地基處理換填墊層法培訓講義（ppt共56）

地基處理技技術TechnicalofSoilImprovement河南理工大大學土木工工程學院換填墊層技技術placementcushionmethod第2章?lián)Q填墊墊層法2.1概述（墊層層法，褥褥墊法）2.2換填墊層設設計2.3墊層碾壓施施工2.4質量檢驗2.5換填墊層法法處理地基基工程實例例2.1概述地基處理從從處理深度度上可分為為淺層處理和深層處理，淺層處理理一般認為為處理深度度大致在地地面以下5m深度以內。。淺層處理與與深層處理理相比，一一般使用比比較簡便的的工藝技術術和施工設設備，耗費費較少量的的材料。換填法就是是量大面廣廣，簡單、、快速和經(jīng)經(jīng)濟的淺層層處理方法法。換填墊層法法的概念換填墊層法法是將基礎底底面下一定定深度范圍圍內不滿足足地基性能能要求的土土層（或局局部巖石）），全部挖挖出，換填填符合地基基性能要求求的材料，，然后分層層夯實，作作為基礎的的持力層。換填墊層法法按其換填填材料的的的功能不同同又分為墊墊層法和褥褥墊法。墊層法：以軟換硬形成的墊層層作為持力力層，主要要是提高承載力力和減少其變形形量。褥墊法：以硬換軟形成墊層作作為基礎持持力層，主主要調整地地基的壓縮縮性，減少少其不均勻變形形。墊層法當軟弱土地地基的承載載力和變形形無法滿足足工程要求求，且軟弱弱土層的厚厚度不大時時，將軟弱弱土層部分分或全部挖挖去，然后后分層換填強度較較大的砂石石、素土等性能穩(wěn)定定、無侵蝕蝕性的材料料，并壓（（夯、振））實至要求求密實度的地基處理理，又稱為為換土填層法法。墊層法的作作用：1）提高地基基承載力：：淺基礎地基基承載力與與基礎下土土層的抗剪剪強度有關關。換填法法以抗剪強度較高的砂或其他填填筑材料代替較軟弱弱的土。2）減少沉降降量：一般地基基淺層部分分的沉降量量在總沉降降量中所占占的比例較較大的。條條形基礎在在相當于基基礎寬度的的深度范圍圍內的沉降降量約占總總沉降量的的50%左右。采用用換填法可可減少這部部分的沉降降量。此外外墊層對應力的擴散散作用，也會減小下臥土土層的沉降降量。3）加速軟弱弱土層的排排水固結：建筑物的的不透水基基礎直接與與軟弱土層層相接觸時時，不利于于地基中水水的排出。。換填用的的墊層透水性性強，能加速基基礎下面的的孔隙水壓壓力消散。。4）防止凍脹脹：墊層材料料孔隙大，，不易產(chǎn)生生毛細管現(xiàn)象象，因此可以以防止寒冷冷地區(qū)土中中結冰所造造成的凍脹脹。5）消除地基基的濕陷性性和脹縮性性：對與濕陷陷性黃土地地基，采用用灰土或素素土置換可可消除或減減輕地基的的濕陷變形。。同理非膨脹脹性材料置置換膨脹土土，可消除除或減輕地地基的脹縮縮性。墊層法適用用于適用于淺層層地基處理理，包括淤泥泥、雜填土土、等地基基處理以及及暗塘、暗暗溝等淺層層處理和低低洼區(qū)域的的填筑。還適用于一一些地域性性特殊土的的處理：用于消除除膨脹土地地基的脹縮縮作用，可可消除濕陷陷性黃土的的濕陷性。。墊層的分類類及適用范范圍墊層分類適用范圍砂(砂石、碎石)墊層

多用于中小型建筑工程的浜、塘、溝等的局部處理，適用于一般飽和、非飽和的軟弱土和水下黃土地基處理素土墊層

適用于中小型工程及大面積回填、濕陷性黃土地基的處理灰土墊層

適用于中小型工程，尤其適用于濕陷性黃土地基的處理粉煤灰墊層

適用于廠房、機場、港區(qū)陸域和堆場等大、中、小型工程的大面積填筑。礦渣墊層

