任务4换填土施工

1、路基施工与维护铁路工务之22022-3-4任务任务1 1 排水固结法（排水固结法（砂井施工）砂井施工）1任务任务2 2 排水固结法（排水固结法（ 塑料排水板施工）塑料排水板施工）234任务任务3 3 砂桩法施工砂桩法施工任务任务4 4 换填法施工换填法施工项目 二 路基工程基本认识5任务任务5 5 CFG CFG桩施工桩施工基本概念基本概念了解简单计算了解简单计算施工检验问题施工检验问题：施工工艺进行原材料检验施工方法问题复合地基复合地基 砂桩砂桩 施工施工42022-3-4任务任务1 1 排水固结法（排水固结法（砂井施工）砂井施工）1任务任务2 2 排水固结法（排水固结法（ 塑料排水板施工）

2、塑料排水板施工）234任务任务3 3 砂桩法施工砂桩法施工任务任务4 4 换填法施工换填法施工项目 二 路基工程基本认识5任务任务5 5 CFG CFG桩施工桩施工编编号号 分分 类类 处处理理方方法法 原原理理及及作作用用 适适用用范范围围 1 碾压及夯实 重锤夯实法，机械碾压法，振动压实法，强夯法（动力固结） 利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基土压实，强夯则利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力，使土体动力固结密实 碎石、砂土、粉土、低饱和度的粘性土、杂填土等。对饱和粘性土可采用强夯法。 2 换土垫层 砂石垫层、素土垫层，灰土垫层，矿碴垫层 以砂石、素土、灰土和矿渣等强

3、度较高的材料，置换地基表层软弱土，提高持力层的承载力，减少沉降量 暗沟、暗塘等软弱土 地基 3 排水固结 天然地基预压，砂井预压，塑料排水板预压， 真空预压，降水预压 通过改善地基排水条件和施加预压荷载，加速地基的固结和强度增长，提高地基的稳定性，并使基础沉降提前完成 饱和软弱土层；对于渗透性很低的泥炭土，则应慎重 4 振密挤密 振冲挤密，灰土挤密桩，砂桩，石灰桩，爆破挤密 采用一定的技术措施，通过振动或挤密，使土体孔隙减少， 强度提高； 也可在振动挤密的过程中，回填砂、砾石、灰土、素土等，与地基土组成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量 松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄土 5 置换及拌入

4、振冲置换，深层搅拌， 高压喷射注浆，石灰桩等 采用专门的技术措施，以砂、碎石等置换软弱土地基中部分软弱土，或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与周边土组成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量 粘性土、冲填土、粉砂、细砂等 6 土工聚合物 土工膜、 土工织物、土工格栅等合成物 一种用于土工的化学纤维新型材料，可用于排水、隔离、反滤和加固补强等方面 软土地基、填土及陡坡填土、砂土 7 其 它 灌浆，冻结，托换技术，纠偏技术 通过独特的技术措施处理软弱土地基 根据建筑物和地基基础情况确定 软弱土地基处理方法分类表 任务任务4 4 换换 填填 法法 施工施工 任务4 换填施工

5、通过学习换填施工知识，能够承担以下工作任务：v (1)能根据地形地质条件，确定合理的换填施工方案。v (2)参与换填方案实施工作。1 1垫层分类和适用范围2 2换填勘察要点3 3换填垫层设计4.4.换填层施工5.5.质量检查6.6.质量问题本本任务学习内容任务学习内容 换填法换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。1 垫层分类和适用范围垫层材料垫层材料卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或

6、3:7工业废料：工业废料：粉煤灰，矿渣粉煤灰，矿渣 AB组土组土适用范围适用范围适用于适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土土及及暗沟、暗塘暗沟、暗塘等等浅浅层软弱地基和不均匀地基处层软弱地基和不均匀地基处理理 。土工合成材料、聚苯乙烯板块土工合成材料、聚苯乙烯板块详详见见P27表表2-1（注意点）（注意点）从定义中找，你能从定义中找，你能找到吗？找到吗？表2-1换填材料适用范围“浅层软弱地基浅层软弱地基” 与与“浅浅”-到底是多少米？在实际到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？工程中，什么情况下优先选用该法？ 适用性：适用性：哈

