《地基处理技术》换填垫层法.排水固结法.强夯法和强夯置换法.ppt

换填垫层法Chapter 3 Replacement and Cushion 3.1 概 述3.1 Introduction 当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法，它多用于公路构筑物的地基处理。在建筑工程中也有一定范围的应用。 3.2 垫层的作用3.2 Functions of Cushion （1）提高持力层的承载力； （2）减少沉降量； （3）加速软弱土层的排水固结； （4）防止冻胀； （5）消除膨胀土的胀缩作用。 3.3 土的压实原理3.3 Mechanism of Soil Compactness 1 普洛特（Proctor）假说 当黏性土的含水量较小时，土粒表面的结合水膜很薄（主要是强结合水），颗粒间很大的分子力阻碍着土的压实，这时压实效果就比较差；当含水量增大时，结合水膜逐渐增厚，粒间联结力减弱，水起着润滑的作用，使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；但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果又趋下降，这就是土的压实机理。 2 控制压实效果的主要因素 （1）最优含水量 在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。最优含水量大致为塑限＋2％。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。 （2）压实功能 当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。 （3）压实条件 指压实时被压实土层的特点，所采用压实机械的功能和性能，压实的方法和方式等。室内击实试验的结果只能作为工程实践的参考。 （4）其他因素 土的颗粒粗细、级配、矿物成分和添加的材料等因素对压实效果是有影响的。颗粒越粗，就越能在低含水量时获得最大的干密度；颗粒级配越均匀，压实曲线的峰值范围就越宽广而平缓；对黏性土，其压实效果与其中的黏土矿物成分含量有关。 3.4 垫层设计(Design of Cushion) 1 垫层的厚度的确定 垫层的厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求： 式中 pz－－ 相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）； pcz－－垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz －－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。 垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。 垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算： 对条形基础 对矩形基础 式中 b－－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）； l －－矩形基础底面的长度（m）； pk －－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）； pc－－基础底面处土的自重压力值（kPa）； z －－基础底面下垫层的厚度（m）； θ－－垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。 压力扩散角 2 垫层宽度的确定 垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定： 式中 b’ －－垫层底面宽度（m）； θ －－ 压力扩散角，按上表采用；当在z/b小于0.25时，仍按表中z/b ＝ 0.25 取值。 垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。 3 垫层材料的选用 （1）砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45％），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。 （2）粉质黏土。土料中有机质含量不得超过5％，当含有碎石时，粒径不宜大