適用于中小型建筑工程，尤其適用于地坪、堆場等工程大面積的地基處理和場地平整。但對于受酸性或堿性廢水影響的地基不得采用礦渣墊層。2.2換填墊層的的設計2.2.1砂墊層設計計2.2.2素土和灰土土層墊層設設計2.2.3褥墊層設計計2.2.4墊層材料的的選用2.2.1砂墊層厚度度的設計：墊層底面面處的附加加應力設計計值（kPa）;：墊層底面面處土的自自重壓力值值（kPa）；：經(jīng)深度修正正后墊層底底面處土層層的地基承載力力特征值（kPa）墊層底面處處的附加壓壓力值可按壓力擴擴散角進行行簡化計算算條形基礎：：矩形基礎：：要求有足夠的厚度度以置換可能能被剪切破破壞的軟弱弱土層，又又要求有足足夠大寬度度以防止砂砂墊層向兩兩側擠出。。1.墊層厚度確確定圖2-1砂墊層內應應力分布2.墊層寬度的的確定墊層寬度應應滿足基礎礎底面應力擴散和防止止向向兩兩側側擠擠出出的要要求求。。:墊層層底底面面寬寬度度(m)；:墊層層的的壓壓力力擴擴散散角角，，可可按按表表2.1-1采用用滿足足基基底應應力力擴擴散散要求求，，墊墊層層頂頂面面每每邊邊宜宜超超出出基基礎礎300mm,按經(jīng)經(jīng)驗驗從從墊墊層層底面面兩兩側側向向上上放放坡坡。P:基地地平平均均有有效效壓壓力力（（kPa)Fk:基礎礎頂頂面面的的豎豎向向承承載載力力值值（（kN）A:基底底面面積積（（m2)d：基基礎礎埋埋深深（（m）：回回填填土土與與基基礎礎的的混混合合重重度度：基基底底壓壓力力擴擴散散系系數(shù)數(shù)對于于重重要要的的建建筑筑或或墊墊層層下下存存在在軟軟弱弱下下臥臥層層的的建建筑筑，，還還應應進進行行地地基基變變形形計計算算。。建筑筑物物基基礎礎沉沉降降等等于于墊墊層層自自身身的的變變形形量量S1與下下臥臥土土層層的的變變形形量量S2之和和。。4)沉降降計計算算3)墊層層承承載載力力的的確確定定例子子2-1某4層混混合合結結構構，，承重重墻墻240mm厚的的磚磚墻墻，傳傳至至基基礎礎頂頂部部的的豎豎向向力力Fk=180kN,地基基的的表表層層為為1.2m厚的的雜雜填填土土，，重重度度17.5kN/m3；其其下下為為7.8m厚的的淤淤泥泥，，含含水水量量w=50%，承承載載力力特特征征值值fak=75kPa.地下下水水位位深度度為為1.0m,基礎礎埋埋深深d=0.8m,試設設計計該該墻墻基基的的砂砂墊墊層層。。計算算步步驟驟：：1）計計算算基基礎礎寬寬度度和和基底底附附加加壓壓力力2）確確定定墊墊層層底底面面淤淤泥泥的的承承載載力力3）計計算算墊墊層層底底面面處處的的自自重重應應力力和和附加加壓壓力力4）驗驗算算墊墊層層厚厚度度5）確確定定墊墊層層寬寬度度條形形基基礎礎是基基礎礎的的長長度度大大于于或或等等于于10倍基基礎礎寬寬度度的的一一種種基基礎礎形形式式，，按按上上部部結結構構分分為為墻墻下下條條形形基基礎礎和和柱柱下下條條形形基基礎礎.重度度：：20kN/m31.2m1.2m建筑筑地地基基基基礎礎設設計計規(guī)規(guī)范范（（GB50007-2002）1））計算算基基礎礎寬寬度度和和基基底底壓壓力力因為為a)墊層層的的修修正正承承載載力力特特征征值值b)基礎礎寬寬度度的的確確定定Gk基礎礎自自重重及及基基礎礎上上土土重重故取取b=1.0(m)c)基底底附附加加壓壓力力假設設墊層層厚厚Z=1.6m,軟弱弱下下臥臥層層頂頂面面以以上上土土的的平平均均重重度度為為：：墊層層底底面面處處經(jīng)經(jīng)深深度度修修正正后后的的承承載載力力特特征征值值指建建筑筑物物荷荷載載引引起起的的超超出出原原有有基基底底壓壓力力的的壓壓力力增增量量.2）確定定墊墊層層底底面面淤淤泥泥的的承承載載力力特特征征值值有效效重重度度基底底附附加加應應力力p0計算算基礎礎位位于于地地面面上上時時FpdpF基礎礎位位于于地地面面下下時時建筑筑物物修修建建前前，，土土中中存存在在自自重重應應力力。。