换填垫层法--课件

地基处理地基处理地基处理地基处理2.12.1概述概述2.22.2土的压实原理土的压实原理2.32.3换填垫层设计换填垫层设计2.42.4垫层碾压施工垫层碾压施工2.42.4质量检验质量检验主要内容地基处理地基处理软土软土2.1 概述概述1 1将基础底面下处理范围内将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去的软弱土层部分或全部挖去当软弱土地基的承载力和变形满足当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求不了建筑物的要求,怎么办？怎么办？软弱土层的软弱土层的厚度不大厚度不大2 2分层换填强度较大的砂、分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料能稳定、无侵蚀性等材料3 3并压（夯、振）实至要求的密实度并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法。为止，这种地基处理方法称为换填法。地基处理地基处理通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素，地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常宜控制在宜控制在3 3米以内。但也不应小于米以内。但也不应小于0.50.5米米，因为垫层太薄，则换，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地，土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地，一般坑壁可直立或边坡稳定时，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在处理深度可限制在5 5米以内。米以内。“软弱土层的厚度不大软弱土层的厚度不大”-到底是多少米？在实际工程到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？中，什么情况下优先选用该法？适用性：适用性：哈哈 哈，问题哈，问题来了来了垫层太薄，换土垫层的作垫层太薄，换土垫层的作用不明显用不明显地基处理地基处理根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，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。软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。基本原理：基本原理：2.1 概述概述1.1.提高地基承载力提高地基承载力-采用抗剪强度较高的填筑材采用抗剪强度较高的填筑材料料2.2.减小沉降量减小沉降量-密实，垫层对应力的扩散作用密实，垫层对应力的扩散作用3.3.加速软弱土的排水固结加速软弱土的排水固结-绕基础排水，增加了绕基础排水，增加了排水面，使基础下的空隙水压力迅速消散。排水面，使基础下的空隙水压力迅速消散。4.4.防止冻胀，空隙大，减小了毛细管现象防止冻胀，空隙大，减小了毛细管现象5.5.消除膨胀土的胀缩作用消除膨胀土的胀缩作用-干湿循环干湿循环6 6，消除湿陷性黄土的湿陷作用，消除湿陷性黄土的湿陷作用地基处理地基处理垫层的分类垫层的分类垫层的分类垫层的分类P27P27根据换填材料的不同可分为：根据换填材料的不同可分为：(4)(4)粉煤灰粉煤灰(7)(7)土工合成材料土工合成材料(5)(5)矿渣矿渣(6)(6)其他工业废渣其他工业废渣（1 1）砂石）砂石(2)(2)粉质粘土粉质粘土 (3)(3)灰土灰土6PPT课件课件地基处理地基处理p垫层材料选用垫层材料选用-砂石砂石 砂石垫层材料宜选用质地坚硬的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂砂石垫层材料宜选用质地坚硬的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂、或石屑（粒径小于、粗砂、中砂、或石屑（粒径小于2mm2mm的部分不应超过总重的的部分不应超过总重的45%45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm0.075mm的部分不应超过总重的的部分不应超过总重的9%9%）时，）时，应掺入不少于总重的应掺入不少于总重的30%30%的碎石或卵石。的碎石或卵石。砂砂石石的的最最大大粒粒径径不不宜宜大大于于50mm50mm。对对湿湿陷陷性性黄黄土土地地基基，不得选用砂石等渗水材料不得选用砂石等渗水材料。地基处理地基处理(2)(2)粉质粘土粉质粘土 土料中有机质含量不得超过土料中有机质含量不得超过5%5%，亦不得含有冻土或膨胀，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm50mm。用于湿陷性黄土或。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块地基处理地基处理(3)(3)灰土灰土体体积积配配合合比比宜宜为为2:82:8或或3:73:7。土土料料宜宜用用粉粉质质粘粘土土，不不宜宜使使用用块块状状粘粘土土和和砂砂质质粘粘土土，不不得得含含有有松松软软杂杂质质，并并应应过过筛筛，其其颗颗粒粒粒粒径径不不得得大于大于15mm15mm。