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文檔簡介

1、換土墊層法基礎(chǔ)工程目錄 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 換土墊層概念 墊層的作用 墊層材料 換填法適用范圍 墊層承載力 墊層厚度計算 墊層寬度計算 設(shè)計要點 施工要點 例題換填法概念 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 將基礎(chǔ)底面以下一定范圍的軟弱土層挖去 或擠開,然后回填強度較高、壓縮性較低 并且沒有侵蝕性的材料(如

2、中粗砂、碎石 或卵石、灰土、素土、石屑、礦渣等), 再分層夯實,作為地基的持力層,從而將 軟弱地基改良成良好地基的方法。換填法基礎(chǔ)工程p214墊層設(shè)計墊層材料工藝控制適用范圍 地基處理概論-排水固結(jié)法 Soil Replacement中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土墊層厚度,墊層寬度砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣、工業(yè)廢渣、 土工合成材料分層夯實,控制含水量墊層的工程應(yīng)用地基處理概論-排水固結(jié)法中國地質(zhì)大學(xué)(北京)page 5基礎(chǔ)工程C

3、hina University of Geosciences (Beijing)8.53海潮下游5.5上游5.010.711.51 1.5地基(淤泥質(zhì)粘土)碼頭拋石擠淤某水閘柑土墊層們咱哥 們Hur ErJn白LVfeAUn mu quo nE E墊層的作用 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 提高持力層的承載力,減小基礎(chǔ)尺寸,通 過墊層將基底壓力擴散到下層地基許可承 載力范圍內(nèi)。 減少地基沉降量; 加速軟弱土層的排水固結(jié); 防止持力層的凍脹或液化。墊層材料

4、 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 塊石:拋石擠淤 砂石:壓實,防凍,防液化,加速固結(jié) 粉質(zhì)粘土:有機質(zhì)含量0.5m (擴散和技術(shù)要求), 3.0m (工程量,經(jīng)濟性)地基處理概論-排水固結(jié)法中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)墊層厚度的計算回填土底基墊 層b+2ztan,Npz附加壓力自重壓力PczPz,通事基礎(chǔ)工程n20Engineering

5、地基處理概論-排水團結(jié)法 2009中國地質(zhì)大學(xué)(北京) page 12 China University of Geosciences (Beijing)墊層厚度的計算附加壓力的確定條形基礎(chǔ)p pbb 2z tanp pc0 aba 2z tan b 2z tan c0pz矩形基礎(chǔ)pzpz 墊層底面處的附加壓力, kPap 基底壓力,按荷載效應(yīng)標準組合, kPa pc0 基底標高處土的自重壓力, kPab 基礎(chǔ)的寬度, m z 墊層厚度, m 墊層材料的壓力擴散角, 度()a 基礎(chǔ)的長度, m注:許多書中將公式中所有與 壓力相關(guān)的量都加有下標k, 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)

6、Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)以明確是按荷載效應(yīng)標準組合。墊層寬度的計算理論B b 2z tan施工時:考慮機械夯實所需空間B b 2z tan 2 0.3 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)B 墊層底面寬度, m b 基礎(chǔ)的寬度, mz 墊層厚度, m 墊層材料的壓力擴散角, 度()墊層變形驗算 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

7、 EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 墊層地基應(yīng)進行變形驗算。包括墊層的變 形和下臥土層的變形。 墊層的模量應(yīng)根據(jù)試驗或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定, 在無試驗資料或經(jīng)驗時,碎石、礫石的側(cè) 限壓縮模量Es可取為3050MPa,砂可取 2030MPa,粉煤灰可取820MPa。 實際上當(dāng)用料和壓實標準均滿足上述要求 時,墊層本身的變形量很小,往往可以不 計。變形計算方法與一般分層地基相同。地基變形計算換填法處理后的建筑物地基沉降量:s s1 s2建筑物地基沉降量cms1 墊層自身變形量cms2 墊層下各壓縮土層變形量之和cms墊層自身變形量 s

8、1可按下式進行計算:hs / Es 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) p ps 21建筑物基礎(chǔ)底面壓力kPa墊層厚度cm墊層壓縮模量 ,宜通過靜載試驗確定,也可選1525MPa壓力擴散系數(shù)p hs Es地基變形計算壓力擴散系數(shù)條形基礎(chǔ): b 2h tgbs矩形基礎(chǔ): b 2h tg l 2h tg blss下臥層的變形量可按下式計算:s2 i i1i1si12s2 pzbnE計算經(jīng)驗系數(shù)墊層底面的附加壓力,KPaEsi12第i層土在壓力100200kPa的

