地基处理新技术-换填

1.8
1.6
1.4
wop=12.1
0
4
8
12 16 20 含水量w(%)
24 28
3.测定最佳含水量方法：击实试验
试验所用设备：击实仪 轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土， 护筒 导筒 击实筒
击锤
击 实 筒 容 积 为 947cm3 ， 击 锤 质 量 为
2.5kg 。把制备成一定含水量的土料分 三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀 锤击25下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验适用于粒径小于 20mm 的土， 击实筒容积为 2130cm3，击锤质量为 4.5kg， 击锤落高为 45.7cm 。分五层击实，每层
2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计
不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性 基本相似，处理稳定后的地基承载力及沉降也相差不大，所 中小型工程，适用于一般饱和、非饱和的软土和水下黄土
地基；不适宜用于湿陷性黄土和大面积堆载、密集基础和 以可将各种材料的垫层近似按砂垫层进行设计。 动力基础的软基处理，也不适宜于有地下水流速快，流量 大的地基处理。（为什么？）
b.对于按《建筑地基基础设计规范》划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、
小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特
征值。
施 工
换填材料 碎石、卵石
压实系数λc
承载力特征值fak/kPa 200-300
砂夹石（碎、卵石占30%-50%）
碾 压 或 振 密
200-250
0.94-0.97 150-200 150-200 130-180 0.93-0.95 200-250
确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的 要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽 度及侧面土的强度条件，防止垫层材料 向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。
(3)砂垫层的承载力确定
a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载
荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。
1.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达 到最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干 密度ρdmax 2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于γdmax和ωop。
工程中常按ωop＝ωp±2
干密度d(g/cm3) 2.0
dmax=1.86
塑限等于土样 风干时的含水 量
s ψs s ψs
垫层 粉煤灰 砂 碎石、卵石 矿渣 模量

i 1
n
p0 ( zi αi zi 1αi 1 ) Esi
换
填
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，
并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。 卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂
垫层材料
素土
灰土：灰土比 2:8 或 3:7
详见P19表2-1 （注意点）
工业废料：粉煤灰，矿渣 土工合成材料、聚苯乙烯板块
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
何为固 结？
W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，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。
压 实 机 理
W增大，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 ，直至wop时达到ρdmax W继续增大，孔隙中就出现了自由水，此时自由水填充在孔隙中，产 生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，ρd 反而减小。
(1)砂垫层的厚度
垫层厚度应满足：
垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄 ( < 0. 5m) 则垫层的作用不 显著。
p z pcz f az
pz—垫层底附加应力设计值； pcz—垫层底面处土自重应力标准值； faz—垫层底面处下卧层土经深度修正后 的地基承载力的特征值（设计值）。
土夹石（碎、卵石占30%-50%） 中砂、粗砂、砾砂 粘性土和粉土（8<IP<14） 灰土
重 锤
土或灰土
0.93-0.95
150-200
注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
(4Байду номын сангаас沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。 经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层 的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中 变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
垫层底附加应力pz
条形 基础
b( pk pc ) pz b 2 z tanθ bl( pk pc ) 矩形 p z 基础 ( b 2 z tanθ )( l 2 z tanθ )
计算时可先假设一个垫层厚度， 然后按前式进行验算，若不符 合要求重新设一个厚度再验算 直至满足前式
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层， 但换填基坑开挖过深，因地下水位高，需降水；坑壁放坡 或边坡支护；易引起邻近结构物破坏，且土方量大，费用 高，工期长，对环境影响大，故换填法的处理深度应控制 在0.5-3m
2.2 土的压实机理
因换填法在换填后将土层压实，从而提高了地基的承载力。为 了更好的掌握换填法的机理，首先应了解土的压实机理。 压实的本质 土料孔隙率减小，密实度提高
Z=0.5-3m pk—基底平均压力； pc—基础底面处土的自重应力； θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表 数值：
(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b b 2 z tanθ
b′—垫层底面宽度，m。
放坡1： 3
'
注意：垫层顶面宽度宜超出基础 底面每边不小于300mm，或从 垫层底面两侧向上按开挖基坑的 要求放坡 。
56击。根据击实后土样的密度和实测含水
量计算相应的干密度
现场填土的压实质量用下列两个指标来检验：压实
系数λc=ρd/ρdmax、施工含水量w=wop±2%
2.3垫层设计
软土 换土垫层作用
（1）提高地基的承载力 （2）减少地基沉降量
垫层
（3）加速软弱土层的排水固结
（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用