石灰宜用新鲜的消石灰石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒粒径不得大于，其颗粒粒径不得大于5mm5mm。地基处理地基处理(4)(4)粉煤灰粉煤灰 可用于道路、堆场、和小型建筑、构筑物的换填垫层。可用于道路、堆场、和小型建筑、构筑物的换填垫层。粉煤粉煤灰垫层上宜覆土灰垫层上宜覆土0.30.5m。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合放射作为建筑物垫层的粉煤灰应符合放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采用适当性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采用适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。地基处理地基处理(5)(5)矿渣矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣或不分级矿渣、混，可分为分级矿渣或不分级矿渣、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、构筑物地基。型建筑、构筑物地基。(6)(6)其他工业废渣其他工业废渣在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。地基处理地基处理土工格栅土工格栅土工格栅土工格栅 土工格室土工格室土工格室土工格室 三维土工网垫三维土工网垫三维土工网垫三维土工网垫(7)(7)土工合成材料土工合成材料 由由分分层层铺铺设设的的土土工工合合成成材材料料与与地地基基土土构构成成加加筋筋层层。所所用用土土工工合合成成材材料料的的品品种种与与性性能能及及填填土土的的土土类类应应根根据据工工程程特特性性和和地地基基土土条条件件，按按照照现现行行国国家家标标准准土土工工合合成成材材料料应应用用技技术术规规范范（GB50290-98GB50290-98）的要求，通过设计并进行现场试验后确定。）的要求，通过设计并进行现场试验后确定。地基处理地基处理淤泥修正后地基承载力特征值：淤泥修正后地基承载力特征值：给定的淤泥地基承载力特征值；给定的淤泥地基承载力特征值；软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度；软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度；软弱下卧层以上埋深。软弱下卧层以上埋深。地基处理地基处理土的加权平均重度土的加权平均重度设第第i层土的重度为层土的重度为 ，厚度为，厚度为则这则这i层的加权平均重度为层的加权平均重度为 二二三三第第i层层第一层第一层地面地面地基处理地基处理土的各种重度土的各种重度 重度又称为容重、体积重量。土的重度通常是指土的天然重度，即单位体积中土颗粒所受的重的天然重度，即单位体积中土颗粒所受的重力力,是土的有效密度与重力加速度的乘积是土的有效密度与重力加速度的乘积.地下水位以上地下水位以上土土的的重重度度地下水位以下地下水位以下土的重度土的重度=有效重度有效重度有效重度有效重度=土的重度土的重度-浮力（水的重度）浮力（水的重度）地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m某某某某条形条形条形条形基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为基础，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为50kPa,50kPa,试按试按试按试按理论公式确定修正后的承载力特征值。理论公式确定修正后的承载力特征值。理论公式确定修正后的承载力特征值。理论公式确定修正后的承载力特征值。解：解：解：解：地基处理地基处理例：例：例：例：解：解：解：解：某条形基础，宽度某条形基础，宽度某条形基础，宽度某条形基础，宽度1.6m1.6m，受轴心荷载，受轴心荷载，受轴心荷载，受轴心荷载F Fk k=300kN/m,=300kN/m,基基基基础埋深础埋深础埋深础埋深1m,1m,垫层厚度为垫层厚度为垫层厚度为垫层厚度为0.95m0.95m，垫层及回填材料为中，垫层及回填材料为中，垫层及回填材料为中，垫层及回填材料为中砂，砂，砂，砂，地基处理地基处理问题：持力层持力层软弱下卧层软弱下卧层承载能力承载能力验算验算基底反力基底反力承载力承载力确定地基承载力确定地基承载力的目的的目的?地基处理地基处理问题：垫层（被置换）垫层（被置换）下卧层下卧层垫层底垫层底反力反力承载力承载力确定地基承载力确定地基承载力的目的的目的?软弱下卧层软弱下卧层承载力验算承载力验算地基处理地基处理地基承载力验算持力层承载力验算持力层承载力验算软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算地基处理地基处理地基承载力验算荷载荷载-基底反力基底反力 pk k地基承载力特征值地基承载力特征值 fa地基处理地基处理问题问题：实际工程中，事先知道基底实际工程中，事先知道基底尺寸吗？尺寸吗？