地基处理之换土垫层法(内容丰富)[详细]

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。
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 1、选料：
砂垫层和砂石垫层的材料，宜采用题起级配良好 ，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石，石 子的粒径不宜大于50mm，砂、石料中不得含有杂 物，含泥量不应超过5％。对用作排水固结的砂垫层 ，其含泥量不宜大于3％。粉细砂也可以作为垫层的 材料，但因其不易压实，而且强度也不高，此时宜 掺入25％～30％的碎（卵）石，以保证垫层的密实 度和稳定性。
粉煤灰垫层
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。
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
粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
换土垫层法
本章目录
2 .1 概述 2 .2 压实原理及压实参数 2 .3 砂（砂石、碎石）垫层 2 .4 粉煤灰垫层 2 .5 干渣垫层 2 .6 土（素土）、灰土垫层
换土垫层法
• 定义：
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。
自重轻对工程来讲是好还是不好？
粉煤灰垫层
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。
砂（砂石、碎石垫层）
• 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。
垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。 换填垫层在满足规范要求，垫层地基的变形可仅考虑 其下卧层的变形。对沉降要求严的或垫层厚的建筑， 应计算垫层自身的变形。 垫层下卧层的变形量可按现行国家标准《建筑地基基 础设计规范》的有关规定计算。
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
粉煤灰在压实后不会发生液化
粉煤灰垫层
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PH值较高，大于土壤本 底值，但随着时间的推移，实践证 明PH值会衰减到接近土壤本底值， 一般能满足有关环境保护的要求。 粉煤灰中微量有害元素，特别是其 浸出液中，有害元素的溶出对土壤 和地下水的影响是又一个环境影响 问题。
• 《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定： 4.1.1 换土垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的
处理。
压实原理及压实参数
• 土的压实机理
人们很早就用土
作为建筑材料，
d d
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
换土垫层法
例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础， 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，厚15m，重度为17.8kN/m³，地 基承载力特征值fak=50kPa,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.
粘性土
引力
强结合水 弱结合水 自由水
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
d
压实原理及压实参数
• 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 2104cm3 G 4.5Kg
粉煤灰垫层
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
粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，压 实过程中与压实初期具有较大的渗 透系数，但随着龄期的增加，渗透 性能逐渐减弱。
粉煤灰有火山灰反应—龄期效应
粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
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
砂（砂石、碎石垫层）
• 各参数的计算
pcz Pcd 填 z
PZ + pCZ fz
条形基础
pz
( p c )b b 2ztg
矩形基础,平 面分布
pz
Hale Waihona Puke (b( p c )bl 2ztg )(l 2ztg )
f -z 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
砂（砂石、碎石垫层）
压力扩散角θ
换填材料
z / b 中、粗、砾、 碎石土、石
粉质粘土和粉土
灰土
屑
0.25
20
6
28
≥0.50
30
23
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。
砂（砂石、碎石垫层）
• 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。
垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定， 并应进行下卧层承载力的验算。
击实功能的影响 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
压实原理及压实参数
施工现场如何控制压实程度？
压实度
c
d d max
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。
粘性土
砂土
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
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
压实原理及压实参数
• 土的压实机理
d
粘土 颗粒
阳离子 水分子
粉煤灰垫层
粉煤灰垫层质量检验与工程验收
粉煤灰的PH值较高，大于土壤本底值，但随 着时间的推移，实践证明PH值会衰减到接近 土壤本底值，一般能满足有关环境保护的要求。 粉煤灰中微量有害元素，特别是其浸出液中， 有害元素的溶出对土壤和地下水的影响是又一 个环境影响问题。
H 45.7cm
56下，分5层击实
压实原理及压实参数
• 击实试验
压实原理及压实参数
影响土的压实性的因素
含水率的影响 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。
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
粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
换土垫层法
• 定义：
换填法在古今应用都十分广泛。 长城的城墙基础的地基用灰土处理。
换填法根据换填材料和施工工艺可分为：
砂垫层
换 碎石垫层
填 材
素土垫层
料 干渣垫层
机械碾压法
施 重锤夯实法 工
振动压实法
粉煤灰垫层
换土垫层法
• 适用性：
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。
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
粉煤灰垫层经压实后承载能力的试 验结果可知，具有遇水后强度降低 的特性。当无试验资料时，压实系 数为0.9~0.95时的浸水垫层，其容 许承载力可采用120~200kPa,但尚 应满足软弱下卧层的强度和地基变 形要求。
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
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上层土。
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。
砂（砂石、碎石）垫层
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
（砂石、碎石）垫层
砂垫层的厚度设计
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 2、施工要点：
➢在软土层上采用砂垫层时，应注意保护好基坑底 部及侧壁士的原状结构，以免降低软土的强度。 ➢当用细砂作为垫层材料时，不宜使用振捣法和水 撼法． ➢当用人工级配的砂石铺设垫层时，应将砂石拌和 均匀后，再进行铺筑和捣实． ➢铺筑前应先行验槽。
粉煤灰垫层
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
粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响