地基处理之换填法课件

换填法换填法2.1概述2.2压实原理及压实参数2.3砂（砂石、碎石）垫层2.4粉煤灰垫层2.5干渣垫层2.6土（素土）、灰土和二灰土垫层本章目录2.1概述本章目录

当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，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。定义：§2.1换填垫层法哈哈，这不是我想到的吗？当软弱土地基的承载力和变形满足不了建《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定：4.1.1换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，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。适用性：§2.1换填垫层法从定义中找，你能找到吗？《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定：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宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，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，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在5米以内。“软弱土层的厚度又不很大”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：§2.1换填垫层法哈哈，问题来了……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，但饱和曲线粘性土砂土粘性土在某种压实功能下（标准压实功能）达到最密时的含水量称为最优含水量，对应的干密度称为最大干密度砂土：①不存在最优含水量；②在完全风干和饱和两种状态下易于击实；③潮湿状态下不易击实§2.2压实原理及压实参数土的压实机理

人们很早就用土作为建筑材料，而且知道要把松土击实。公元前200多年，我国秦朝修筑驰实（行车大道），就有用“铁锥筑土坚实”的记载，说明那时人们已经认识到土的密度和土的工程特性有关。饱和曲线粘性土砂土粘性土在某种压实功能下（标准压实功能）达到粘土颗粒-----------------++++引力d水分子阳离子强结合水弱结合水自由水§2.2压实原理及压实参数饱和曲线粘性土粘性土在某种压实功能下（标准压实功能）达到最密时的含水量称为最优含水量，对应的干密度称为最大干密度土的压实机理粘土----------§2.2压实原理及压实参数击实试验轻型：粒径小于5毫米重型：粒径小于40毫米25下，分三层击实56下，分5层击实§2.2压实原理及压实参数击实试验轻型：粒径小于5毫米重§2.2压实原理及压实参数击实试验§2.2压实原理及压实参数击实试验影响土的压实性的因素

含水率的影响对同一种土料，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定土样的含水率和密度，然后以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制击实曲线。从图中可以看出，当含水率较小时，土的干密度随着含水率的增加而增大，而当干密度增加到某一值后，含水率继续增加反而使干密度减小。干密度的这一最大值称为该击数下的最大干密度，此时对应的含水率称为最优含水率。§2.2压实原理及压实参数影响土的压实性的因素含水率的影响§2.2压实原理及压实影响土的压实性的因素

§2.2压实原理及压实参数击实功能的影响

1、实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最优含水率小2、用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击数进行击实试验，就能得到一组随击数而异的含水率与干密度关系曲线。影响土的压实性的因素§2.2压实原理及压实参数击实功能施工现场如何控制压实程度？

§2.2压实原理及压实参数压实度现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度又很难控制均匀，因此实际压实土的均质性较差，固对现场土的压实，应以压实系数来进行检验。施工现场如何控制压实程度？§2.2压实原理及压实参数压砂（碎石、砂石）垫层的设计

§2.3砂（砂石、碎石）垫层设计要求：既要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。

排水砂垫层不同于置换垫层，前者主要在基础底面设置厚度为30cm的砂（或砂石、碎石）垫层，以利于软土层的排水固结注意砂（碎石、砂石）垫层的设计§2.3砂（砂石、碎石）垫层砂垫层的厚度设计

§2.3砂（砂石、碎石）垫层砂垫层厚度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+2ztgdzPZ+pCZfz

填z

pCZpCD砂垫层的厚度设计§2.3砂（砂石、碎石）垫层各参数的计算§2.3砂（砂石、碎石垫层）PZ+pCZfz条形基础矩形基础,平面分布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各参数的计算§2.3砂（砂石、碎石垫层）PZ+pCZ§2.3砂（砂石、碎石垫层）粉质粘土和粉土（8＜换填材料中、粗、砾、碎石土、石屑灰土0.25≥0.50203062328压力扩散角

注：1、当Z/b<0.25时，除灰土外，其余材料均取=0°；

2、当0.25<Z/b<0.50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，则改变厚度，重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的厚度为1～2m左右，过薄的垫层(<0.5m)的作用不显著，垫层太厚(>3m)则施工较困难。§2.3砂（砂石、碎石垫层）粉质粘土和粉土（8＜换填材料§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂垫层的宽度确定（JGJ79-2002）§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂垫层的宽度确定（JGJ79§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂垫层承载力的确定垫层的承载力决定于填筑材料的性质、施工机具能量大小及施工质量的优劣等，一般应通过试验现场确定。另外垫层承载力的设计值尚必须对软弱下卧层的承载力验算后再确定。§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂垫层承载力的确定垫层的承载§2.3砂（砂石、碎石垫层）沉降计算当垫层断面确定后，对于重要的建筑物或垫层下存在软弱下卧层的建筑物，还应进行地基的变形计算。§2.3砂（砂石、碎石垫层）沉降计算当垫层断面确定后，对§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工1、选料：§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工1、§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工2、施工参数§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工2、§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工3、施工要点：砂石宜用振动碾除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200-300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工3、§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工3、施工要点：§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层施工3、§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层质量检验检验方法有：环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；另对砂石垫层也可用重型动力触探检验，并均应能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。压实系数也可用环刀法，灌砂法等。§2.3砂（砂石、碎石垫层）砂（砂石、碎石）垫层质量检验§2.3换填垫层法例题: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.§2.3换填垫层法例题:某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙§2.3换填垫层法【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:§2.3换填垫层法【解】:(1)先假设砂垫层的厚度为1m，§2.3换土垫层法(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§2.3换土垫层法(4)验算:这说明所设计的垫层厚度不够，§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，每年排放量与日俱增。粉煤灰是电厂在煤粉燃烧过程中，当煤通过炉膛高温时绝大部分矿物杂质在高温下熔化，在被送到低温区时固化成球状颗粒的玻璃体。粉煤灰的处理与利用已为我国一个比较突出的经济和社会效益问题注意粉煤灰的化学成份可参照课本§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰是燃煤电厂排放的工§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响自重轻对工程来讲是好还是不好？粉煤灰比重比粘性土小得多，一般松散重度在６－７kN/m3间，经轻型击实试验后干密度为0.92~1.35t/m3;比土要轻的多，产生差别的原因在于粉煤灰主要是以硅，铝为主的非晶态玻璃球体组成，结晶矿物含量较少。而粘性土矿物都由石英、长石和粘土矿物等晶体组成。§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰的颗粒组成特点，使它具有可振实或碾压的条件，击实试验曲线峰值段比天然土具有相对较宽的最优含水量区间。粉煤灰的最优含水量变动幅度是±４％，大于土的２％的变动幅度。因此，粉煤灰在回填过程中达到设计密实度要求的含水量容易控制，施工质量容易得到保证。§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响c，￠应通过室内土工试验确定。当无试验资料时，可定为当压实系数为0.9~0.95时，￠＝２３～３０，c=5-30kPa§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度等因素有关。上海规范指出应通过土工试验确定，当无试验资料时，在压实系数为0.9~0.95时，Es＝８～２０Ｍpa§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰垫层经压实后承载能力的试验结果可知，具有遇水后强度降低的特性。当无试验资料时，压实系数为0.9~0.95时的浸水垫层，其容许承载力可采用120~200kPa,但尚应满足软弱下卧层的强度和地基变形要求。§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，压实过程中与压实初期具有较大的渗透系数，但随着龄期的增加，渗透性能逐渐减弱。粉煤灰有火山灰反应—龄期效应§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影§2.4粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性