地基处理地基处理FdG持力层持力层下卧层下卧层强度要求：地基承载力 pkfa地基处理地基处理gkNkdpkNk：作用在基础顶面的荷：作用在基础顶面的荷载效应标准组合值，载效应标准组合值，kNA：基底面积，：基底面积，m2；Alb，一般一般l/b=1.02.0；地基处理地基处理gk：基础自重和基础上的土重，基础自重和基础上的土重，kN。对于一般实体基础，可取：。对于一般实体基础，可取：G：基础及回填土的：基础及回填土的平均重度，平均重度，一般取一般取20kN/m3d：基础的平均埋深（室内外基础的平均埋深（室内外地坪与基底高度差的平均值），地坪与基底高度差的平均值），m地基处理地基处理问题：垫层（被置换）垫层（被置换）下卧层下卧层垫层底垫层底反力反力承载力承载力确定地基承载力确定地基承载力的目的的目的?软弱下卧层软弱下卧层承载力验算承载力验算地基处理地基处理垫层底面处垫层底面处的附加应力的附加应力垫层底面处的垫层底面处的自重应力自重应力垫层底面软弱土层垫层底面软弱土层经深度修正后的地经深度修正后的地基承载力的特征值基承载力的特征值一般根据一般根据垫层底面底面处土的自重土的自重应力与附加力与附加应力之和不力之和不超超过同一同一标高高处软弱土弱土层（经深度修正后）的承深度修正后）的承载力特征力特征值确定确定:1 1 1 1、垫层厚度：、垫层厚度：、垫层厚度：、垫层厚度：按下按下卧层卧层的承的承载力载力确定确定地基处理地基处理z z z zd d d d回填土回填土砂垫层砂垫层b b b b(1)(1)垫层厚度的确定垫层厚度的确定按下按下卧层卧层的承的承载力载力确定确定地基处理地基处理问题：pz 荷载作用下垫层底面处的附件应力荷载作用下垫层底面处的附件应力地基处理地基处理(1)(1)垫层厚度的确定垫层厚度的确定地基处理地基处理gkNkdpkNk：作用在基础顶面的荷作用在基础顶面的荷载效应标准组合值，载效应标准组合值，kNA：基底面积，：基底面积，m2；Alb，条形基础条形基础l=1m；地基处理地基处理gk：基础自重和基础上的土重，基础自重和基础上的土重，kN。对于一般实体基础，可取：。对于一般实体基础，可取：G：基础及回填土的：基础及回填土的平均重度，平均重度，一般取一般取20kN/m3d：基础的平均埋深（室内外基础的平均埋深（室内外地坪与基底高度差的平均值），地坪与基底高度差的平均值），m地基处理地基处理地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m解：解：解：解：某某某某条形条形条形条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为土，承载力特征值为土，承载力特征值为土，承载力特征值为50kPa,50kPa,求荷载作用下基础底面处的附求荷载作用下基础底面处的附求荷载作用下基础底面处的附求荷载作用下基础底面处的附件应力值。件应力值。件应力值。件应力值。地基处理地基处理计算位置计算位置Fk pkdz pcz软土软土pz平均平均压力压力按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算条形条形条形条形基础基础基础基础地基处理地基处理计算位置计算位置Fk pkdz pcz软土软土Es1Es2pz平均平均压力压力按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算按照扩散系数法计算矩形矩形矩形矩形基础基础基础基础地基处理地基处理条形基础：条形基础：矩形基础矩形基础：换填垫层的厚度不宜小于换填垫层的厚度不宜小于0.5m0.5m，也不宜大于，也不宜大于3m3m。以上两式中以上两式中 l l、b b 分别为矩形基础长度和宽度；分别为矩形基础长度和宽度；z z 基础底面至软弱土层顶面的距离；基础底面至软弱土层顶面的距离；应力扩散角，常见的垫层应力扩散角按表应力扩散角，常见的垫层应力扩散角按表3.33.3确定。确定。地基处理地基处理 应力扩散角 众所周知，众所周知，基础承受上部传来的荷载并将荷载传递给地基基础承受上部传来的荷载并将荷载传递给地基持力层，地基持力层就担负起承担并逐渐分散均匀地传给持力层，地基持力层就担负起承担并逐渐分散均匀地传给地壳的责任。地壳的责任。这个逐渐分散的方式就是这个逐渐分散的方式就是扩散扩散，扩散的扩散的规律是按照一定的角度往下逐渐扩大范围规律是按照一定的角度往下逐渐扩大范围，这个扩散角度，这个扩散角度大小与基础材料的弹性模量与持力层的压缩模量有关、与大小与基础材料的弹性模量与持力层的压缩模量有关、与持力层土的内摩擦角有关。详见规范持力层土的内摩擦角有关。详见规范GB50007-2002.GB50007-2002.地基处理地基处理z/b换填材料换填材料中、粗、砾、碎中、粗、砾、碎石土、石屑石土、石屑粉质粘土、粉质粘土、粉煤灰粉煤灰灰土灰土0.250.50203062328 压力扩散角压力扩散角 注：注：1 1、当、当Z/b0.25Z/b0.25时，除灰土外，其余材料均取时，除灰土外，其余材料均取=0=0；2 2、当、当0.25Z/b0.500.25Z/b0.50时，可内插求得。时，可内插求得。计算时，先假设一个垫层的厚度，验算。如不合要求，计算时，先假设一个垫层的厚度，验算。如不合要求，则改变厚度，重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的则改变厚度，重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的厚度为厚度为1 12m2m左右，过薄的垫层左右，过薄的垫层(0.5m)(3m)(3m)则施工较困难。则施工较困难。