清华大学-土力学-地基处理置换法
清华大学-土力学-地基处理胶结法和加筋法
Unrolling of Geotextiles
土工合成材料功能 3 加筋: 格栅,土工布,条带,纤维加筋
无纺针织
Non woven stitched blanket
有纺土工织物
加筋法
土工合成材料功能 3 加筋: 格栅,土工布,条带,纤维加筋
路堤加筋
平
加筋法
土工合成材料功能 3 加筋: 格栅,土工布,条带,纤维加筋
加土筋工挡条墙带加筋 锚固式加筋
加筋法
土工合成材料功能 3 加筋: 格栅,土工布,条带,纤维加筋
土工格栅加筋挡土墙
土工格栅
AA
砌块 B
面
面
板
板
装配式面板
L形预制面板
砌块组合式面板
加筋法
土工合成材料功能 3 加筋: 格栅,土工布,条带,纤维加筋
加筋挡
Pp
L 外部稳定
L 内部稳定
加筋法
土工合成材料功能 4 隔离
降低维护频率 延长寿命 减少路基损失 减小沉降 提高承载力
无织物
有织物
加筋法
土工合成材料功能 5 排水
地基处理方法小节
换土垫层法：垫层0.5-3.0m,下卧层承载力验算. 土桩置换形成复合地基
加密法：碾压，爆破，强夯，深层挤密形成复合 地基，预压固结
胶结法：适用于裂隙岩体，砂土和粘性土 加筋法：防渗、排水、隔离、加筋、反滤
胶结法
第4节 胶结法
一 灌浆
1 水泥和粘土浆
可灌物—净空比 R=Dpore/d=2~3;
粘土灌浆
Dpore、d 被灌材料孔隙尺寸和灌浆材料粒径
防止堵塞
可灌比 N=D15/d8510~15, 85%的灌浆材料充填
清华大学版土力学课后答案详解
第一章1-1：已知：V=72cm3 m=129.1g ms =121.5g Gs=2.70则：129.1121.56.3%121.5ssm mwm--===3333 129.1*1017.9/72121.5452.77245271.0*27121.5*1020.6/72sssV ssat w V ssat satmg g KN mvmV cmV V V cmm V mg g g KN mV Vγρρργρ========-=-=++=====3320.61010.6/121.5*1016.9/72sat wsdsat dKN mmg KN mVγγγγγγγγ'=-=-===='>>>则1-2：已知：Gs =2.72 设Vs=1cm3则33332.72/2.722.72*1016/1.72.720.7*1*1020.1/1.720.11010.1/75%1.0*0.7*75%0.5250.52519.3%2.720.525 2.721.sssd ds V wwrw w V rwsw sg cmm gmg g KN mVm Vg g KN mVKN mm V S gmwmm mg gVργρργργγγργρ======++===='=-=-========++===当S时，3*1019.1/7KN m=1-3：3477777331.70*10*8*1013.6*1013.6*10*20%2.72*1013.6*10 2.72*10850001.92*10s d w s s wm V kg m m w kg m m V m ρρ======++==挖1-4： 甲：33334025151* 2.72.7*30%0.81100%0.812.70.811.94/10.8119.4/2.71.48/1.8114.8/0.81p L P s s s s w r wV ws w s w s d s w d d v sI w w V m V g m g S m V m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m Ve V ρρργρργρ=-=-=======∴==++===++=====+====设则又因为乙：3333381 2.682.68*22%0.47960.47962.680.47962.14/10.47962.14*1021.4/2.681.84/1.47961.84*1018.4/0.4796p L p s s s s w s V s w s V s d s w d d VsI w w V m V g m m w g V cm m m g cm V V g KN m m g cm V V g KN m V e V ρργρργρ=-========++===++======+=====设则则γγ∴<乙甲 d d γγ<乙甲 e e >乙甲 p p I I >乙甲则（1）、（4）正确1-5：1s w d G eρρ=+ 则2.7*1110.591.7022%*2.7185%0.59s wds r G e wG S e ρρ=-=-====>所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。