9、壓縮模量kPai .i1計算點第i層和第i-1層底面的沉降系數(shù),規(guī)范查表Pz 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)工程設(shè)計要點 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)1)處理軟土或雜填土 A、換填法處理的主要目的是置換基底下可能剪切破壞的 軟弱土層或雜填土層。 B、基底下為軟弱土層時,墊層的厚度主要取決于剪切破壞區(qū)域的大小和工程

10、對消除剪切區(qū)深度的要求 C、基底下為雜填土?xí)r,墊層厚度取決于雜填土的埋深 D、換填后墊層下存在軟弱下臥層時,應(yīng)驗算其承載力和變形 E、墊層寬度必須滿足基底壓力擴散的要求,并避免墊層 材料側(cè)向擠出工程設(shè)計要點 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)2)處理濕陷性黃土A、換填法處理的主要目的是消除或部分消除黃土的濕陷量。B、墊層的厚度主要取決于工程對消除濕陷量的要求。全部消除濕陷 量時,對于非自重濕陷性黃土應(yīng)滿足墊層底部總壓力不大于下臥層黃 土沉陷量起始壓力;對于自

11、重濕陷性黃土則必須全部挖除,換填法僅 適用于厚度不大的自重濕陷性黃土地基。C、如果消除部分濕陷量,應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、基礎(chǔ)形式、基底 壓力、黃土濕陷類型等綜合確定。對于非自重濕陷性黃土,當(dāng)墊層厚 度等于基礎(chǔ)寬度時可消除濕陷量的80%以上;當(dāng)墊層厚度等于1.5倍基 礎(chǔ)寬度時可基本消除。D、墊層寬度取決于工程要求。當(dāng)墊層超出基礎(chǔ)邊緣的距離至少為墊 層厚度且不小于1.5m時,可消除建筑物范圍內(nèi)部分黃土層的濕陷性。工程設(shè)計要點 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)3

12、)處理膨脹土A、換填法處理的主要目的是消除或減少膨脹土的膨脹性能。適用于 薄的膨脹土層或主要膨脹土層不厚的地基。B、換填厚度應(yīng)使地基的剩余膨脹變形量控制在容許值范圍內(nèi),對于砂墊層條件為:-墊層厚度為1-1.2倍基礎(chǔ)寬度;墊層寬度為1.8-2.2倍基礎(chǔ)寬度-墊層密度不小于為1.65t/m3-基底壓力為100-200kPa-基槽兩邊回填區(qū)的附加壓力不大于為0.25P(P為基底壓力)-當(dāng)膨脹壓力大于為250kPa時,墊層材料應(yīng)選用中、細砂;當(dāng)膨脹 壓力較小時,應(yīng)選用粗砂。施工要求級配良好的中粗砂、圓礫、卵石或碎石,含泥量小于3%, 最大粒徑不大于50mm。素土墊層:有機質(zhì)含量小于5%,亦不含凍土或膨

13、脹土,碎石最大粒徑不宜 大于50mm 。粉煤灰墊層:1)墊層材料砂(砂石)墊層:干渣墊層:松散密度不小于1.1t/m3;泥土與有機雜質(zhì)含量小于5%;穩(wěn)定性合格。最優(yōu)含水量和壓實系數(shù)由實驗確定?;彝翂|層:石灰與土的體積配合比一般為2:8或3:7,土料宜用粘性土和塑性指數(shù)大于4的粉土 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)施工要求 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geo

14、sciences (Beijing)2)含水量要求為保證最佳的夯壓效果,以墊層材料的最優(yōu)含水量wop 為施工控制含水量A、 wop可按國家標準土工試驗方法標準中輕型擊實試驗求得。B、對于素土和灰土現(xiàn)場可控制在最優(yōu)含水量wop 2%的范圍內(nèi);當(dāng)使用振動 碾壓時可適當(dāng)放寬下限值即wop -6% wop+2%C、對于素土和灰土缺乏資料時可取0.6倍的液限值或按經(jīng)驗采用塑限wop 2%作為施工控制含水量 。D、對于砂石,當(dāng)采用平板振動器時含水量 取15%-20%,使用平碾或蛙式夯時 含水量取8%-12%,當(dāng)使用插入式振動器時,砂石料宜為飽和。E、對于粉煤灰,含水量 應(yīng)控制在最優(yōu)含水量wop 4% 。施

15、工要求 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)3)分層厚度墊層的分層鋪填厚度及每層壓實遍數(shù)應(yīng)根據(jù)墊層材料、施工機具及設(shè)計要求等通過現(xiàn)場試驗確定。4)質(zhì)量控制要求A、砂石墊層:中砂,最小干密度d 1.6t/m3 ;粗砂,最小干密度d 1.7t/m3B、對于素土和灰土,當(dāng)墊層厚度不大于3m時,壓實系數(shù)0.93 。當(dāng)墊層厚度大于3m時, 0.95。C、對于粉煤灰,壓實系數(shù)0.90。例題 教材p226 例5-1提示:已給出砂墊層的厚度,驗算之并確定寬度 地基處理概論-排