地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m某某某某条形条形条形条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为80kPa,80kPa,求荷载作用下软弱下卧求荷载作用下软弱下卧求荷载作用下软弱下卧求荷载作用下软弱下卧层顶面处的附件应力值。层顶面处的附件应力值。层顶面处的附件应力值。层顶面处的附件应力值。解：解：解：解：地基处理地基处理软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算计算位置计算位置Nk pkdz pcz软土软土pz平均平均压力压力作用在软弱下卧层顶作用在软弱下卧层顶作用在软弱下卧层顶作用在软弱下卧层顶面处的附加压力面处的附加压力面处的附加压力面处的附加压力作用在软弱下卧层作用在软弱下卧层作用在软弱下卧层作用在软弱下卧层顶面处的自重应力顶面处的自重应力顶面处的自重应力顶面处的自重应力经过深度修正的地基经过深度修正的地基经过深度修正的地基经过深度修正的地基承载力特征值承载力特征值承载力特征值承载力特征值地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m某某某某条形条形条形条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为50kPa,50kPa,求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面处土的自重压力。处土的自重压力。处土的自重压力。处土的自重压力。并验算垫层下卧层的强度。并验算垫层下卧层的强度。并验算垫层下卧层的强度。并验算垫层下卧层的强度。解：解：解：解：满足要求满足要求地基处理地基处理(2)(2)垫层宽度的确定垫层宽度的确定 垫层底面的宽度应垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散满足基础底面应力扩散和和防止垫层向防止垫层向两侧挤出两侧挤出的要求。可按下式进行计算或根据当地经验确定。的要求。可按下式进行计算或根据当地经验确定。垫垫层层顶顶面面宽宽度度可可从从垫垫层层底底面面两两侧侧向向上上，按按基基坑坑开开挖挖期期间间保保持持边边坡坡稳稳定定的的当当地地经经验验放放坡坡确确定定，垫垫层层顶顶面面每每边边超超出出基基础础底边不宜小于底边不宜小于300mm300mm。地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m解：解：解：解：某某某某条形条形条形条形基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥基础，垫层及回填材料为中砂，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为质土，承载力特征值为50kPa,50kPa,求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面求荷载作用下垫层底面的宽度。的宽度。的宽度。的宽度。地基处理地基处理(3)(3)垫层承载力的确定垫层承载力的确定 由由于于理理论论计计算算方方法法尚尚不不够够完完善善，垫垫层层的的承承载载力力宜宜通通过过现现场场试试验验确确定定，当当无无试试验验资资料料时时，可可按按表表3.23.2采采用用，并并应应进进行行下卧层承载力的验算。下卧层承载力的验算。换填材料换填材料承载力特征值承载力特征值fak/kPa碎石、卵石碎石、卵石200300土夹石土夹石150200砂夹石砂夹石200250中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾150200粉质粘土粉质粘土130180石屑石屑120150矿渣矿渣200300灰土灰土200250粉煤土粉煤土120150地基处理地基处理 (4)(4)沉降计算沉降计算 垫层地基的变形等于垫层自身的变形量垫层地基的变形等于垫层自身的变形量 s s1 1 与下卧土层的与下卧土层的变形量变形量s s2 2之和，可按下式进行计算：之和，可按下式进行计算：垫垫层层下下卧卧层层的的变变形形量量s s2 2 可可按按现现行行国国家家标标准准建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范（GB50007GB5000720122012）的的有有关关规规定定计计算算。下下卧卧层层顶顶面面承承受受换换填填材材料料本本身身的的压压力力超超过过原原天天然然土土层层压压力力较较多多的的工工程程，地地基基下下卧卧层层将将产产生生较较大大的的变变形形。如如工工程程条条件件许许可可，宜宜尽尽早早换换填填，以以使由此引起的大部分地基变形在上部结构施工之前完成。使由此引起的大部分地基变形在上部结构施工之前完成。地基处理地基处理 垫层地基的沉降垫层地基的沉降（1 1）粗粒换填料而言，垫层地基变形可仅考虑下卧层的变形）粗粒换填料而言，垫层地基变形可仅考虑下卧层的变形（2 2）细粒料垫层，应计算垫层自身变形，其模量根据试验或经验确定）细粒料垫层，应计算垫层自身变形，其模量根据试验或经验确定 垫层自身的变形垫层自身的变形 软弱下卧层的变形软弱下卧层的变形 注意注意地基处理地基处理1.0m1.2m1.5m书上例题书上例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，上某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，上部建筑物作用于基础的荷载每米部建筑物作用于基础的荷载每米120kN120kN，基础的平均重度为，基础的平均重度为20kN/m20kN/m。