置换法加固地基的机理
置换法加固地基的机理
置换法加固地基的机理是将原来不稳定和松散的土层通过注浆或其他
方式置换成高强度的材料来增加地基的承载能力和稳定性。
置换法加固地基的步骤包括：①先钻探出土层的深度和稳定性程度；
②确定重要建筑物与原有土层之间的距离，确定基础的尺寸；③埋设注浆
钻管至达到土层的足够深度，并进行多孔注浆以形成稳定的置换柱或墩；
④挖掘原有的土层，并在顶部部位进行平整处理，使其接近设计高程要求；
⑤交叉长度不超过3m，在置换柱或墩之间开挖取土，将取出的土进行处
理和翻拌；⑥在挖掘的坑底开设孔洞，然后在孔洞中注入水泥砂浆；⑦在
坑壁上设置钢筋网并用砂浆将其固定；⑧在挖掘的坑底铺设钢筋网并用水
泥砂浆加固；⑨在基础尺寸的范围内填充高强度混凝土，使其充分浸透并
与坑底接触。
这样，原有的松散土层就被替换成为稳定的混凝土，并能够
承担更大的压力。
地基置换方案
地基置换方案地基是建筑物的基础，它承受着建筑物的重量并将其分散到地下的土壤中。
然而，在一些情况下，原有地基可能存在问题，需要进行置换。
本文将介绍地基置换的相关方案。
一、置换原因1. 土质条件差：当地基所处的土壤质地不符合建筑物要求时，需进行置换。
比如，土壤过于湿润、潮湿或者土壤层中淤泥较多，都会影响建筑物的稳定性。
2. 地基沉降：由于地壳运动、地震或长期承重等原因，地基可能会出现沉降现象。
若沉降超过允许范围，就需要进行地基置换。
3. 原有地基老化：长期使用后，原有地基可能因为老化而失去稳定性，此时也需要进行地基置换。
二、地基置换的方案1. 土壤取样分析：首先，需要对原有地基的土壤进行取样分析，以了解土壤的物理性质、化学成分等。
这可以通过采集地下土层样本并送往实验室进行分析完成。
2. 置换土壤选择：根据土壤取样分析的结果，结合建筑物的需求，选择适合的置换土壤。
一般来说，置换土壤应具备良好的承载能力、排水性能和抗沉降性能。
3. 地基挖掘：在确定置换土壤后，进行地基挖掘工作。
挖掘的深度和范围根据具体情况确定，旧地基的土壤需要清除干净，确保下一步施工的质量和稳定性。
4. 土壤填充：在地基挖掘完成后，将选择好的置换土壤填充至原有地基的位置。
填充土壤应逐层夯实并进行检测，确保填充土壤的密实度和均匀性。
5. 后续处理：地基置换完成后，需要进行后续处理，如养护和检测。
养护期间，应加强对新置换土壤的保护，避免外力损害。
同时，定期进行地基的检测，以确保地基的稳定性和安全性。
三、地基置换的注意事项1. 环境保护：在进行地基置换时，应注意环境保护，避免对周围生态环境造成污染。
严禁在河流、湖泊等水域处进行土壤填充，以免影响水资源和地下水质量。
2. 施工安全：地基置换是一项复杂而危险的工程，需要按照相关规范和要求进行。
施工人员必须具备相关技术和资质，并采取必要的安全措施，确保施工过程中的人员安全。
3. 质量监控：在地基置换过程中，应加强质量监控，对土壤的选择、挖掘、填充等环节进行严格的检测和记录，确保施工质量符合要求。
2022-2023年注册岩土工程师《岩土专业案例》考前冲刺卷②(答案解析24)
2022-2023年注册岩土工程师《岩土专业案例》考前冲刺卷②（答案解析）全文为Word可编辑，若为PDF皆为盗版，请谨慎购买！第I卷一.综合考点题库(共70题)1.某桩基工程安全等级为二级，其桩型、平面布置、剖面和地层分布如图所示。
已知轴力F=12 000kN，力矩M＝1000kN·m，水平力H=600kN，承台和填土的平均重度为20kN/m3，自重荷载分项系数取1.2。
则桩顶轴向压力最大设计值的计算结果最接近 ( )。
A.1020kNB.1232kNC.1380kND.1520kN正确答案：B本题解析：作用于基础底面的力矩Mx=1000+600×1.5=1900kN·mG=6.6×4.8×2×20×1.2＝1520.6kN2.对某岩石进行单轴抗压强度试验，试件直径均为72mm，高度均为95mm，测得其在饱和状态下岩石单轴抗压强度分别为62.7MPa、56.5MPa、67.4MPa，在干燥状态下标准试件单轴抗压强度平均值为82.1MPa，试按《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266—2013）求该岩石的软化系数与下列哪项最接近（）A. 0.69B. 0.71C. 0.74D. 0.76正确答案：B本题解析：根据《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266—2013）第2.7.10条。