7、哈 哈，问题来了哈，问题来了地下水位高而需要采地下水位高而需要采用降水措施用降水措施坑壁放坡占地面积大坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护或需要基坑支护施工土方量大弃土多施工土方量大弃土多垫层太薄，则换垫层太薄，则换土垫层的作用也土垫层的作用也不显著不显著特点：特点：处理费用增高，处理费用增高，工期延长工期延长“浅层软弱地基浅层软弱地基” 与与“浅浅”-到底是多少米？在实际到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？工程中，什么情况下优先选用该法？ 适用性：适用性：哈哈 哈哈，答案来，答案来了了垫层分类回填材料砂垫层粉煤灰垫层粉质粘土垫层灰土垫层矿渣垫层AB组土 垫层土工合成材料垫层2换填

8、勘察要点 (1)查明不良土层的分布范围、深度。 (2)查明换填处理地段的地形、地质构成、地层结构、成因及物理力学性质，评价换填处理地段的承载力和抗滑稳定性，估算建筑物（构筑物）的沉降变形。 (3)查明地下水的埋藏条件、类型、最低最高水位、年变化幅度，对建筑材料的腐蚀性等。 (4)查明换填土料的来源、种类、规格、价格，评定换填材料对地下水环境的影响（岩土及矿渣等回填材料的放射性及氡浓度测定） (5)根据岩土工程条件、建筑工程的要求及材料的来源和种类等进行综合分析对比，提出合理的换填处理方案及施工方案。2换填勘察要点 (1)(1)查明不良土层的分布范围、查明不良土层的分布范围、深度。深度。 (2)

9、(2)查明换填处理地段的地形、查明换填处理地段的地形、地质构成、地层结构、成因及物地质构成、地层结构、成因及物理力学性质，评价换填处理地段理力学性质，评价换填处理地段的承载力和抗滑稳定性，估算建的承载力和抗滑稳定性，估算建筑物（构筑物）的沉降变形。筑物（构筑物）的沉降变形。 (3)(3)查明地下水的埋藏条件、类查明地下水的埋藏条件、类型、最低最高水位、年变化幅度，型、最低最高水位、年变化幅度，对建筑材料的腐蚀性等。对建筑材料的腐蚀性等。 (4)查明换填土料的来源、种类、规格、价格，评定换填材料对地下水环境的影响（岩土及矿渣等回填材料的放射性及氡浓度测定） (5)根据岩土工程条件、建筑工程的要求

10、及材料的来源和种类等进行综合分析对比，提出合理的换填处理方案及施工方案。换地换地的基的基本情本情况况换填材料的换填材料的基本要求基本要求3.1换土垫层作用换土垫层作用（1）提高地基的承载力（2）减少地基沉降量（3）加速软弱土层的排水固结（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用软土软土垫层垫层3换填垫层设计 设计原则设计原则：对垫层的设计，既要求有足够的厚：对垫层的设计，既要求有足够的厚度度z以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大宽度足够大宽度b以防止砂垫层向两侧挤出。以防止砂垫层向两侧挤出。换填垫层法换填垫层法 z软土软土垫层垫层建筑物地基设计的

11、基本要求：建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（稳定要求：荷载小于承载力（抗力抗力）变形要求：变形小于设计允许值变形要求：变形小于设计允许值 S S与土的强度有关与土的强度有关与土的压缩性有关与土的压缩性有关荷载过大超过地基承载力地基产生滑动破坏承载力要求地基土沉降、变形建筑物基础沉降和沉降差变形要求 设计内容u垫层厚度垫层厚度zu垫层宽度垫层宽度bu垫层压实度垫层压实度c垫层厚度的确定沉降计算 垫层宽度的确定 垫层承载力的确定 垫层设计垫层尺寸垫层尺寸(1)砂垫层的厚度设计 砂垫层厚度砂垫层厚度z应根据应根据砂垫层底面下卧层的承载砂垫层底面下卧层的承载力力及及建筑物对地基变形要

