换土垫层法地基处理适用范围及施工技术[优质工程范文]

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S--各土层压缩变形之和(㎜)。
四、沉降量计算
垫层自身变形量可按下式计算: SC=(p+ αp ) hs /2Es (2-9)
式中 p——基底压力(kpa) Es—垫层压缩模量,由静载荷试验确定,当无试验资料
时,取15~25MPa。
α—基底压力扩散系数。
条基: α=b/(b+2hstanθ) 矩形基础:
粉煤灰的压实曲线与粘性土相似,具有相对 较宽的最优含水量区间,其干密度对含水量的敏 感性比粘性土小,最优含水量易于控制。
粉煤灰垫层设计
• 粉煤灰压实垫层遇水后强度降低2030%,压缩变形量增大约10%。
• 粉煤灰的内摩擦角、粘聚力、压缩模 量、渗透系数等随粉煤灰的材质和压 实密度而变化,应通过室内土工实验 确定
换土垫层法
作用:
提高持力层的强度,将基底压力扩散到垫层以下的软 弱地基,使软弱地基土中所受应力减小到该软弱地基 土的容许承载力范围内,满足强度要求;
垫层置换软弱土层,可减少地基的变形量;
加速软土层的排水固结。垫层材料透水性大,软弱土 层受压后,垫层作为良好的排水面,使基础下的孔隙 水压力迅速消散,加速垫层下软弱土层的固结和提高 其强度;
Pz+Pcz≤fz (2-1) 式中Pz—垫层底面处附加应力设计值(kpa); Pcz—垫层底面处土的自重压力标准值(kpa); fz—垫层底面处经深度修正后软弱土层的地基承
载力设计值(kpa)。
垫层厚度的确定
方法一:估算
根据垫层的地基承载力标准值确定出基础 宽度,再根据下卧层的承载力确定出垫层 的厚度。
Pz≥fk
1.4 1.3 1.0 0.4 0.2
p注z≤:0E.7s5为fk沉降计1算.1深度范1.0围内压0.缩7 模量0当.4量值;0.2
Es=
Ai
A/ iEs,i 其中Ai为第i层土附加应力系数沿土
层厚度的积分值。
素土和灰土垫层设计
• 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。 适于处理1~4m厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的2:8或3:7灰 土。垫层强度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料 按2:8或3:7体积比加适当水拌和均 匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高 得多,常用于处理湿陷性黄土。
防止冻胀。由于粗颗粒的垫层材料孔隙大,不易产生 毛细现象,可防止寒冷地区土中结冰造成的冻胀;
对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土,可以消除或部分消 除地基土的湿陷性、胀缩性。
第二节 换土垫层法设计
要求:
1)足够的厚度 :置换可能受到剪切破坏的软弱 土层 ,满足地基强度和变形的要求
2)足够的宽度 :防止垫层向两侧挤出增加沉降 3)形成一个排水层面,以利于软土的排水固结
第三节 垫层施工
2.干密度—含水量曲线的物理意义 ⑴当粘性土的含水量较小时,水化膜很薄,以结合水 为主,颗粒间引力大,在一定的外部压实功作用下,还 不能克服这种引力而使土粒相对移动,压实效果差,土 的干密度较小; ⑵当土的含水量增加时,结合水膜逐渐增厚,颗粒间 引力减弱,土粒在相同的压实功能下易于移动而挤密, 压实效果提高,土的干密度也随之提高; ⑶当土中含水量增大到一定程度后,孔隙中开始出现 自由水,结合水膜的扩大作用并不明显,颗粒间引力很 弱,但自由水充填在孔隙中,阻止了土粒间的移动,并 随着含水量的继续增大,移动阻力逐渐增大,压实效果 反而下降,土的干密度随之减少。
素土和灰土垫层设计
(一)厚度确定 软土地基土垫层厚度的确定与砂垫层相同。
1. 对非自重湿陷性黄土地基的垫层厚度应 保证天然黄土层所受的压力小于其湿陷起 始压力值。 2. 对自重湿陷性黄土地基,垫层厚度应大 于非自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度, 或控制剩余湿陷量不大于20cm才能取得好 的效果。
(二)宽度确定:
换土垫层法
效果:浅层处理 适用:淤泥、淤泥质土、湿陷性
土、膨胀土、冻胀土、素填土、 杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅 层处理
