
V 2104 3 G 4.5Kg cm H 45 .7cm
56下，分5层击实
§2 .2 压实原理及压实参数
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粉煤灰简介
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，每年排放量与日俱 增。粉煤灰是电厂在煤粉燃烧过程中，当煤通过炉膛高温时 绝大部分矿物杂质在高温下熔化，在被送到低温区时固化成 球状颗粒的玻璃体。 粉煤灰的化学成份可参照课本
注意
粉煤灰的处理与利用已为我国一个比较突出的经济 和社会效益问题
§2.4 粉煤灰垫层