16、水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)第一步:驗算砂墊層承載力 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)基底壓力 p F G 190 19.6 1.2 1.2 181.9kPab1.2經(jīng)深度修正后,砂礫料的承載力 fa fak d m d 0.5p 216,表51 f 150 200kPa 取均值 f 175kPaakakfa 175 1.0 16

17、.5 1.2 0.5 186.55kPa p 181.9kPa fa 186.55kPadp50砂墊層看成人工填土 1.0故砂墊層承載力滿足基底壓力要求第二步:驗算砂墊層下軟弱層(淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土)的承載力pcz pz faz(2-47),p54砂墊層底部的自重壓力pcz 16.51.2 20 101.5 19.8 15 34.8kPapczp pb 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)p pb 66.4kPab 2z tanpz b1.2已求得p 181.9k

18、Pa, 基底自重應(yīng)力pc0 1.2 16.5 19.8kPa z 1.5 0.5 表52 砂墊層壓力擴散角 30b 2z tan經(jīng)砂墊層擴散后的附加壓力 (5 2)式 pc0c0z2.93(181.9 19.8) 1.2194.51.2 2 1.5 tan 30第二步:驗算砂墊層下軟弱層(淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土)的承載力 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)fa Mb b Md md Mcck 16.5 1.2 17.6 9.81.5 19.8 11.7 11.67k

19、N / m3 2 表216 M1.2 1.52.7 0.03, M 1.12, M 3.32砂墊層底部淤泥質(zhì)土的承載力特征值已知基礎(chǔ)寬度 b 1.2m, d 1.2mmbdckfa M b b M d m d M cck 0.03 (17.6 9.8) 1.2 1.12 11.67 1.2 1.5 3.32 20 0.28 35.3 66.4 102 kPa pcz pz 34.8 66.4 101.2kPa faz 102kPa,砂墊層下軟弱層承載力滿足要求第三步:砂墊層寬度的確定 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina Univ

20、ersity of Geosciences (Beijing)B b 2z tan 2 0.3 1.2 2 1.5 tan 30 0.6 1.8 3 0.577 3.53m習(xí)題 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 某四層磚混結(jié)構(gòu)的住宅樓,承重墻下為條形基礎(chǔ),寬1.2m,埋深1.0m,上部建筑物作用于基礎(chǔ)的荷 載標準值為120KN/m,基礎(chǔ)的平均重度為20KN/m3。 地基土表層為粉質(zhì)粘土,厚1.0m,重度為17.5 KN/m3 ;第二層為淤泥質(zhì)粘土,厚15

21、m,重度為 17.8 KN/m3 ,承載力特征值為fak=45kPa;第三層 為密實的砂礫石。地下水埋深1.0m。由于地基土 較軟弱,不能滿足建筑物設(shè)計要求,采用換土墊 層法處理。試設(shè)計之。 提示:設(shè)計墊層的材料、厚度、寬度。解答:第一步 畫圖Fk 108kN / mbd 20kN / m3b 1.2m d 1.0mFk 120kN / mG0m1m1m15m16mz墊層底部 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing)粉質(zhì)粘土=17.5kN/m3淤泥質(zhì)粘土 =17.

22、8kN/m3 fak=45kPa密實砂礫石第二步 確定墊層材料和厚度 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 選用砂墊層 假定砂墊層厚度z=1.0m第三步 驗算假定墊層厚度下的下臥層承載力pcz pzfaz1)墊層底面處的附加壓力計算pz條形基礎(chǔ)p pbb 2z tanc0pz d 120 201.0 120kPaAbb1.2 Fk Gbd Fk基底壓力 : p Fk GkG基底處自重壓力: pc0 17.51.0 17.5kPab 1.2m, z 1.0mz

23、1.0 0.5 表52 30b1.2bp pc0 1.2 120 17.5 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina University of Geosciences (Beijing) 52.3kPab 2z tan 1.2 21.0 tan 3001.2 2 0.5772.354 123 123 p z回顧:墊層厚度的計算附加壓力的確定條形基礎(chǔ)p pbb 2z tanp pc0 aba 2z tan b 2z tan c0pz矩形基礎(chǔ)pzpz 墊層底面處的附加壓力, kPap 基底壓力,按荷載效應(yīng)標準組合, kPa pc0 基底標高處土的自重壓力, kPab 基礎(chǔ)的寬度, m z 墊層厚度, m 墊層材料的壓力擴散角, 度()a 基礎(chǔ)的長度, m注:許多書中將公式中所有與 壓力相關(guān)的量都加有下標k, 地基處理概論-排水固結(jié)法 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation EngineeringChina Unive

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