换土垫层法
垫层种类
适用范围
砂(沙砾、 碎石)垫层
素土垫层
多用于中小型建筑工程的滨、塘、沟等的局部处理。适用 一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不宜适 用湿陷性黄土地基,也不适宜大面积堆载。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 作垫层。
应力扩散角θ(度)
二、垫层宽度的确定
方法一:应力扩散角法 b’=b+2Ztgθ 垫层顶宽超出基础>300
二、垫层宽度的确定
方法二:按侧面土的承载力标准
值确定
三、垫层承载力的确定
现场试验确定
静载试验、取土分析、标准贯入、 动力触探等综合确定。
三、垫层承载力的确定
不太重要、小型、轻型、沉降要求不高
• 1.化学性质 粉煤灰垫层设计
粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似 性,具有火山灰的特性,在潮湿条件下具有凝硬 性,与SiO2、Al2O3等物质水化反应,生成水化 产物,使碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块 状结构,可提高粉煤灰的强度,降低压缩变形, 增强抗渗性和水稳定性。 • 2.物理性质
四、沉降量计算
比较重要的建筑物或垫层下存在软弱 下卧层的建筑:验算基础的沉降量, 使建筑物基础的最终沉降量小于建筑 物的容许沉降量。
建筑物基础沉降量等于垫层自身的变形量和软弱
下卧层的变形量 ,即S=SC+SP
SC——垫层自身变量(㎜); SP底—面—算压起缩)层厚度范围内(自下卧层顶面,即垫层
灰土垫层宽度可取: b b 2.5z
素土垫层的宽度: (1)当垫层厚度小于2m 时,宽度可取
b’=b+2/3*z且b’≥b+0.6(m) 当垫层厚度大于2m 时,可适当放宽,且
b’≥b+1.4(m) (2)每边按0.2-0.3b 加宽,不得小于30cm 和不得大于70cm。 (3)按b’=b+2*z*tgθ计算,素土取θ=22o
同层:分段填筑,上下层相错>1000
边坡应宽填:需修整:宽填0.2m,
不需修整:宽填0.5m。
注意: a. 分层应接近水平
b. 各种土不得混杂使用
c. 透水性小的土应铺在透水性大的
土之上
第三节 垫层施工
四、压实方法:
机械碾压法 重锤夯实法 振动压实法
第三节 垫层施工
机械碾压法
采用各种压实机械,如压路机、羊足碾、 推土机或其他压实机械来压实地基土的一 种压实方法,常用于大面积填土的压实、 杂填土地基处理、道路工程及基坑面积较 大的换土垫层的分层压实。
先根据初步拟定的砂垫层厚度hz,再用公
式(2-1)复核。通常砂垫层厚度为0.5~ 3.0m之间。太厚则施工困难;太薄则换土 垫层的作用不显著。
方法 二:应力扩散角
垫层底面处的附加压力值 pz 条形基础:
(2-3)
矩形基础:
(2-2)
式中 b——矩形基础或条形基础底面的宽度(m); l——矩形基础底面的长度(m); p——基础底面压力的设计值(kPa); pc——基础底面处土的自重压力值(kPa); z——基础底面下垫层的厚度(m); θ——垫层的压力扩散角(°),可按表2-2采用。
α=Lb/(b+2hstanθ)(L+2hstanθ)
四、沉降量计算
下卧土层的变形量
按分压层总和法确定:
S式P=中ψPψzb′—in1—E沉i s降i,1计i21算经(2验-1系2)数,按地区沉降观测资
料及经验确定,也可按表2-5;
Pz ——垫层底面的附加应力(kPa); b′——垫层底宽度(m);
,灰土取θ=30 o。
(三)平面处理范围
素土或灰土垫层分为局部垫层和整片垫层。
整片素土垫层宽度可取b’≥b+3(m) ,当 z>2m 时, b’还可适当放宽。
局部垫层:其宽度b’可按下式计算:
c—考虑施工影响增加的宽度,宜200mm。 整片垫层的平面处理范围,每边超出建筑
物外墙基础外缘的宽度不应小于垫层厚度, 并不应小于2m。
换土垫层法
处理的对象:淤泥、淤泥质土、湿陷性
土、膨胀土、冻胀土、杂填土地基。
换填材料:
砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、 二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等
根据实验结果及实测资料可将各种材料的 垫层设计都近似地按砂垫层的设计方法进 行计算。
换土垫层法
施工方法:
机械碾压法 重锤夯实法 振动压实法等
第三节 垫层施工
