《地基处理》第二章换土垫层法资料讲解.ppt

* Cushion 第2章 换土垫层法（换填法） 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。 2.1 垫层分类和适用范围 垫层材料 卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣 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 。 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 土工合成材料、聚苯乙烯板块 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 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。 压实机理 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。 0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%) 2.0 1.8 1.6 1.4 干密度?d(g/cm3) 饱和曲线 ?dmax=1.86 wop=12.1 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ρdmax和ωop。 塑限等于土样风干时的含水量 工程中常按ωop＝ωp±2 击实筒 护筒 击锤 导筒 试验所用设备：击实仪 3.测定最佳含水量方法：击实试验 轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，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% 换土垫层作用 （1）提高地基的承载力（2）减少地基沉降量（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 软土 垫层 2.3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，所以可将各种材料的垫层近似按砂垫层进行设计。 (1)砂垫层的厚度 垫层厚度应满足： 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）。 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。 2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计 垫层底附加应力pz 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： Z=0.5-3m 条形 基础 矩形 基础 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 (2)砂垫层的宽度 b′—垫层底面宽度，m。 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 。 垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求 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。 放坡1：3 (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。 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。 换填材料 压实系数λc 承载力特征值fak/kPa 碎石、卵石 0.94-0.97 200-300 砂夹石（碎、卵石占30%-50%） 200-250 土夹石（碎、卵石占30%-50%） 150-200 中砂、粗砂、砾砂 150-200 粘性土和粉土（8IP14）