自自重重作作用用下下的的變變形形已已穩(wěn)穩(wěn)定定。。只只有有地地基基附附加加壓壓力力才才能能引引起起附附加加應應力力和和變變形形。。3）計算墊層層的底面面處的自自重應力力和附加加應力4）驗算墊層層厚度5）確定墊層層厚度故取b’=3.0m2.2.2素土和灰灰土墊層層的設計計素土墊層層：又叫土土墊層灰土墊層層：石灰與與土的比比例2:8或者3:7在濕陷性性黃土地地區(qū)使用用比較廣廣泛，處處理深度度為1-3m.墊層厚度度的確定定方法同同砂墊層層，墊層層寬度以以下方法法確定。。2）整片墊墊層的處處理范圍圍，每邊邊超出建建筑物外墻基礎礎邊緣的寬度不不應小于于墊層的厚厚度，并不應應小于2m.1）局部墊墊層的平平面處理理范圍，，沒邊超超出基礎礎底邊的的寬度由由褥墊法是將基礎礎地面下下一定程程度的范范圍內局局部壓縮縮性較低低的巖石石鑿去，，換填壓縮性較較大的材材料，然后分成夯實實的墊層作作為基礎礎的持力力層，是是基礎整整個持力力層的變形相互互協(xié)調的地基處處理的方方法。主要用來來處理有有局部巖巖層出露露而大部部分為土土層的地地基，一一般用于于條形基礎礎的處理效效果較好好。2.2.3褥墊法設設計褥墊的作作用：調調整地基基的壓縮性，改造壓壓縮性低低的地基基，從而而調整巖巖土交接接部為地地基的相相對變形形，避免免該處發(fā)發(fā)生應力力集中。。褥褥墊的的寬度去去稍大于于基底的的寬度，，不需另另行計算算。主主要是根根據(jù)地基基的變形形要求計算其厚厚度。褥墊層構構造圖褥墊層厚厚度的計計算1）確定褥褥墊的沉沉降量:地基土的的沉降量量:建筑物沉沉降差的的允許值值2）褥墊的的厚度Z的計算:褥墊頂，，底面的的附加應應力值:褥墊材料料的壓縮縮模量:褥墊材料料試樣的的高度:p-s曲線上褥褥墊所受受壓力的的變形值值2.2.4墊層材料料的選用用砂石,粉質粘土土,灰土,粉煤灰,礦渣,其他工業(yè)業(yè)廢渣,土工合成成材料,聚苯乙烯烯(EPS)聚苯乙烯烯(EPS)：在軟弱地地基的填填土工程程中，有有時采用用墊層材材料的密密度大，，難以滿滿足設計計要求。。這時采采用EPS，可有效效減少作作用在地地基上的的荷載，，借以取取得設計計和施工工上的良良好效果果?？捎糜诠芳拌F鐵路路堤堤，橋頭頭，擋土土墻，機機場建設設等等換填墊層層設計的的總結墊層材料料碎石，素素土，灰灰土，礦礦渣，粉粉煤灰等等墊層厚度度要求墊層層底面處處自重應應力與荷荷載作用用下產(chǎn)生生的附加加應力之之和不大大于同一一標高處處的地基基承載力力標準值值，一般般0.5-3m。鋪設范圍圍滿足基底底應力擴擴散要求求，墊層層頂面每每邊宜超超出基礎礎底邊不不小于300mm或按經(jīng)驗驗從墊層層底面兩兩側向上上放坡。。地基沉降降計算一般僅考考慮下臥臥層沉降降。2.3墊層的碾碾壓施工工2.3.1壓實機理理2.3.2壓實方法法2.3.3施工要點點2.3.1土的壓實實機理大量工程程實踐和和試驗研研究表明明，要使使土的壓壓實效果果最好，，其含水水量一定定要適當當。