地基土表层为粉质粘土，厚地基土表层为粉质粘土，厚1m1m，重度为，重度为17.5kN/m17.5kN/m，第二层为淤泥，第二层为淤泥质粘土，厚质粘土，厚15m15m，重度为，重度为17.8kN/m17.8kN/m，地基承载力特征值为，地基承载力特征值为50kPa,承承载力修正系数第三层为密实的砂砾石载力修正系数第三层为密实的砂砾石,地下水距地表为地下水距地表为1m.因为地基因为地基土较软弱土较软弱,不能承受建筑物的荷载不能承受建筑物的荷载,试设计砂垫层试设计砂垫层.地基处理地基处理砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.5m1.5m【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为1.5m,垫层材料采用粗砂，查表垫层材料采用粗砂，查表3.2得承载力特征值为得承载力特征值为150kPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:(4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:一、设计基础，不要求掌握一、设计基础，不要求掌握二、设计垫层二、设计垫层三、求三、求Pcz地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(6)垫层底面以上土的加权平均重度垫层底面以上土的加权平均重度:垫层底面的埋深垫层底面的埋深:砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.5m1.5m四、求四、求Pz五、求五、求faz地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:(8)确定垫层的底宽确定垫层的底宽:则满足要求则满足要求砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.5m1.5m六、验算强度六、验算强度七、确定垫层宽度七、确定垫层宽度地基处理地基处理假设砂垫层的厚度为1.0m假设砂垫层的厚度为2.0m满足承载力的要求吗满足承载力的要求吗？地基处理地基处理【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为1.0m,垫层材料采用粗砂，查表垫层材料采用粗砂，查表3.2得承载力特征值为得承载力特征值为150KPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:m (4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:取取b=1.2m变小变小砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.01.0m m地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(6)下卧层顶面上土的加权平均重度下卧层顶面上土的加权平均重度:垫层底面的埋深垫层底面的埋深:变大变大变小变小砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.01.0m m地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:不满足要求，需增大垫层厚度进行试算不满足要求，需增大垫层厚度进行试算变小变小砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为1.01.0m m地基处理地基处理【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为2.0m,垫层材料采用粗砂，查表垫层材料采用粗砂，查表3.2得承载力特征值为得承载力特征值为150KPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:(4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:取取b=1.2m变大变大砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为2.02.0m m地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(6)下卧层顶面上土的加权平均重度下卧层顶面上土的加权平均重度:垫层底面的埋深垫层底面的埋深:变小变小变大变大砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为2.02.0m m地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:(8)确定垫层的底宽确定垫层的底宽:则满足要求则满足要求变大变大变大变大砂垫层的厚度为砂垫层的厚度为2.02.0m m地基处理地基处理假设基础的宽度为1.0m，假设基础的宽度为1.4m，满足承载力的要求吗？