地基处理第版换填垫层法

,地基处理,第二章 换填垫层法,地基处理,概述,1,换填垫层设计,2,垫层碾压施工,3,质量检验,4,5,7,2.1,概述,换填垫层法,换填垫层法,是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。,换填垫层法适用于,浅层软弱地基,及,不均匀地基,的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为,垫层法,和,褥垫法,。,垫层法,通常指当,软弱土地基的承载力,和,变形,满足不了建（构造、）筑物的要求，而,软弱土层的厚度又不很大,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、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度。它包括,低洼地域筑高,（平整场地）或,堆填筑高,（道路路基）。,垫层法,砂石垫层施工,三合土垫层施工,提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀,消除地基的湿陷性和胀缩性,垫层作用,沉降,承载力不足,适用范围,建筑地基处理技术规范,(JGJ79-2012),中规定：垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等,浅层软弱地基,及不均匀地基的处理。,淤泥,湿陷性黄土,褥垫法,是将,基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，,换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。褥垫法是我国近年来在处理山区不均匀的岩土地基中常采用的简便易行又较为可靠的方法。,褥垫法,2.2,换填垫层设计,砂（砂石、碎石、粉煤灰、矿渣）垫层设计,一般要求,：既,要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要满足建筑物地基强度和变形的要求，另外，还要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出增加沉降，同时还应尽量做到经济合理。,主要内容,：确定垫层的合理,厚度和宽度,。应根据建（构）筑物体形、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等综合考虑。,(1),垫层厚度的确定,根据需置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定,条形基础：,矩形基础,：,换填垫层的厚度不宜小于,0.5m,，也不宜大于,3m,。,条形基础：,矩形基础,：,b,矩形基础或条形基础底面的宽度,l,矩形基础底面的长度,p,k,相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值,p,c,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),；,垫层的压力扩散角,(),(2),垫层宽度的确定,垫层底面的宽度应满足基础底面,应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求,。,垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定，,垫层顶面每边超出基础底边不宜小于,300mm,。,(3),垫层承载力的确定,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,2-2,采用，并应进行下卧层承载力的验算。,施工方法,换填材料类别,压实系数,c,承载力特征值,f,ak,(,kPa,),碾压、振密或夯实,碎石、卵石,0.94,0.97,200,300,砂夹石,(,其中碎石、卵石占全重的,30%,50%),200,250,土夹石,(,其中碎石、卵石占全重的,30%,50%),150,200,中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾,150,200,粉质粘土,130,180,灰土,0.95,200,250,粉煤灰,0.90,0.95,120,150,石屑,0.94,0.97,120,150,矿渣,-,200,300,重锤夯实,土或灰土,0.93,0.95,150,200,压实系数,c,为土的控制干密度,d,与最大干密度,dmax,的比值,(4),沉降计算,垫层地基的变形等于垫层自身的变形量,s,1,与下卧土层的变形量,s,2,之和，可按下式进行计算：,s,基础沉降量（,mm,）；,s,1,垫层自身变形量（,mm,）；,s,2,压缩层厚度范围内（自垫层底面算起）各土层压缩变形之和（,mm,）。,p,基底平均有效压力,基底压力扩散系数。,注意事项：,碎石、卵石、砂夹石、砂和矿渣垫层，在地基变形计算中，可以忽略垫层自身部分的变形值,对于细粒材料的尤其是厚度较大的换填垫层，则应计入垫层自身的变形,垫层下卧层的变形量,s,2,可按现行国家标准,建筑地基基础设计规范,（,GB500072012,）的有关规定计算,【,例,2-1】,某四层混合结构，承重墙为,240mm,厚的砖墙，传至基础顶部的竖向力,F,k,=180kN/m,，地基的表层为,1.2m,厚的杂填土，,=,17.5kN/m,3,；其下为,7.8m,厚的淤泥，含水量,w,=50%,，承载力特征值,f,ak,=75kPa,。地下水位深度为,1.0m,，基础埋深,d,=0.8m,，试设计该墙基的砂垫层。,解：,1.,计算基础宽度,b,和基底附加压力,p,0,垫层材料选用中砂，查,建筑地基基础设计规范,（,GB50007-2012,）其,承载力特征值,f,ak,=200kPa,，,=18kN/m,3,，,=,10,kN/m,3,，宽度修正系数,b,=3.0,，深度修正系数,d,=4.4,，经深度修正后的地基承载力特征值为：,2.,确定垫层底面淤泥的承载力特征值,f,z,b,=1.0m9598%,III,级土石坝,c,9295%,工程上常采用,压实度,c,，作为填方压实密度控制的标准：,压实方法,（,1,）机械碾压法,平碾,羊足碾,蛙式夯,振动碾,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,工地试验确定,。,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数,c,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，把基础底部土碾压密实后再,分层填筑,，并逐渐压密。