對過過濕的土土進行碾碾壓會出出現(xiàn)“橡皮土土”，不能能增大大其密密度。。對很干的的土機型碾碾壓（（夯實實）也也不能能充分分夯實實。控制土土的壓壓實效效果的的主要要因素素是：：土的含含水量量，壓實機機械及其壓實功功能等。土土的壓壓實效效果常常用干密度度d（單位位土體體積內內土粒粒的質質量））來衡衡量。。干密度度與含含水量量的關關系曲曲線（（擊實實試驗驗結果果）當粘性性土含含水量量較小小時，，水化化膜很很薄，，顆粒粒間引引力大大，在在一定定的外外部壓壓實功功能作作用下下，還還不能能有效效克服服引力力而使使土顆顆粒相相對移移動么么所以以壓實實效果果差；；增加含含水量量時…1.最優(yōu)含含水量量對粘性性土，，當壓壓實功功能和和條件件相同同時，，土的的含水水量過過大或或過小小，土土體都都不易易壓實實，只只有把把土的的含水水量調調整到到某一一適宜宜值時時，才才能收收到最最佳的的壓實實效果果。在一定定壓實實機械械的功功能條條件下下，土最最易于于被壓壓實，，并能能達到到最大大密度度時的的含水水量，，稱為為最優(yōu)含含水量量wop，相應應的干干密度度則稱稱為最大干干密度度dmax。2.粘粒含含量的的影響響相同壓壓實功功能對對于不不同的的試料料的壓壓實效效果也也不同同，粘粒含含量較較多的的土，，土顆顆粒間間引力力就越越大，只有有比較較大的的含水水量時時才能能達到到最大大干密密度。。3.壓實功功能的的影響響對于同同類土土，隨隨著壓壓實功功能的的變化化，最大干干密度度和最最優(yōu)含含水量量也隨之之變化化。當壓實實功能能較小小時，，土壓壓實后后的最最大干干密度度較小小，對對應的的最優(yōu)優(yōu)含水水量則則較大大；反之，，干密密度較較大，，對應應的最最優(yōu)含含水量量則較較小。。4.土的壓壓實參參數(shù)經(jīng)驗系系數(shù)，，粘土土取0.95粉質粘粘土取取0.96粉土取取0.972.3.2壓實方方法1.機械碾碾壓法法顧名思思義，，用機機械自自重把把松散散土地地基壓壓實加加固。。常用用于地下水水位以以上大大面積積填土土壓實實及一一般非非飽和和粘性性土和和雜填填土地地基的的淺層層處理理。2.平板振振動法法用振動動壓實實機械械在地地基表表面施施加振振動力力以振振實淺淺層松松散地地基處處理方方法。。使地地基土土的顆顆粒受受振動動，移移動至至穩(wěn)固固位置置，減減小土土的孔孔隙而而壓實實。實踐證證明：：用振振動壓壓實法法處理理砂土土地基基以及及碎石石、礦礦渣等等滲透透性較較好無無粘土土為主主的松松散填填土地地基效效果良良好。。振密密后的的地基基是有有較強強的抗抗震能能力。。3.重錘夯夯實法法將重錘錘提到到一定定高度度，用用自由由落下下的沖沖擊能能來夯夯實淺淺層地地基。。經(jīng)過過多次次重復復提起起、落落下，，地基基表面面形成成一層層較為為均勻勻密實實的硬硬殼層層，從從而提提高了了地基基強度度。經(jīng)經(jīng)過重重錘夯夯實的的地基基承載載力可可通過過靜荷荷載試試驗確確定，，一般般可達達100～150kPa。羊腳碾：羊腳碾的羊腳插入土中中，不僅使羊腳腳底部的土料料受到壓實，，而且使側向向上部土料也也受到擠壓，，從而達到均均勻的壓實效效果。羊腳碾碾僅適用于壓壓實粘性土料料和粘土，不適合壓非粘粘性土。土料壓實層層在一定深度度的范圍內，，可以獲得較較高的壓實干干表觀密度，，但土體的干干表觀密度沿沿深度方向的的分布不均勻勻。