地基处理地基处理【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为1.5m,垫层材料采用粗砂，查表垫层材料采用粗砂，查表3.2得承载力特征值为得承载力特征值为150KPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:m (4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:取取b=1.0m基础的宽度为基础的宽度为1.01.0m m不变不变地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(6)下卧层顶面上土的加权平均重度下卧层顶面上土的加权平均重度:垫层底面的埋深垫层底面的埋深:变大变大变大变大不变不变不变不变基础的宽度为基础的宽度为1.01.0m m地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:则不满足要求，需增大基础宽度进行试算。则不满足要求，需增大基础宽度进行试算。不变不变变大变大基础的宽度为基础的宽度为1.01.0m m地基处理地基处理【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为1.5m,垫层材料采用粗砂，查表垫层材料采用粗砂，查表3.2得承载力特征值为得承载力特征值为150KPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:(4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:取取b=1.4m不变不变基础的宽度为基础的宽度为1.41.4m m地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(6)下卧层顶面上土的加权平均重度下卧层顶面上土的加权平均重度:垫层底面的埋深垫层底面的埋深:变小变小变小变小不变不变不变不变基础的宽度为基础的宽度为1.41.4m m地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:(8)确定垫层的底宽确定垫层的底宽:则满足要求则满足要求不变不变变小变小基础的宽度为基础的宽度为1.41.4m m地基处理地基处理 zbz/bPczPzPcz+Pzfaz是否满足1.51.21.2529.242.071.273.4满足1.01.20.8325.3-3.952.3+10.377.6+6.4 70.0-3.4 不满不满足足2.01.21.6733.4+4.2 35-7 68.4-2.8 77.5+4.1 满足1.51.01.5029.244.9+2.9 74.1+2.9 73.4不满不满足足1.51.41.0429.239.4-2.6 68.6-2.6 73.4满足变垫层厚度和基础宽度下各参数汇总表变垫层厚度和基础宽度下各参数汇总表66PPT课件课件地基处理地基处理例：例：例：例：某条形基础，宽度某条形基础，宽度某条形基础，宽度某条形基础，宽度1.6m1.6m，受轴心荷载，受轴心荷载，受轴心荷载，受轴心荷载N Nk k=150kN/m,=150kN/m,基基基基础埋深础埋深础埋深础埋深1m,1m,垫层厚度为垫层厚度为垫层厚度为垫层厚度为1.1m1.1m，回填材料回填材料回填材料回填材料为杂填土，垫为杂填土，垫为杂填土，垫为杂填土，垫层下为淤泥质土，承载力特征值为层下为淤泥质土，承载力特征值为层下为淤泥质土，承载力特征值为层下为淤泥质土，承载力特征值为80kPa,80kPa,试验算软弱试验算软弱试验算软弱试验算软弱下卧层的强度。下卧层的强度。下卧层的强度。下卧层的强度。计算计算3.11.0m1.6m1.1m地基处理地基处理计算计算3.2 书书P30，7某中学一幢教学楼，采用砌体结构条形基础。作某中学一幢教学楼，采用砌体结构条形基础。作用在基础顶面竖向荷载为用在基础顶面竖向荷载为130kN/m130kN/m。地基土层情。地基土层情况：表层为素填土，重度为况：表层为素填土，重度为17.5kN/m17.5kN/m，层厚，层厚1.3m;1.3m;第二层为淤泥质土，重度为第二层为淤泥质土，重度为17.8kN/m17.8kN/m，地，地基承载力特征值为基承载力特征值为75kPa75kPa，厚，厚6.5m6.5m，地下水位深，地下水位深1.3m1.3m。设计教学楼的砂垫层。设计教学楼的砂垫层。怎么画图？怎么画图？请试着画出请试着画出地基处理地基处理1.3m计算计算3.2 书书P30，7某中学一幢教学楼，采用砌体结构条形基础。作用在基础顶面竖某中学一幢教学楼，采用砌体结构条形基础。作用在基础顶面竖向荷载为向荷载为130kN/m30kN/m。地基土层情况：表层为素填土，重度为。地基土层情况：表层为素填土，重度为17 17.5kN/m.5kN/m，层厚，层厚1.3m1.3m;第二层为淤泥质土，重度为第二层为淤泥质土，重度为17.8kN/m17.8kN/m，地基，地基承载力特征值为承载力特征值为75kPa，厚，厚6.5m6.5m，地下水位深，地下水位深1.3m。设计教学楼。设计教学楼的砂垫层的厚度。的砂垫层的厚度。地基处理地基处理【解解】:(1)先假设砂垫层的厚度为先假设砂垫层的厚度为1.5m,垫层材料采用粗砂，得承垫层材料采用粗砂，得承载力特征值为载力特征值为150KPa。