（1）非标准试件单轴饱和抗压强度非标准试件按如下公式计算：带入数据可得：（2）软化系数标准试件在干燥状态下的单轴抗压强度平均值为82.1MPa。
则该岩石的软化系数为：3.某膨胀土场地拟建3层住宅，基础埋深为1.8m，地表下l.0m处地基土的天然含水量为28.9％，塑限含水量为22.4％，土层的收缩系数为0.2，土的湿度系数为0.7，地表下15m 深处为基岩层，无热源影响。
计算地基变形量最接近下列哪个选项？（）A. 10mmB. 15mmC. 20mmD. 25mm正确答案：C本题解析：1m处的ω=28.9％>1.2ωp=l.2×22.4％=26.9％。
地基处理—换土垫层法(基础工程)
在软土层上回填好土
2.5.1 换填法
软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去, 回填强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料作持力层。采用 砂石、灰土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石 地基、灰土地基、粉煤灰地基。
对于解决荷载较大的中小型建筑 物的地基问题比较有效。 处理深度通常控制在3m以内时 较为经济合理。
碾压法 250～350 8～12
60～100kN压路机往复碾压
备注
不宜使用干细砂或含泥 量较大的砂铺筑砂垫层
湿陷性黄土、膨胀土、 细沙地基不得使用
适用于砂石垫层 ①适用大面积砂石垫层 ②不宜用于地下水位以 下的砂垫层
●地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓 斜坡），每层错开0.5~1.0m，按先深后浅的顺序分层铺设， 搭接处充分夯实。
对于承受振动荷载的地基，不应 选择换填垫层法进行处理。
各种换填材料的适用范围
换土种类
适用范围
砂石（砂砾、 碎卵石） 垫层
土 素土垫层 垫 层 灰土垫层
适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理； 不宜用于湿陷性黄土地基，也不适宜用于大面积堆载、密 集基础和动力基础的软地基处理；可有条件地用于膨胀土 地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基 处理；不宜采用粉细砂作垫层。
B′
垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。
②砂石垫层材料要求：
●宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、
石屑等，含泥量不宜超过5%；
●在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最
大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺 量按设计，不少于总重30%，不大于50%；
(清华大学土力学1)PPT课件-第四章-土的压缩性与地基沉降计算
§4.2 土的压缩性测试方法
室内试验
• 侧限压缩试验 • 三轴压缩试验 • 其他特殊试验
现场试验
• 荷载试验 • 旁压试验
一维问题 三轴应力状态
土的变形特性测定方法
§4.2 土的压缩性测试方法
常用试验类型
类型
固结 排水
施加 3
固结
固结 不排水
固结
不固结 不排水
不固结
施加 1-3 排水
不排水
不排水
压缩曲线上
过D点作斜率为Ce的直线DB，
DB为原位再压缩曲线
以0.42e0在压缩曲线上确定C
点，BC为原位初始压缩曲线
DBC即为所求的原位再压缩和
压缩曲线
超固结土原位再压缩曲线的推求
§4.3 一维压缩性及其指标
- p（或）曲线 e – p（或）曲线 e – lgp（或lg）曲线
由侧限压缩试 验整理得到的 三条常用曲线
d
d
客观存在的，无法直接得到
超固结土: 水位上升
土层剥蚀
引起卸载， 使土处于
冰川融化 回弹状态
f
p(lg)
原状土的原位再压缩曲线： 客观存在的，无法直接得到
原位压缩及原位再压缩曲线
§4.3 一维压缩性及其指标
基本假定： 取样后不回弹，即土样取出后孔隙比保持不 变，(e0,s)点位于原状土初始压缩或再压缩 曲线上 压缩指数Cc和回弹指数Ce为常数 试验曲线上的0.42e0点不受到扰动影响，未 受扰动的原位初始压缩曲线也应相交于该点
1 3
1
1
Et
Ei
p e
1
固结排水试验
§4.2 土的压缩性测试方法
固结容器：
环刀、护环、导环、透水 石、加压上盖和量表架等