12、求建筑物对地基变形要求确定。确定。按下按下卧层卧层的承的承载力载力确定确定 b 回填土回填土b = b+2ztg dz：相应于相应于荷载效应标准组合荷载效应标准组合时时，垫层底面处垫层底面处的附加压力（的附加压力（kPa）； ：垫层底面处垫层底面处土的自重压力值（土的自重压力值（kPa）；）； faz：垫层底面处垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值经深度修正后的地基承载力特征值 （kPa）。）。p cazczzf 填填z cdczczz (2)各参数的计算各参数的计算ztgbbpcz2)(zcdcz填条形基础条形基础fz-经深度修正后的垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值经深度修正后的

13、垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值azczzf b 回填土回填土b = b+2ztg dzpp=(N+G)/A条形基础条形基础：（仅考虑宽度方向扩散仅考虑宽度方向扩散） 式中：式中：p：基础底面压力值（基础底面压力值（kPakPa）；）； p c：基础底面处土的自重压力值：基础底面处土的自重压力值（kPakPa）；）； b：基础底面宽度（：基础底面宽度（m m）；）；l：矩形基础底面长度（：矩形基础底面长度（m m）；）；：垫层压力扩散角。：垫层压力扩散角。u垫层底面处的附加压力值计算垫层底面处的附加压力值计算（按扩散角（按扩散角进行简化计算进行简化计算）p c（2-2）Z tan基底附

14、加压力基底附加压力zztgbbpcz2)(换填垫层法换填垫层法 u压力扩散角压力扩散角确定确定注：当时注：当时z/b0.25z/b0.25，除灰土取，除灰土取=28=28o o外，其余材料外，其余材料=0=0； 当当0.25z/b0.50.25z/b0.5时，时，可由内插法求得。可由内插法求得。压力扩散角压力扩散角(单位：度单位：度) 表表3-2(3)(3)砂垫层的承载力确定砂垫层的承载力确定a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载荷、标贯、触探）确定。荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控

15、制密实度在中密以上。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。b.对于按对于按建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特征值。征值。换填材料压实系数c承载力特征值fak/kPa碎石、卵石0.94-0.97200-300砂夹石（碎、卵石占30%-50%）200-250土夹石（碎、卵石占30%-50%）150-200中砂、粗砂、砾砂150-200粘性土和粉土（8IP1.5t/m。(2)砂垫

16、层厚度的验算：根据题意，基础底面平均砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均压力设计值为：压力设计值为：kPabGFP1202 . 12012 . 1120(3)砂垫层底面的附加应力计算砂垫层底面的附加应力计算: kPaz2 .5230tan122 . 1) 15 .17120(2 . 1kPacz3 .258 . 75 .17 (4)验算验算: 根据淤泥的含水量根据淤泥的含水量W=65%,查规范得查规范得:0=45kPa;因因深度大于深度大于3m,故不做修正故不做修正: kPa450kPakPaczZ455 .773 .252 .52这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为这说明所设计的

17、垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则，则:kPafkPaxczz83.7236.6576.3046.34(5)确定砂垫层的底宽确定砂垫层的底宽: b为mzbb2 .330tan7 .122 .1tan2 【例3-1】某工程地基为软弱地基，采用换填法处理，换填材料为砾砂，换填厚度为1Om。 已知该基础为条形基础，基础宽度为2.0 m，基础埋深位于地表下1.5 m，作用在基础上的荷载为：p=200 kN/m;自地面至6.0 m均为淤泥质土，其天然重度为17.6 kNlm3，饱和重度为19.7 kNlm3，承载力待征值ak =100 kPa，地下水位在地表下2.7 m。试求：1)作用于换填层底