(2)基础的宽度为：基础的宽度为：(3)粗砂厚度粗砂厚度:m 取取b=1.2m(4)垫层地面处土的自重应力垫层地面处土的自重应力:作业作业7 7地基处理地基处理(5)垫层地面的附加应力垫层地面的附加应力:(5)确定砂垫层的底宽确定砂垫层的底宽:下卧层顶面上土的加权平均重度下卧层顶面上土的加权平均重度:(6)垫层底面的埋深垫层底面的埋深:作业作业7 7地基处理地基处理下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：下卧层淤泥修正后的地基承载力特征值：(7)验算下卧层的强度验算下卧层的强度:(8)确定垫层的底宽确定垫层的底宽:则满足要求则满足要求作业作业7 7则取垫层底宽则取垫层底宽3.0m地基处理地基处理课后作业：课后作业：P30 习题习题6地基处理地基处理2.3 垫层碾压施工 当当粘粘性性土土的的土土样样含含水水量量较较小小时时，其其粒粒间间引引力力较较大大，在在一一定定的的外外部部压压实实功功能能作作用用下下，如如不不能能有有效效地地克克服服引引力力而而使使土土粒粒相相对对移移动动，这这时时压压实实效效果果就就比比较较差差。当当增增大大土土样样含含水水量量时时，结结合合水水膜膜逐逐渐渐增增厚厚，减减小小了了引引力力，土土粒粒在在相相同同压压实实功功能能条条件件下下易易于于移移动动而而挤挤密密，所所以以压压实实效效果果较较好好。但但当当土土样样含含水水量量增增大大到到一一定定程程度度后后，孔孔隙隙中中就就出出现现了了自自由由水水，结结合合水水膜膜的的扩扩大大作作用用就就不不大大了了，因因而而引引力力的的减减少少不不显显著著，此此时时自自由由水水填填充充在在孔孔隙隙中中，从从而而产产生生了了阻阻止止土土粒粒移移动动的的作作用用，所所以以压压实实效效果果又又趋趋下下降降，因因而而设设计计时时要选择一个要选择一个“最优含水量最优含水量”p 压实机理 地基处理地基处理 在工程实践中，对垫层的碾压质量进行检验，要求获得在工程实践中，对垫层的碾压质量进行检验，要求获得填土的最大干密度填土的最大干密度dmaxdmax，它可通过室内击实试验确定：，它可通过室内击实试验确定：p 室内基实试验 相同的压实功能对于相同的压实功能对于不同不同土料土料的压实效果并不完全相的压实效果并不完全相同，同，粘粒含量较多的土，土粘粒含量较多的土，土粒间的引力就越大，只有在粒间的引力就越大，只有在比较大的含水量时，才能达比较大的含水量时，才能达到最大干密度的压实状态，到最大干密度的压实状态，如图如图2-32-3中的粉质粘土和粘中的粉质粘土和粘土。土。干密度d(g/cm3)含水量w（%）粘土粉质粘土粗砂2.21.81.92.02.11.76210141822图2-3 各种土的击实曲线地基处理地基处理如果如果改变压实功能改变压实功能，曲线的，曲线的基本形状不变，但其最大干基本形状不变，但其最大干密度位置却发生移动，随着密度位置却发生移动，随着压实功能的增大，曲线向上压实功能的增大，曲线向上方移动，亦即在加大压实功方移动，亦即在加大压实功时，最大干密度增大，而最时，最大干密度增大，而最优含水量却减少。优含水量却减少。因为压实功能愈大，则更容因为压实功能愈大，则更容易克服粒间引力，所以在较易克服粒间引力，所以在较低含水量下可达到更大的密低含水量下可达到更大的密实度。实度。图2-4 不同压实功能的击实曲线N=18N=25N=29干密度d(g/cm3)含水量w（%）1.41.61.71.81.501015N=3620地基处理地基处理 室内击实试验是土样在有侧限的击实筒内进行试验，因此室内击实试验是土样在有侧限的击实筒内进行试验，因此不可能发生侧向位移，试验时力作用在有侧限体积的整个土体不可能发生侧向位移，试验时力作用在有侧限体积的整个土体上，且夯实均匀。现场施工的土料，土块大小不一，含水量和上，且夯实均匀。现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度又很难控制，实际压实土的均质性差。因此，铺填厚度又很难控制，实际压实土的均质性差。因此，对现场对现场土的压实，应以压实系数土的压实，应以压实系数c c（土的控制干密度（土的控制干密度d d与最大干密与最大干密度度dmaxdmax之比）与施工含水量（最优含水量）来进行控制之比）与施工含水量（最优含水量）来进行控制。图。图2-2-5 5为羊足碾（接触压力为羊足碾（接触压力170kPa170kPa）不同碾压遍数的工地试验结果与）不同碾压遍数的工地试验结果与室内击实试验结果的比较，说明用室内试验来模拟工地压实是室内击实试验结果的比较，说明用室内试验来模拟工地压实是可靠的，但可靠的，但施工参数如施工机械、虚铺土厚度、碾压遍数及填施工参数如施工机械、虚铺土厚度、碾压遍数及填筑含水量都必须由工地试验筑含水量都必须由工地试验确定。确定。地基处理地基处理1.641.671.701.731.76a粘土b粘土c粘土d粘土干密度d(g/cm3)含水量w（%）1612201418图2-5 工地试验与室内击实试验比较a 碾压6遍；b碾压12遍；c碾压24遍；d室内击实试验地基处理地基处理 为了将室内击实试验的结果用于设计和施工，必须研究室内为了将室内击实试验的结果用于设计和施工，必须研究室内击实试验和现场碾压的关系。所有施工参数如施工机械、铺筑击实试验和现场碾压的关系。所有施工参数如施工机械、铺筑厚度、碾压遍数及填筑含水量等都必须由厚度、碾压遍数及填筑含水量等都必须由工地试验确定工地试验确定。由于。由于现场条件终究与室内试验的条件不同，因而对现场应以压实系现场条件终究与室内试验的条件不同，因而对现场应以压实系数数c c与施工含水量进行控制与施工含水量进行控制。