地基处理的方式
地基处理的方式地基处理是确保建筑物稳定和安全的关键步骤，其处理方式多种多样，以提高地基的承载力、减少沉降、增强稳定性等。
一、按加固原理分类1. 置换法原理：采用抗剪强度较高、压缩模量较大的材料置换天然地基中部分或全部软弱土，形成双层地基或复合地基。
方法：如换填垫层法，将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的材料（如砂、碎石、灰土等），并夯实至要求的密实度。
适用情况：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
2. 排水固结法原理：让地基土体在一定的预压荷载作用下排水固结，促使土体孔隙比减小，抗剪强度提高。
方法：如堆载预压法、真空预压法等，通过施加预压荷载并增设排水条件（如砂井、排水垫层等），加速地基土体的排水固结。
适用情况：适用于处理饱和和软弱土层。
3. 灌入固化物法原理：向地基土体中灌入固化物（如水泥、石灰等），通过固化物与土体之间产生一系列的物理化学作用，在地基中形成复合土体。
方法：如水泥土搅拌法、高压喷射注浆法等，将固化物与土体混合均匀，形成具有一定强度的加固体。
适用情况：适用于处理各种软弱地基，如淤泥、淤泥质土、粘性土等。
4. 振密、挤密法原理：采用振动或挤密的方法使地基土体密实，从而提高地基承载力和减小沉降。
方法：如强夯法、振冲法、砂石桩法、灰土挤密桩法等，通过振动或挤压作用使土体颗粒重新排列，形成更密实的结构。
适用情况：适用于处理松散砂土、粉土、粘性土等地基。
5. 加筋法原理：在地基中设置强度高、模量大的筋材（如土工格栅、土工织物等），以提高地基承载力和减小沉降。
方法：如土钉墙法，通过在土体中插入钢筋或钢管形成土钉，并注浆加固，形成稳定的土钉墙体。
适用情况：适用于斜坡、挡土墙等需要加固的结构。
6. 冷热处理法原理：通过冻结或焙烧、加热的方法处理地基土体，以改变土体物理力学性质。
方法：如人工冻结法，通过布置冷却管道并循环冷却剂，使土体冻结并增强其强度和稳定性。
适用情况：适用于临时性的地基支护，如隧道开挖等。
清华大学-土力学-地基处理置换法共34页文档
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·
清华大学-土力学-地基处理加密法
三种预压固结的应力路径
快加载—不排水—破坏
q
有效路径
K’f 分级慢—排水—密实固结
总应力路径
K’0
p p’
预压固结
四 预压固结法
4 讨论
为什么降水预压和真空预压不会引起土体破坏？ 堆载预压则可能由于速度太快而造成地基破坏？
三种预压固结的应力路径
q
有效路径
K’f
K’f
总应力路径
tan =sin
K’0 K’0
二 深层挤密法 1 砂桩、土桩和灰土桩 2 振冲桩
三 强夯法 四 预压固结
加密法-深层挤密法
二 深层挤密法
2 振冲桩
源于德国 我国70年代引入 1) 设备,振冲器
d=270~420mm l=2~3m G=8~20 kN 2) 原理: 振:偏心轮旋转, 使
颗粒移动,振动加 密 冲:高压水使土 颗粒 振浮液化固结
四 预压固结法
1 堆载预压 (Preloading) 2) 预压历时和加速排水方法 例: 10 m厚饱和软粘土单向渗流固结 a=0.5 MPa-1 k=510-7cm/s e0=1.0
达到固结度U=94% 需要 t=1.6年 这显然不合适
U
1
8
2
e
2
4
Tv
因此需要采用：
不透水层
砂井固结：加快固结速度，增加水平向渗流
A 增加井径dW 、 增大间距 B 减小井径、减少间距de 哪个更有效？
加密法
四 预压固结法
1 堆载预压 (Preloading)
3) 砂井预压固结方法 例单向渗流固结
a = 0.5 MPa-1 k = 510-7 cm/s e0 = 1.0， 10 m厚 U = 94% t = 1.6年
土力学课件(清华大学)
载力；还可评定砂土的震动液化势。标准贯 入试验适用于砂性土与粘性土。
第十二页，共102页。
地基4勘触探 探 动力触探和静力触探
(1) 动力触探
管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距,贯入深度
30cm的击数, N 63.5
(1) 动力触探Dynamic Penetration
管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距, 贯入深度30cm的击数, N 63.5
锥状探头
轻型10 kg, 50cm落距,贯入深度30cm