羊腳碾的的獨特優(yōu)點是是能夠翻松表表面土層，可可省去刨毛工工序，保證了了上下土層的的結合質量。。此外，羊腳腳碾還能起到到混合土料的的作用，可以以使土料級配配和含水量比比較均勻。羊羊腳頂端接觸觸應力的過大大或過小，都都會降低碾壓壓效果。氣胎碾：氣胎碾適用于于壓實粘土料，也適合于壓實非粘性土土料，如粘性土、、粘土、砂質質土和沙礫料料等，都可以以獲得較好的的壓實效果。。氣胎碾的充充氣輪胎，在在壓實過程中中具有一定的的彈性，可以以和壓實的土土料同時發(fā)生生變形，輪胎胎與土料的接接觸應力，主主要取決于輪輪胎的充氣壓壓力，與輪胎胎的荷載大小小無關。振動碾：振動碾是一種種以碾重靜壓壓和振動力共共同作用的壓壓實機械，較較之沒有振動動的壓實機械械，土中應力力可提高4～5倍，因而它能能有效地壓實實堆石體、砂砂礫料和礫質質土；也可用用與壓實粘性性土和粘土。。夯實機械（重重錘）夯板使用于壓壓實沙礫料、、礫質土和粘粘性土，也可可用于壓實粘粘土。羊腳碾碾壓PY220C-2液力驅動自行行式平地機振動壓路機重捶夯實法三種處理方法法的作用原理理及適用范圍圍2.3.3墊層施工注意意事項基坑保持無積積水。鋪筑墊層材料料之前，應先先驗槽。施工中必須避避免擾動軟弱弱下臥層的結結構，防止降降低土的強度度、增加沉降降。如采用碎石或或卵石墊層，，宜先鋪一層層15～20cm的砂墊層作底底面，用木夯夯夯實，以免免坑底軟弱土土發(fā)生局部破破壞。墊層底面應等等高。人工級配砂石石墊層，應先先拌和均勻，，再鋪填搗實實。墊層每層虛鋪鋪200～300mm，均勻、平整整，嚴格掌握握。墊層材料應采采用最優(yōu)含水水率。施工機械應根根據(jù)不同墊層層材料進行選選擇，如素填填土宜用平碾碾或羊足碾。。進行質量檢驗驗。干密度ρd一般中砂ρd不小于1.60g/cm3；灰土ρd不小于1.55g/cm3；卵石ρd不小于1.90g/cm3。壓實系數(shù)一般要求:壓實系數(shù)為0.93-0.97之間。ρd:墊層材料施工工要求達到的的干密度，g/cm3ρdmax:墊層材料能夠夠壓密的最大大干密度，由由擊實試驗測測定，g/cm32.4墊層的質量檢檢驗1）對粉質粘土土、灰土、粉粉煤灰和砂石石墊層的施工工質量檢驗可可用環(huán)刀刀法法、貫入入儀儀、靜力力觸觸探探、輕型型動動力力觸觸探探或標準準貫貫入入試試驗驗檢檢驗驗；對對砂砂石石、、礦礦渣渣墊墊層層可可用用重重型型動力力觸觸探探檢檢驗驗，并并均均應應通通過過現(xiàn)現(xiàn)場場試試驗驗以以設設計計壓壓實實系系數(shù)數(shù)所所對對應應的的貫貫入入度度為為標標準準檢檢驗驗墊墊層層的的施施工工質質量量。。壓壓實實系系數(shù)數(shù)也也可可采采用用環(huán)環(huán)刀刀法法、、灌砂砂法法、灌灌水水法法或或其其他他方方法法檢檢驗驗。。2）墊墊層層的的施施工工質質量量檢檢驗驗必必須須分分層層進進行行。。應應在在每每層層的的壓壓實實系系數(shù)數(shù)符符合合設設計計要要求求后后鋪鋪填填上上層層土土。。3）竣竣工工驗驗收收采采用用載載荷荷試試驗驗檢檢驗驗墊墊層層承承載載力力時時，，每每個個單單體體工工程程不不宜宜少少于于3點；；對對于于大大型型工工程程則則應應按按單單體體工工程程的的數(shù)數(shù)量量或或工工程程的的面面積積確確定定檢檢驗驗點點數(shù)數(shù)。。墊層層的的質質量量檢檢驗驗土的的擊擊實實性性（（壓壓實實性性））壓實實：：指通通