地基處理換土墊層法

換土墊層法《基礎(chǔ)工程》現(xiàn)在是1頁\一共有36頁\編輯于星期三目錄

地基處理概論-排水固結(jié)法

200921page2中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(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(diǎn)?

施工要點(diǎn)?

例題現(xiàn)在是2頁\一共有36頁\編輯于星期三換填法概念200921page3

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(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(qiáng)度較高、壓縮性較低并且沒有侵蝕性的材料（如中粗砂、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?，F(xiàn)在是3頁\一共有36頁\編輯于星期三換填法《基礎(chǔ)工程》p214墊層設(shè)計墊層材料工藝控制適用范圍

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SoilReplacement200921page4中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(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，控制含水量現(xiàn)在是4頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層的工程應(yīng)用200921地基處理概論-排水固結(jié)法中國地質(zhì)大學(xué)(北京)page5⑥基礎(chǔ)工程China

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(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

E'rJn白LVfeAUn

muquo

nE'

E」現(xiàn)在是5頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層的作用200921page6

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(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(kuò)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?，F(xiàn)在是6頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層材料200921page7

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(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(jī)質(zhì)含量<5%?

灰土:灰與土體積比2:8,3:7?

三合土:石灰、砂、碎石或碎磚瓦?

工業(yè)廢渣（粉煤灰、礦渣）：用于道路、堆場、

小型建筑物墊層?

加筋土：分層土工合成材料與地基土加筋墊層?，F(xiàn)在是7頁\一共有36頁\編輯于星期三壓實系數(shù)λc200921page8?

墊層鋪填時一定要注意壓密，以保證墊層的質(zhì)量。?

最大干密度可由擊實試驗確定，對于大規(guī)模的填土，則應(yīng)在施工現(xiàn)場進(jìn)行碾壓試驗確定。

0.94

~

0.97

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(Beijing)max最大干密度填土干密度dc現(xiàn)在是8頁\一共有36頁\編輯于星期三換填法的適用范圍

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200921page9中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(Beijing)? 換土墊層法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等高壓縮性軟弱土層及暗溝、暗塘等。對于承受振動荷載的地基不應(yīng)選擇換土墊層法進(jìn)行換填處理。墊

層

種

類適 用 范 圍砂、砂石、碎石墊層一般飽和、非飽和的軟土和水下黃土處理,深度1-3m；不宜用于濕陷性黃土處理和大面積堆載、密集基礎(chǔ)及動力基礎(chǔ)下的軟土地基；砂墊層不宜用于地下水流速快和流量大地區(qū)的地基處理素土墊層中小型工程及大面積回填和濕陷性黃土的地基處理灰土墊層中小型工程，尤其是濕陷性黃土的地基處理粉煤灰墊層廠房、機(jī)場、港口陸域和堆場的地基處理干渣墊層小型建筑工程，尤其是適用于地坪、堆場等工程的大面積地基處理和場地平整。對受酸性或堿性廢水影響的地基不得采用干渣墊層現(xiàn)在是9頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層承載力212009page10

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(Beijing)換填材料承載力特征值

fak

(kPa)碎石、卵石200~300砂夾石

(石占30%~50%)200~500土夾石

(石占30%~50%)150~200中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫150~200粉質(zhì)粘土130~180石屑120~150灰土200~250粉煤灰120~150礦渣200~300現(xiàn)在是10頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層厚度的計算200921page11? 根據(jù)墊層底部較軟弱土層的承載力來確定，當(dāng)上部荷載通過墊層按一定的擴(kuò)散角傳到下臥層頂面所受的總壓力不應(yīng)超過其承載力。pcz

pz

fazpcz

墊層底面處土的自重壓力,

kPa,

按墊層材料及其上回填土容重計算

pz

墊層底面處的附加壓力,

kPafaz

墊層底面處軟弱土的承載力特征值,

kPa一般要求墊層:

>0.5m

(擴(kuò)散和技術(shù)要求),

<3.0m

(工程量,經(jīng)濟(jì)性)地基處理概論-排水固結(jié)法中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(Beijing)現(xiàn)在是11頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層厚度的計算回填土底基墊

層b+2ztanθ，Npz附加壓力自重壓力PczPz，通事基礎(chǔ)工程n 20Engineering

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12

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(Beijing)現(xiàn)在是12頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層厚度的計算200921page13附加壓力的確定條形基礎(chǔ)p

p bb

2z

tanp

pc0

aba

2z

tan

b

2z

tan

c0p z矩形基礎(chǔ)p zpz

墊層底面處的附加壓力,

kPap

基底壓力，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合,

kPapc0

基底標(biāo)高處土的自重壓力,

kPab

基礎(chǔ)的寬度,

mz

墊層厚度,

m

墊層材料的壓力擴(kuò)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(biāo)k，

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(Beijing)以明確是按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。現(xiàn)在是13頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層寬度的計算200921page14理論B

b

2z

tan施工時：考慮機(jī)械夯實所需空間B

b

2z

tan

2

0.3

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(Beijing)B

墊層底面寬度,

mb

基礎(chǔ)的寬度,

mz

墊層厚度,

m

墊層材料的壓力擴(kuò)散角,

度()現(xiàn)在是14頁\一共有36頁\編輯于星期三墊層變形驗算200921page15

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(Beijing)?

墊層地基應(yīng)進(jìn)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30~50MPa，砂可取20~30MPa，粉煤灰可取8~20MPa。?