中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,砾石地层
特重型 120kg
第九页，共102页。
• 单桥探头 端部Ps=Q/A 比贯入阻力
双桥探头 端部和侧壁
• 土的密实度
• 压缩性
• 强度
• 桩和地基的承载力
电缆 传感器
传感器 传感器
单桥探头
第十五页，共102页。
双桥探头
地基勘探
示意图
静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化 划分土层, 承载力、 压缩性、不排水抗剪强度、砂土密实度等 静力触探适用于粘性土和砂类土
第十六页，共102页。
地基勘探
5 现场试验 In situ testing
十字板 Vane Shear－饱和软粘土 载荷板试验Loading Plate－深浅均可 旁压仪 Pressuremeter －较深地基
第十七页，共102页。
地基勘探
十字板
F
F Mmax=F×D
f
Mmax D2 D
H
2. 极限承载力pu
地基处理4-置换法
置换的岩土材料
粉煤灰
可用于道路，堆场和小型建筑，构筑物等的 换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3～0.5m。粉煤 灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能 及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有 关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属 构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤 灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。
pz + pcz ≤ f az
B pk-pc
pcz：垫层底面处的自重应 力
θ
pz B + 2 z tanθ
z
faz
经深度修正的地 基承载力特征值
垫层铺设范围的确定－ 应力扩散角的确定
z/B 0.25 ≥0.50 中、粗、砾砂； 粉质粘土； 卵、砾石；矿渣 粉煤灰 20 30 6 28 23 注： 1. 当z/B＜0.25，除灰土取28° 外，其余材料均取0°，必要 时，宜由试验确定 2. 当0.25＜ z/B ＜0.5时，θ 值可内 插求得 灰土
置换的岩土材料
粉质粘土
土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有 冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于 50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土 垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。
置换的岩土材料
灰土
体积配合比宜为2︰8或3︰7。土料宜用粉质 粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有 松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石 灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。
地基处理
长安大学地测学院 林鸿州
地基处理的主要内容
绪论 土夯实的基本概念 复合地基的基本概念 置换法 加密法－砂性土 排水固结法－粘性土 化学加固法 加筋法－土工合成材
置换法
置换法
换土垫层法(砂、石、粉煤灰等) EPS超轻质料填土法
地基处理换土垫层法
垫层宽度的计算
理论
B b 2z tan
施工时：考虑机械夯实所需空间
B b 2z tan 2 0.3
B 垫层底面宽度, m b 基础的宽度,
m
z 垫层厚度, m 垫层材料的压力扩散角, 度()
2009
Foundation
21 地基ppaa处ggee理11概33 论-排水固结法
中国地质大学(北京)
2009
Foundation
21 地基ppaa处ggee理116概6 论-排水固结法
中国地质大学(北京)
Engineering
China University of Geosciences (Beijing)
第十六页，共35页。
工程设计要点