18、部的附加应力值。 2)下卧层承载力能否满足要求。 【解】4. 1)作用于换填层底部的附加应力值。 2)下卧层承载力能否满足要求。 【解】1)作用于换填层底部的附加应力值计算由题可知：b=2 m;z=1.0m;d=l.5m;fak=100 kPa；因z/b=1/2，30基础底面处土的自重应力值： d.=yXd=17.61.5=26. 4(kPa) 基础底面处的平均应力值： pk一詈一警一loO(kPa) 则： 一6（pk -仃c）一2（100-26.4）=46. 7(kPa) oz=b+2ztan 0-2+21tan30. (2)下卧层承栽力能否满足要求 换填层底面处土的自重应力值：仃。=/X

19、(h+z) =17.62.5=44. o(kPa) 换填层底面处经深度修正后的地基承载力特征值可根据基本承载力特征值： faz一ak十T/dy (h+z)-0.5=100+217.6（1.5+1. 0-0.5)=170. 4(kPa) 吼十u。=46.7+44. 0=90. 7厶=170.4 kPa（合格）4换填层施工根据换填的范围进行施工放样，设置临时防排水设施，开工前对现场需处理的范围、深度进行复查，备足换填材料。对于需换填处理地段采用机械挖除换填深度内土层，直至高于设计换填深度3050 cm处，由人工清除剩余换填层，并达到设计高程。 采用自卸汽车将挖除的土方运至指定弃土场。 及时回填排水

20、问题 (1)(1)施工方法施工方法 回填前，应排除积水，防止地表水流入，以保证正常施工和避免边坡遭受冲刷。换填施工采用自卸汽车运输换填料进场，后倾法卸料，推土机进行初摊铺、平整，压路机碾压。避免自卸汽车直接驶上原位土层，对其造成扰动 换填部位开挖完成后，应及时回填。填料应符合路基所处部位的设计要求，填筑应分层进行并达到相应的压实标准。根据换填层路基所处部位进行相应的质量检验。不符合设计要求者，报监理单位确认后采取措施进行处理。换填完成后，应立即进行下道工序施工，以防雨水浸入。及时回填4换填层施工 (2)施工工艺 (3)施工要求 换填分层压实质量应根据换填料种类及换填路堤所处部位进行相应质量检测

21、控制。换填顶面高程、横坡应符合表2-5的要求。表2-5换填顶面高程、横坡允许偏差及检查要求 v 主要机具应根据工程所处的地质、地形条件，结合甲方对工程质量和工期要求等综合确定，具体如表2-6所示 (4)主要机具设备振动碾振动碾羊足碾蛙式夯柴油夯平碾蛙式夯v 人员组织应根据工程的复杂程度、机械设备数量、工期要求等综合安排，具体如表2-7所示。(5)人员组织5质量检查(1)换填所用的填料种类、质量、使用范围应符合设计要求。 检验数量：施工单位每换填10 000 m3时检查2组，每增加5000 m3 ，增加1组检验；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检验或10%乎行检验，且不得少于1组。 检验方

22、法：检查产品质量证明文件及抽样试验。(2)冻土地基基底换填时，含冰量大的冻土、泥炭应清除至弃土场或至少距路基坡脚20 m以外。挖除后应做好基坑边坡保温和加固工作。 检验数量：施工单位、监理单位对挖除部位的高程、厚度、宽度、边坡全部检查。 检验方法：观察、尺量。5质量检查(3)换填的深度和范围应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查表2-5中的所有项目。 检验方法：观察、尺量。5质量检查(4)换填地基的压实标准应符合设计要求。对路堤高度小于基床厚度的低路堤，设计需换填时，其换填后的地基压实质量（除块石类混合料外）应采用双指标控制，压实质量标准应符合表2-8规定；不同种类填料的控制指标应符合下列规定。v 细粒土和黏砂土，应采用压实系数和地基系数。v 砂类土（黏砂土除外）应采用相对密度和地基系数。v 砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数。v 块石类混合料，应