土木工程施工换填垫层法课件.pptVIP

地基处理FoundationTreatment河南科技大学规划与建筑工程学院高笑娟

第2章换填垫层法1、换填垫层法适用条件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，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垫层法，简称为换填法。

换填法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。换填法的加固原理是根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。

2、垫层的作用（1）提高持力层的承载力通过扩散作用使传到垫层下软弱土层的应力减小。（2）减小沉陷量一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量的50％，如以密实砂或其他建筑材料代替上部软弱土层，就可以减小这部分的沉降量。砂垫层或其他垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层的压力较小，这样也会相应减小下卧土层的沉降量。

（3）加速软弱土层的排水固结（4）防止冻胀因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象，因此可以防止寒冷地区土中的冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。（5）消除膨胀土的胀缩作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时也是不同的，对膨胀土地基而言主要是消除膨胀土的脓缩作用。

3、垫层材料的选用（1）砂石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，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。

（2）粉质粘土土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖材料。当含有碎石时，粒径不宜大于50mm。（3）灰土灰土的体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒直径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒粒径不得大于5mm。

（4）粉煤灰可用于道路、堆场和小型建筑物、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3—0.5m。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。（5）矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑物、构筑物地基。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。

4、垫层设计（1）垫层厚度的确定垫层厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并结合式

对于矩形基础进行垫层厚度设计计算时，一般是先根据初步拟定的厚度，再用公式进行复核。垫层厚度一般不宜大于3m，如果厚度太大，则施工困难；也不宜小于o．5m，厚度太小则垫层的作用不明显。

（2）垫层宽度确定垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡确定垫层顶面宽度，整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。

3、垫层承载力的确定经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善，垫层的承裁力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时，可按下表选用，并应验算下卧层的承载力。

例题：某五层砖石混合结构的住宅建筑，墙下为条形基础，宽B＝1.2m，埋深d=1m，上部建筑物作用于基础上的荷载F=150kN/m。地基土表层为粉质粘土，厚h=1m，重度γ＝1117.8kN/m3；第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度＝17.5kN/m3，含水率w＝55％；第三层为密实砂砾石。地下水距地表面为1m。因地基土比较软弱，不能承受上部建筑荷载，试设计砂垫层的厚度和宽度。（回归修正系数Ψf＝0.9，承载力基本值为60kPa）（承载力修正系数ηb＝0，ηd＝1.1）（应力扩散角θ=30°，z/B0.5）（基础及其上填土平均重度γ=20kN/m。）3G

答：（1）假定砂垫层的厚度z＝1.6m，并要求分层碾压夯实，干密度达到大于1.6g/cm（2）砂垫层厚度验算3；则应力扩散角θ=30°。基础底面平均压力设计值砂垫层底面的附加应力（条形基础）

砂垫层底面的自重应力地基承载力标准值地基承载力设计值地基稳定性故满足稳定性要求，且较经济，砂垫层厚度确定。

（3）确定砂垫层的底宽砂垫层底宽可两边各加宽20cm。（4）绘制砂垫层剖面图

4、垫层材料的选用（1）砂石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