1）处理软土或杂填土 • A、换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的 软 弱土层或杂填土层。 • B、基底下为软弱土层时，垫层的厚度主要取决于剪切破 坏区域的大小和工程对消除剪切区深度的要求 • C、基底下为杂填土时，垫层厚度取决于杂填土的埋深 • D、换填后垫层下存在软弱下卧层时，应验算其承载力和 变形 • E、垫层宽度必须满足基底压力扩散的要求，并避免垫层 材 料侧向挤出
• 加筋土：分层土工合成材料与地基土加筋垫层。
2009
Foundation
21 地基pa处ge理6概论-排水固结法
中国地质大学(北京)
Engineering
China University of Geosciences (Beijing)
第六页，共35页。
压实系数λc
• 垫层铺填时一定要注意压密，以保证垫层 的质量。
中国地质大学(北京) China University of Geosciences (Beijing)
地基处理—换填垫层(土力学课件)
换填垫层的质量检验
换填垫层的质量检验
常用的检验方法
常用的检验方法：环刀法、贯入法、静力触探、轻型动力 触探、标准贯入试验、重型动力触探等。 测定压实系数方法：灌砂法、灌水法或其他方法。
换填垫层的质量检验
检验方法的选择
根据填筑材料选择检验方法： （1）粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层应选用：环刀 法、贯入法、轻型动力触探或标准贯入试验 （2）碎石、矿渣垫层应选用：重型动力触探。 以上均应通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。
换填垫层的质量检验
垫层的检验遵从原则
（1）垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实 系数符合设计要求后铺填上层土。 （2）竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体 工程不宜少于3点；对于大型工程应按单体工程的数量或工 程的面遵从的原则：
铺设土工合同材料时，下铺地基土层应平整，防止土工合成 材料被穿刺、顶破。 铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱； 端头应固定或回折锚固；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法， 并均应保证主要受力方向的连结强度不低于材料的抗拉强度。 切忌曝晒或裸露。
换填垫层的施工
换填垫层的设计
垫层厚度的确定
b
回填土
pk
d
z 砂垫层
pcz pz
b
换填垫层的设计
垫层厚度的确定
条形基础：
pz
b( pk pc )
b 2z tan
矩形基础：
pz
(b
bl( pk pc )
2z tan )(l 2z tan )
pz pcz faz
换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m， 一般厚度为1～2m。
换填垫层的质量检验
清华大学-土力学-地基处理置换法-知识归纳整理
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7.2 置换法(换填法)
文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58浙江大学龚晓南编著同济大学叶书麟主审中国建筑工业出版社7.2 置换法（换填法）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。
不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。
7.2.1 换土垫层法7.2.1.1 加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。
通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高地基承载力和减少沉降的要求。
填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。
7.2.1.2 设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度的确定，以及地基沉降计算等。
1.垫层材料选用 P59采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料：⑴砂、碎石或砂石料；⑵灰土；⑶粉煤灰或矿渣；⑷土工合成材料加碎石垫层等。