第三节 垫层施工
Байду номын сангаас
二、土的压实参数
1.压实系数λc
c
d d max
ρd——现场土的实际控制干密度; ρdmax——土的最大干密度。
第三节 垫层施工
无资料时:d
max
·
1
pw ·ds
0.01·op
·d s
pw——水的密度(kN/m3) η——经验系数,粘土取0.95,粉质粘土取
0.96,粉土取0.97; ds——土颗粒的相对密度(土的比重);
施工时先按设计挖掉要处理的软弱土层, 把基础底部土碾压密实后,再分层填土, 逐层压密。压实效果取决于被压实土料的 含水量和压实机械的能量。
第三节 垫层施工 机械式振动压路机
第三节 垫层施工
羊足碾、蛙式打夯机
蛙式打夯机
第三节 垫层施工
: 重锤夯实法 重锤夯实
法是用起重机械将夯锤提升 到一定高度,然后自由落锤, 不断重复夯击以加固地基。
换土垫层法设计
垫层设计的主要内容 :
1)确定垫层的合理厚度和宽度 2)确定垫层承载力(现场试验);
验算下卧层的承载力。 3)沉降计算
重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的 建筑,应进行地基变形计算
换土垫层法设计
一、垫层厚度的确定
作用于垫层底面处土的自重应力与附加应力之和 应不大于下卧层的允许承载力,即
Esi,1—2 —下卧土层第i层在100-200KPa下的压缩模量 (kPa);
δi, δi-1—垫层底面计算点分别到第i层和i-1层土底 面的沉降系数;
n——下卧层计算深度内划分的土层数。
四、沉降量计算
沉降量计算经验系数 ψ
Es(MPa) 2.5 4.0 7.0 附加应力
15.0 20.0
施工顺序:
重锤夯实宜一夯挨一夯顺 序进行。在独立柱基基坑内, 宜按先外后里的顺序夯击。 同一基坑底面标高不同时, 应按先深后浅的顺序逐层夯 实。
时,承载力可达200-300KPa。但应进行 下卧层强度验算。
第三节 垫层施工
土由固体颗粒、水、空气组成。土中固、 液、气三相组成的比例反映干湿、密实程 度,对评价土的工程性质有重要意义,是 垫层压实参数选择的依据。 一、土的压实机理 要使土的压实效果最好,其含水量一定要 适当。过湿的土进行碾压会出现“橡皮 土”,不能增大土的密实度。对很干的土 进行碾压,也不能把土充分压实。 1.最优含水量:在干密度—含水量曲线上干 密度的峰值即为最大干密度,与之对应的 含水量即为最优含水量。
• 粉煤灰垫层的设计可参照砂垫层设计 方法和有关的技术要求进行
粉煤灰垫层设计
• 在确定垫层厚度时,可取其压力扩散角为 22o,计算方法同砂垫层。
• 承载力应通过现场试验确定。 • 当无试验资料时,可参考以下数据: • (1)人工压实(夯实):压实系数:0.9 ;干密
度:9KN/m3时,承载力达120-150KPa。 • (2)当压实系数:0.95 及干密度:9.5KN/m3
换土垫层法地基处理适 用范围及施工技术
第一节 垫层的作用及适用范围
换填法: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 砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳 定和无侵蚀性的材料,并夯实(或振实) 至要求的密实度。
该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量 较大的回填土方工程,一般适用于处理 浅层软弱土层与低洼区域的填筑。一般 处理深度为2~3m。
ωop——土的最优含水量(%),可按当 地经验或取ωp +2( ωp为塑限),粉土取 14~18%。
第三节 垫层施工
2.含水量
施工含水量应尽量接近最优含水量。 3.铺填厚度及压实遍数
应通过现场试验确定。采用不同 的施工机械,要选择与之相应的参 数。
第三节 垫层施工
三、填筑要求
要求:分层填筑、分层压实
适用中、小型工程及大面积回填,湿陷性黄土地基处理。
灰土或二 灰土垫层 粉煤灰垫层
干渣垫层
适用于中小型工程,尤其适用于湿陷性黄土地基的处理, 也可用于膨胀土地基的处理。
用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程的大面积填筑, 粉煤灰垫层在地下水位以下时,强度降低30%左右。 地坪、堆物等工程大面积的地基处理和场地平整,铁路、 道路地基等,但受酸性和碱性废水影响的地基不得用干渣 作垫层。
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