压实效果取决于被压实填料的含水量和压实机械的能量。,注意事项：,平板振动法是使用振动压实机来处理无,粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基,的一种方法。,（,2,） 平板振动法,重锤夯实法用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表,0.8m,以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。,（,3,） 重捶夯实法,吊环,1430,680,l,=1000,钢板,图,2-7,夯锤,三种方法的作用和原理及适用范围,处理方法,原理及作用,适用范围,机械碾压法,挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、灰土垫层、二灰垫层和素土垫层等。它可提高持力层的承载力，减少沉降量，消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性，防止土的冻胀作用以及改善土的抗液化性,常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基,重锤夯实法,一般适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填地基。,平板振动法,适用于处理无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基,铺填厚度：,垫层的施工方法、分层铺填厚度，每层压实遍数等宜通过试验确定。垫层的,分层铺填厚度,一般取,200,300mm,。,换填垫层法施工,三合土垫层施工,基坑排水：,除采用,水撼法,施工,砂垫层,外，换填垫层不得在,浸水条件下,施工，必要时应采用降低地下水位措施。,含水量：,粉质粘土和灰土垫层土料宜控制在,最优含水量,(,击实试验确定或按当地经验取用,),2%,的范围内。,施工顺序：,垫层底面如深度不同，基坑底土面应挖成,阶梯,或,斜坡搭接,，并按,先深后浅的顺序,进行垫层施工，搭接处应夯压密实。,1,换填垫层法,共,70,页,第,9,页,分段施工：,粉质粘土及灰土垫层不得在,柱基,、,墙角,及,承重窗间墙下接缝,。上下两层的缝距不得,500mm,。灰土应拌合均匀并当日铺填夯压，,3d,内不得受水浸泡。,1.3,换填垫层法施工,加筋材料铺设：,铺设时将土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；切忌曝晒或裸露；连结宜用,搭接法,、,缝接法,和,胶结法,。,砂石垫层的三边冲击碾分层压实,粘土垫层的振动碾分层压实,砂石垫层上的土工格栅铺设,共,70,页,第,10,页,（,1,）,垫层施工应根据不同的,换填材料,选择施工机械,。,粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊角碾，,中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯；,砂石等宜用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯；,矿渣宜采用平板振动器、平碾，也可采用振动碾。,施工要点,（,2,）,垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。,一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取,200300mm,（,3,）,粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量的范围内,（,4,）当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均部位时，应根据建（构）筑物对不均匀沉降的要求予以处理，并经检验合格后，方可铺筑垫层。,（,5,）,基坑开挖时，应避免坑底土层受扰动，可保留约,200mm,厚的土层暂不挖去，待铺筑垫层前再挖至设计标高,。,（,6,）换填垫层施工应注意基坑排水、除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时采用降低地下水位的措施,（,7,）垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成,阶梯状,或,斜坡,搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。,（,8,）铺设土工合同材料时，下铺地基土层应平整，防止土工合同材料被穿刺、顶破。铺设时应把土工合同材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用,搭接法,、,缝接法,和,胶结法,，并均应保证主要受力方向的连结强度不低于材料的抗拉强度。,（,9,）按褥垫所需的厚度开挖褥垫槽时，其底面宜凿成斜面，以协调地基的变形。为便于褥垫调整基础的沉降，基槽要稍大于基础宽度，并在基础周围与岩石之间涂上沥青。,2.4,质量检验,1.,对,粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层,的施工质量的检验,可用环刀法、贯入法、轻型动力触探或标准贯入试验检验,；,对砂石、矿渣垫层可用,重型动力触探检验,。并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。,(1),环刀法,(2),贯入测定法,静力触探,轻型动力触探,园锥重型动力触探,2.,垫层的施工质量检验必须,分层进行,。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。,3.,竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜,少于,3,点,；对于大型工程应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。,取样数量,环刀法：,大基坑每,50,100m,2,不少于,1,个点,基槽每,10,20m,不少于,1,个点，每个独立柱基不少于,1,个点。取样点位于每层厚度的,2/3,深度处。,贯入仪、动力触探：,每分层检验点的间距应小于,4m,。,环刀法测定换填地基土的湿密度,瑞雷面波法检测换填地基承载力,瑞雷波,(,面波,),检测是测试,地基、复合地基标贯值和,承载力的无损检测新技术,