2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。
对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算：≥+B b zθ2tan式中 B—垫层厚度，m；b—基础底面宽度，m；Z—垫层厚度，m；θ—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。
垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。
3.确定垫层厚度垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。
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第七章 地基处理
软土
第1节 概述 一 垫层置换法
第2节 置换法 二 土桩置换法
第3节 加密法
垫层
第4节 灌浆法
第5节 加筋法
置换法
第2节 置换法
软土
一 垫层置换法
1 材料
块石:
抛石挤淤
垫层
砾,中粗砂: 压实 防冻 防液化 加速固结
灰土(石灰+粉质粘土2:8,3:7): 后期强度高
三合土: 灰土,灰渣及碎砖瓦
第2节 置换法
软弱下卧层承载力验算
第3节 加密法 二 土桩置换法 垫层厚度限制
第4节 灌浆法
第5节 加筋法
土桩置换法
第2节 置换法
二 土桩置换法
1 桩身材料 1） 散体材料桩
砂、石、灰土、粘性土 2） 胶结掺和料桩
水泥粉煤灰碎石桩 水泥土桩 高压喷射注浆桩
土桩置换构成复合地基
水泥搅拌桩
土桩置换法
《土力学2》第七章 地基处理
Ground improvement
龚晓南和陈祖煜2003
龚晓南和陈祖煜2013
第1节 概述
第七章 地基处理
为什么要进行地基处理？ 浅基础承载力,沉降,液化,冻胀不满足设计要求
(1) 采用深基础,桩基础 (2) 地基处理, 改善土性
对哪些土进行处理？ 采用什么样的方法？
工业废渣: 粉煤灰,矿渣
素土: 加筋土:
Ip=10~17换除原土分层压实 土工合成材料
回填土
b
B’= b+2ztg
垫层置换法
一 垫层置换法
回填土
2 垫层法的适用性 人工持力层
软粘土和淤泥 湿陷性土 填土,一般粘性土(承载力低)
3 垫层设计
b
B’= b+2ztg
人工持力层, 软弱下卧层控制 (1)垫层承载力 确定垫层宽度 (2)垫层厚度设计 一般要求 > 0.5 m 应力扩散和技术要求
天然状态高结构强度 遇水浸湿结构破坏 膨胀土Expansive soil 蒙特石含量高 冻土 Frozen soil, 冻胀性
冻胀
某援外工程未查明 膨胀土层导致建筑开裂
第1节 概述
二 地基处理方法分类
1 置换法 Soil replacement
2 加密法 Densification 3 胶结法 Cementation
第七章 地基处理
地基处理目的 第1节 概述 地基处理对象 第2节 置换法 处理方法分类
第3节 加密法
第4节 灌浆法
第5节 加筋法
第1节 概述
第1节 概述
一 地基处理的目的
1 提高土的强度-地基承载力 2 增加土的刚度-减少地基沉降量 3 改善地基土的水力特性
(1)防渗: 堤坝,闸基,池(湿陷,膨胀性土) (2)排水: 软基固结渗流,挡土墙排水 (3)渗透稳定性: 长江大堤的管涌,流土.采用反滤 (4)抗冻性: 实质是渗透性,减少毛细现象,加强排水 4 改善抗震性能 (1)液化:加密,围封;(2)震陷:干松砂和溶洞.
选择原则：技术经济
4 加筋法 Soil reinforcement
机械压密
水泥搅拌桩
第1节 概述
哪些土需要处理？
淤泥土与淤泥质土
泥炭,泥炭质土
填土,回填土 松砂 区域性特殊土
目的是什么？
1 提高土的强度-地基承载力 2 增加土的刚度-减少地基沉降量
3 改善地基土的水力特性
4 改善抗震性能
第1节 概述
第1节 概述 二 地基处理对象
淤泥土与淤泥质土 muck, mucky soil 泥炭,泥炭质土 Peat 填土,回填土 Fill, backfill 松砂 Loose sand 区域性特殊土 Regional soils
素土夯实
第1节 概述
二 地基处理对象
软土
1 淤泥土与淤泥质土 muck, mucky soil
< 3.0 m 工程量，经济性限制
垫层置换法
一 垫层置换法
3 垫层设计 – 下卧层承载力验算
基底压力
CZ
垫z
回填土
d
b
z
B’= b+2ztg
B
p F G b
z + cz f ( z + d )
B b+2 z tg + 2 30cm
第七章 地基处理
就地取材