實際上當(dāng)用料和壓實標(biāo)準(zhǔn)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?，F(xiàn)在是15頁\一共有36頁\編輯于星期三地基變形計算200921page16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

s1可按下式進(jìn)行計算：hs

/

Es

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(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15~25MPa——壓力擴(kuò)散系數(shù)p

hsEs現(xiàn)在是16頁\一共有36頁\編輯于星期三地基變形計算200921page17壓力擴(kuò)散系數(shù)條形基礎(chǔ)：

b

2h

tgbs矩形基礎(chǔ)：

b

2h

tg

l

2h

tg

bls s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100~200kPa的壓縮模量 kPai

.i1——計算點(diǎn)第i層和第i-1層底面的沉降系數(shù)，規(guī)范查表Pz

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(Beijing)現(xiàn)在是17頁\一共有36頁\編輯于星期三工程設(shè)計要點(diǎn)200921page18

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(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(kuò)散的要求，并避免墊層材料側(cè)向擠出現(xiàn)在是18頁\一共有36頁\編輯于星期三工程設(shè)計要點(diǎn)200921page19

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(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?，F(xiàn)在是19頁\一共有36頁\編輯于星期三工程設(shè)計要點(diǎn)200921page20

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(Beijing)? 3）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(xì)砂；當(dāng)膨脹壓力較小時，應(yīng)選用粗砂?，F(xiàn)在是20頁\一共有36頁\編輯于星期三施工要求200921page21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(jī)質(zhì)含量小于5%，亦不含凍土或膨脹土，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(jī)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

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(Beijing)現(xiàn)在是21頁\一共有36頁\編輯于星期三施工要求200921page22

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(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(biāo)準(zhǔn)《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》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%

?，F(xiàn)在是22頁\一共有36頁\編輯于星期三施工要求200921page23

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(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(jī)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ρd

≥1.6t/m3

；粗砂，最小干密度ρd

≥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)λ≥0.93

。當(dāng)墊層厚度大于3m時，

λ≥0.95。C、對于粉煤灰，壓實系數(shù)λ≥0.90。現(xiàn)在是23頁\一共有36頁\編輯于星期三例題

教材p226

例5-1212009page24提示：已給出砂墊層的厚度，驗算之并確定寬度

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(Beijing)現(xiàn)在是24頁\一共有36頁\編輯于星期三第一步：驗算砂墊層承載力200921page25

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(Beijing)基底壓力

p

F

G

190

19.6

1.2

1.2

181.9kPab 1.2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

175kPaak akfa

175

1.0

16.5

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現(xiàn)在是25頁\一共有36頁\編輯于星期三第二步：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

p b

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200921page26中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(Beijing)p

p b

66.4kPab

2z

tanpz

b 1.2已求得p

181.9kPa,

基底自重應(yīng)力pc0

1.2

16.5

19.8kPaz

1.5

0.5

表52

砂墊層壓力擴(kuò)散角

30b

2z

tan經(jīng)砂墊層擴(kuò)散后的附加壓力

(5

2)式

p c0c0z2.93(181.9

19.8)

1.2 194.51.2

2

1.5

tan

30現(xiàn)在是26頁\一共有36頁\編輯于星期三第二步：驗算砂墊層下軟弱層(淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土)的承載力200921page27

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(Beijing)fa

Mb

b

Md

md

Mcck

16.5

1.2

17.6

9.81.5

19.8

11.7

11.67kN

/

m3

2

表216

M1.2

1.5 2.7

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

1.2mmb d ckfa

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現(xiàn)在是27頁\一共有36頁\編輯于星期三第三步：砂墊層寬度的確定200921page28

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(Beijing)B

b

2z

tan

2

0.3

1.2

2

1.5

tan

30

0.6

1.8

3

0.577

3.53m現(xiàn)在是28頁\一共有36頁\編輯于星期三習(xí)題

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200921page29中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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(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(biāo)準(zhǔn)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17.5KN/m3

;第二層為淤泥質(zhì)粘土，厚15

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。現(xiàn)在是29頁\一共有36頁\編輯于星期三解答：第一步

畫圖212009page30Fk

108kN

/

mbd

20kN

/

m3b

1.2md

1.0mFk

120kN

/

mG0m1m1m15m16mz墊層底部

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(Beijing)粉質(zhì)粘土γ=17.5kN/m3淤泥質(zhì)粘土γ=17.8kN/m3fak=45kPa密實砂礫石現(xiàn)在是30頁\一共有36頁\編輯于星期三第二步

確定墊層材料和厚度200921page31

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(Beijing)?

選用砂墊層?

假定砂墊層厚度z=1.0m現(xiàn)在是31頁\一共有36頁\編輯于星期三第三步

驗算假定墊層厚度下的下臥層承載力200921page32pcz

pz

faz1）墊層底面處的附加壓力計算pz條形基礎(chǔ)p

p bb

2z

tanc0p z

d

120

201.0

120kPaA b b 1.2

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

1.0

0.5

表52

30b 1.2bp

pc0

1.2

120

17.5

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(Beijing)

52.3kPab

2z

tan

1.2

21.0

tan

300 1.2

2

0.577 2.354

123

123

p z

現(xiàn)在是32頁\一共有36頁\編輯于星期三回顧：墊層厚度的計算200921page33附加壓力的確定條形基礎(chǔ)p

p bb

2z

tanp

pc0

aba

2z

tan

b

2z

tan

c0p z矩形基礎(chǔ)p zpz

墊層底面處的附加壓力,

kPap

基底壓力，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合,

kPapc0

基底標(biāo)高處土的自重壓力,

kPab

基礎(chǔ)的寬度,

mz

墊層厚度,

m

墊層材料的壓力擴(kuò)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(biāo)k，

地基處理概論-排水固結(jié)法

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)Foundation

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