任务4换填土施工

路基施工与维护铁路工务之——22023/1/15任务1排水固结法（砂井施工）1任务2排水固结法（塑料排水板施工）234任务3砂桩法施工任务4换填法施工项目二路基工程基本认识5任务5CFG桩施工复合地基基本概念了解简单计算施工检验问题陈伏：施工工艺进行原材料检验施工方法问题复合地基

砂桩施工复习42023/1/15任务1排水固结法（砂井施工）1任务2排水固结法（塑料排水板施工）234任务3砂桩法施工任务4换填法施工项目二路基工程基本认识5任务5CFG桩施工复合地基软弱土地基处理方法分类表任务4换填法施工

任务4

换填施工通过学习换填施工知识，能够承担以下工作任务：(1)能根据地形地质条件，确定合理的换填施工方案。(2)参与换填方案实施工作。工作任务1垫层分类和适用范围2换填勘察要点3换填垫层设计4.换填层施工5.质量检查6.质量问题本任务学习内容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，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卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂素土灰土：灰土比2:8或3:7工业废料：粉煤灰，矿渣AB组土适用范围适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等浅层软弱地基和不均匀地基处理。土工合成材料、聚苯乙烯板块详见P27表2-1（注意点）从定义中找，你能找到吗？表2-1换填材料适用范围“浅层软弱地基”与“浅”----到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？适用性：哈哈，问题来了……处理厚度问题太深太浅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施工土方量大弃土多垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著特点：处理费用增高，工期延长“浅层软弱地基”与“浅”----到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？适用性：哈哈，答案来了……通常宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米垫层的分类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。讨论2．换填勘察要点

(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。换地的基本情况换填材料的基本要求3.1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垫层3换填垫层设计3.2砂垫层设计原则设计原则：对垫层的设计，既要求有足够的厚度z以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大宽度b′以防止砂垫层向两侧挤出。换填垫层法

z软土垫层建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（抗力）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压缩性有关地基承载力沉降计算（分层总和法）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

垫层厚度z垫层宽度b’垫层压实度λc3.2垫层设计的步骤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了解(1)砂垫层的厚度设计

砂垫层厚度z应根据砂垫层底面下卧层的承载力及建筑物对地基变形要求确定。按下卧层的承载力确定b回填土b=b+2ztgdz：相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力（kPa）；：垫层底面处土的自重压力值（kPa）；faz：垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。p

c填z

(2)各参数的计算条形基础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b回填土b=b+2ztgdzpp=(N+G)/A条形基础：（仅考虑宽度方向扩散）

式中：p：基础底面压力值（kPa）；p

c：基础底面处土的自重压力值（kPa）；b：基础底面宽度（m）；l：矩形基础底面长度（m）；θ：垫层压力扩散角。垫层底面处的附加压力值计算（按扩散角θ进行简化计算）p

c（2-2）Ztanθ基底附加压力z换填垫层法

压力扩散角θ确定

换填材料z/b中、粗砂、砾石、卵石、碎石粉质粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023注：当时z/b<0.25，除灰土取θ=28o外，其余材料θ=0；当0.25<z/b<0.5时，θ可由内插法求得。压力扩散角θ(单位：度)表3-2(3)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（载荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。b.对于按《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、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。换填材料压实系数λc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（8<IP<14）130-180灰土0.93-0.95200-250土或灰土0.93-0.95150-200注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值碾压或振密重锤施工表3-3垫层的承载力（）地基承载力特征值faz计算换填垫层法

faz：垫层底面处修正后的地基承载力特征值，kPa：fak：垫层底面处地基承载力特征值，kPa；γ：垫层底面以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3；ηd：相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，按土类不同可查表得到；2.0d：基础埋深，m。说明：垫层地基承载力特征值

faz仅进行经深度修正。

(4)砂垫层的宽度b′—垫层底面宽度，m。注意：垫层顶面宽度宜超出基础底面每边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上按开挖基坑的要求放坡。垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽度及侧面土的强度条件，防止垫层材料向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。ZtanθZtanθ放坡1：3(5）工程实例例题

:某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，宽1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基础的荷载每米120kN，基础的平均重度为20kN/m³。地基土表层为粉质粘土，厚1m，重度为17.5kN/m³，第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度为17.8kN/m³，含水量W=65%,第三层为密实的砂砾石,地下水距地表为1m.因为地基土较软弱,不能承受建筑物的荷载,试设计砂垫层.【解】:(1)先假设砂垫层的厚度为1m，并要求分层碾压夯实，干密度达到>1.5t/m³。(2)砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均压力设计值为：(3)砂垫层底面的附加应力计算:

(4)验算:

根据淤泥的含水量W=65%,查规范得:σ0=45kPa;因深度大于3m,故不做修正:这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则:(5)确定砂垫层的底宽:为【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1．Om。已知该基础为条形基础，基础宽度为2.0m，基础埋深位于地表下1.5m，作用在基础上的荷载为：p=200kN/m;自地面至6.0m均为淤泥质土，其天然重度为17.6kNlm3，饱和重度为19.7kNlm3，承载力待征值ak=100kPa，地下水位在地表下2.7m。试求：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】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=2m;z=1.0m;d=l.5m;fak=100kPa；因z/b=1/2，30基础底面处土的自重应力值：

d.=yXd=17.6×1.5=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+2ztan0-2+2×1×tan30.(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(h+z)=17.6×2.5=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+2×17.6×（1.5+1.0-0.5)=170.4(kPa)

吼十u。=46.7+44.0=90.7<厶=170.4kPa（合格）4．换填层施工

①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。②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30～50cm处，由人工清除剩余换填层，并达到设计高程。

③采用自卸汽车将挖除的土方运至指定弃土场。

及时回填排水问题

(1)施工方法④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

⑤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。⑥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

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羊足碾蛙式夯柴油夯平碾蛙式夯

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10000m3时检查2组，每增加5000m3，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20m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。①细粒土和黏砂土，应采用压实系数和地基系数。②砂类土（黏砂土除外）应采用相对密度和地基系数。③砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数。④块石类混合料，应采用地基系数。检验数量：施工单位每100m换填层等间距检查4点，监理单位每200m换填层见证检