第1节 概述 一 垫层置换法 人工持力层承载力
*低渗透性 10-6~ 10-8cm/s, 固结过程长
第1节 概述
二 地基处理对象
2 泥炭,泥炭质土 Peat 定义:
泥炭e>1.5, >L (IL>1.0) 有机含量>60% 泥炭质土 e=1.0~1.5,> L (IL>1.0)有机含量10-60%
土性 *高含水量 *高压缩性, 不均匀 * 高流变性 * 低强度 Cu < 30 kPa * 渗透性 不均匀
胶结掺料桩复合地基: 按施工方法分类
高压喷射注浆法
高压旋喷 单管:浆液 双管:内浆外气 三管:气, 水, 浆 单管 双管
适用于:人工填土;黄土粉土， 一般粘性土;软粘土;砂石
三管
土桩置换法
二 土桩置换法
3 复合地基设计
胶结掺料桩复合地基: 按施工方法分类
高压喷射注浆法
旋喷桩施工顺序 振动打桩机 硬化剂(浆液)
3 复合地基设计
胶结掺料桩复合地基: 按材料分类
常用材料： 水泥粉煤灰砂石桩CFG，水泥土桩，高压 喷射注浆桩
CFG桩
适用于粘性土、粉土、砂土和自重固结 完成的人工填土
水泥土桩 适用于正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、
黄土、素填土、粘性土和饱和松散砂土
(静水位)
高压喷射注浆桩 适用于土类与与水泥土桩类似
布置方式：梅花形
正方形
d t
d t
复合地基
二 土桩置换法
2 复合地基概念Composite ground
复合地基 桩材料：碎散料或胶结掺料 与地基共同承担荷载 浅基础布置在复合地基上
桩基础 桩材料：混凝土或钢筋混凝土 侧摩阻和端阻承担荷载 承台连接桩基础
土桩置换法
二 土桩置换法
d0 d0
3 复合地基设计
第2节 置换法
二 土桩置换法
基础
1桩身材料
1） 散体材料桩
砂、石，灰土、粘性土
2） 胶结掺和料桩
水泥粉煤灰碎石桩
水泥土桩
高压喷射注浆桩
土质桩或胶结掺料桩
土桩置换构成复合地基 土质桩或胶结掺料桩 砂石垫层、基础
砂石垫层
土桩置换法
二 土桩置换法
2 复合地基概念Composite ground
在软土内造孔回填土石料或掺和料，形成刚度比四周软 土大的土质桩，与桩周土一起共同承受建筑物荷载。这 种地基称为复合地基
高压水 压缩空气
高压水 压缩空气 硬化剂(浆液)
成桩
置换法小节
置换法 Soil replacement
一 垫层置换法 软弱下卧层控制 垫层厚度确定 0.5-3.0 m
二 土桩置换法 复合地基承载力
fspk = [1+m (n-1)] fsk
变形计算
Esp=[1+m (n-1)]Es
a > 0.5 MPa-1
(1) 定义
淤泥土孔隙比 e >1.5, > L (IL>1.0)
Cu < 30 kPa
淤泥质土孔隙比 e = 1.0~1.5, > L (IL>1.0)
(2) 土性
*高含水量
*高压缩性 a = 0.5~3.0M增加
*低强度 Cu < 30 kPa vane shear test
新加坡人 工填海
第1节 概述
二 地基处理对象
5 区域性土 Regional soil
湿陷性黄土 Collapsible loess (silt) 广泛分布，大孔隙，高结构强度
室内压缩试验 200kPa, 荷载不变
e ed
200kPa
黄土学家-刘东升
ew
200kPa
p
s=(hd-hw)/h00.015 s=(ed-ew)/(1+e0)
第1节 概述
二 地基处理对象
3 填土,回填土Fill, backfill
杂填土Miscellaneous fill :建筑垃圾，卫生填埋，不均匀，不稳定 冲填土Hydraulic fill :细 欠固结
素填土Plain fill, 砾石，砂，粉土，粘性土
4 松砂Loose sand Dr < 1/3 or e > 0.85 易液化，振陷
适用土性
适用： 软弱粘性土，粉土 砂土和人工填土
处理深度：穿越软土层达到良好土层
良好土层 软土
如果没有穿透软土，要求控制变形量。
布置：
(等价成圆)有效直径de 梅花形： de = 1.05 Sa 正方形： de = 1.13 Sa
面积置换率 m ＝ (d0 / de)2
Sa de
Sa 桩中心距
d0
土桩置换法
二 土桩置换法
3 复合地基设计
复合地基的承载力 1) 现场载荷试验 取包含桩土的代表单元直接测定 桩土分开的载荷试验
采用公式 fspk=mfpk+(1-m)fsk
fspk 复合地基承载力特征值 kPa fpk 桩体承载力特征值 fsk 桩间土承载力特征值 m 面积置换率 =Ap/A
包含桩土的载荷试验
土桩置换法
二 土桩置换法
3 复合地基设计 胶结掺料桩复合地基: 按施工方法分类
深层搅拌法施工工艺流程