施工时先按设计挖掉要出处理的软弱土层，把基础底部土碾施工时先按设计挖掉要出处理的软弱土层，把基础底部土碾压密实后再压密实后再分层填筑分层填筑，并逐渐压密。，并逐渐压密。压实效果取决于被压实填压实效果取决于被压实填料的含水量和压实机械的能量。料的含水量和压实机械的能量。为保证有效压实质量，碾压速为保证有效压实质量，碾压速度要有所控制，平碾控制在度要有所控制，平碾控制在2.0km/h2.0km/h，羊足碾控制在，羊足碾控制在3.0km/h3.0km/h，振动碾控制在振动碾控制在2.0km/h2.0km/h。地基处理地基处理 1)1)砂砂垫垫层层施施工工中中的的关关键键:是是将将砂砂加加密密到到设设计计的的密密实实度度。加加密密的的方方法法常常用用的的有有振振动动法法 (包包括括平平振振、插插振振、夯夯实实)、水水撼撼法法和和碾碾压压法法等等(表表2-5-12-5-12-5-12-5-1)。这这些些方方法法要要求求在在基基坑坑内内分分层层铺铺砂砂，然然后后逐逐层层振振密密或或压压实实，分分层层的的厚厚度度视视振振动力的大小而定，一般为动力的大小而定，一般为151520cm20cm。每每层层铺铺筑筑厚厚度度不不超超过过表表2-5-12-5-12-5-12-5-1所所规规定定的的数数值值。分分层层厚厚度度可可用用样样桩桩控控制制。施施工工时时，应应将将下下层层的的密密实实度度经经检检验验合格后，方可进行上层施工。合格后，方可进行上层施工。一一一一 砂和砂石垫层施工砂和砂石垫层施工砂和砂石垫层施工砂和砂石垫层施工第二章第二章第二章第二章 换填法处理换填法处理换填法处理换填法处理 第五节第五节第五节第五节 垫层施工要点垫层施工要点垫层施工要点垫层施工要点 地基处理地基处理 2)2)铺铺筑筑前前，应应先先进进行行验验槽槽。浮浮土土清清除除，边边坡坡必必须须稳稳定定，防防止止塌塌土土。基基坑坑(槽槽)两两侧侧附附近近如如有有低低于于地地基基的的孔孔洞洞、沟沟、井井和墓穴，应在未做垫层前加以填实。和墓穴，应在未做垫层前加以填实。3)3)开开挖挖基基坑坑铺铺设设砂砂垫垫层层时时，必必须须避避免免扰扰动动下下卧卧软软弱弱土土层层的的表表面面。否否则则，坑坑底底土土的的结结构构在在施施工工前前就就遭遭到到破破坏坏，其其强强度度就就会会显显著著降降低低，以以致致在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下，将将会会产产生生很很大大的的附附加加沉沉降降。因因此此，基基坑坑开开挖挖后后应应及及时时回回填填，不不应应暴暴露露过过久久或或浸水，并防止践踏坑底。浸水，并防止践踏坑底。地基处理地基处理 4)砂砂、砂砂石石垫垫层层底底面面宜宜铺铺设设在在同同一一标标高高上上。如如果果深深度度不不同同时时，基基坑坑地地基基土土面面应应挖挖成成踏踏步步或或斜斜坡坡搭搭接接，各各分分层层搭搭接接位位置置应应错错开开0.51.0m的的距距离离，搭搭接接处处应应注注意意捣捣实实，施施工工应按先深后浅的顺序进行。应按先深后浅的顺序进行。5)人人工工级级配配的的砂砂石石垫垫层层，应应将将砂砂石石拌拌和和均均匀匀后后，再再进进行行铺填捣实。铺填捣实。6)捣捣实实砂砂石石垫垫层层时时，应应注注意意不不要要破破坏坏基基坑坑底底面面和和侧侧面面原原状状土土。尤尤其其是是对对基基坑坑下下灵灵敏敏度度大大的的地地基基土土，在在垫垫层层最最下下一一层层宜宜先先铺铺设设一一层层1520cm的的松松砂砂，只只用用木木夯夯夯夯实实，不不得得使使用振捣器，以免破坏基底土的结构。用振捣器，以免破坏基底土的结构。地基处理地基处理 7)7)采采用用细细砂砂作作为为垫垫层层的的填填料料时时，应应注注意意地地下下水水的的影影响响，且且不宜使用平振法、振捣法和水撼法。不宜使用平振法、振捣法和水撼法。8)8)水水撼撼法法施施工工时时，在在基基槽槽两两侧侧设设置置样样桩桩，控控制制铺铺砂砂厚厚度度，每每层层虚虚铺铺25cm25cm。铺铺好好后后，灌灌水水与与砂砂面面齐齐平平，然然后后用用钢钢叉叉插插入入砂砂中中振振摇摇十十几几次次，如如果果砂砂已已沉沉实实，便便将将钢钢叉叉拔拔出出，在在相相距距10m10m处处重重新新插插入入摇摇撼撼，直直至至这这一一层层全全部部结结束束，经经检检查查合合格格后后铺铺第第二二层层(不不合合格格时时需需要要再再插插撼撼)。每每铺铺一一次次、灌灌水水一一次次进进行行摇摇撼撼，直直至至设计标高为止。设计标高为止。地基处理地基处理 1.1.对对粉粉质质粘粘土土、灰灰土土、粉粉煤煤灰灰和和砂砂石石垫垫层层的的施施工工质质量量的的检检验验可可用用环环刀刀法法、贯贯入入法法、轻轻型型动动力力触触探探或或标标准准贯贯入入试试验验检检验验；对对砂砂石石、矿矿渣渣垫垫层层可可用用重重型型动动力力触触探探检检验验。并并均均应应通通过过现现场场试试验验以以设设计计压压实实系系数数所所对对应应的的贯贯入入度度为为标标准准检检验验垫垫层层的的施施工工质质量量。压压实实系系数数也也可可采采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。(1)(1)环刀法环刀法 (2)(2)贯入测定法贯入测定法 静力触探静力触探静力触探静力触探 轻型动力触探轻型动力触探轻型动力触探轻型动力触探 园锥重型动力触探园锥重型动力触探园锥重型动力触探园锥重型动力触探第二章第二章第二章第二章 换填法处理换填法处理换填法处理换填法处理 质量检验质量检验质量检验质量检验