地基处理-3-换填垫层法.ppt

换填垫层法 《建筑地基处理技术规范》(GB50007—2002)中规定：换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。 换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层地基处理。 一 换填法的概念 当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱层的厚度又不很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、粉煤灰)或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振)实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法，它还包括低洼地域筑高(平整场地)或堆填筑高(道路路基)。 二 分类 按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层等。 三 一些注意事项 1 大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深，地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换填法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计和施工时，地面堆载应力求均衡，避免大量、迅速、集中堆载，并根据使用要求、堆载特点，结构类型和地质条件确定允许堆载的大小和范围。堆载不宜压在基础上，应在基础施工前不少于三个月完成大面积填土。 2 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，虽也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而采取降水措施。 3 坑壁放坡，占地面积大或需要基坑支护。 4 施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用增高、工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3m以内，但也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用并不显著。 换填法在国外亦有的将它归属于“压实”的地基处理范畴，“压实”可认为是由土排除空气而使空隙减小，因此它不同于“固结”，“固结”是由于排除孔隙水而使孔隙体积减少。换填后将土层压实，就增加了土的抗剪强度，减少了渗透性和压缩性，减弱了液化趋势，并增加了抗冲侧能力。 四 勘查 1 地质情况 2 地形、地貌、土的性质等 3 地下水位 4 地下管线，地下建筑等 5 换填土的种类、规格、性质、来源等 五 垫层的作用 1 提高地基承载力 2 减小沉降量（减小垫层下天然土层的压力） 3 加速软弱土层的固结 4 防止冻胀 5 消除膨胀土的胀缩作用 6 消除或部分消除黄土的湿陷性 土的压实机理 当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下， 如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。当增大土样含水量时，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。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，结合水膜的扩大作用不大，因而引力的减少就不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，使压实效果又趋于下降。因此在设计叫要选择一个“最优含水量”，这就是土粒的压实机理。 击实试验 垫层设计 一． 砂（砂石、碎石）垫层的设计 设计要求 强度 面积 设计内容 厚度 宽度 1 厚度的确定 2 宽度的确定 3 承载力确定 垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按表4－2（教材51页）选用，并应验算下卧层的承载力。 4 沉降计算 对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还应进行地基变形计算。建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量与下卧土层的变形量之和。 对超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于天然土层密度的垫层，宜早换填并考虑其附加的荷载对建造的建筑物及邻近建筑物的影响。 二 砂垫层施工 （一）对材料的要求 砂石垫层材料宜选用碎石、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，并通过试验确定虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。 开挖基坑时应避免坑底土层扰动，可保留200 mm厚土层暂不挖去，待铺砂前再挖至设计标高，如有浮土必须清除。当坑底为饱和软土时，必须在与土面接触处铺一层细砂起反滤作用，其厚度不计入砂石垫层设计厚度内。 （二）施工机具及方法 平碾、羊足碾、振动碾、振动压实机、蛙式夯实机、重锤夯实。 1 机械碾压法 机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑底面积宽大，开挖土方量较大的工程。 2 重锤夯实法 重锤夯实采用圆台形锤(见下图)，锤重宜大于2t，锤底面的单位静压力为15～20kPa，夯锤落距宜大于4m。