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1、地基处理GroundTreatment,第一节垫层的作用及适用范围,又称换填法，是浅层处理方法一、垫层处理概念：当软弱（缺陷）土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱（缺陷）土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱（缺陷）土层部分或全部挖去，然后换填密度大、压缩性低、强度高、水稳性好的天然或人工材料,并分层夯(振、压)实至要求的密实度,达到改善地基应力分布、提高地基稳定性和减少地基沉降的目的，这种地基处理方法称为垫层处理,也叫换填法。,第二章垫层处理ReplacementMethod,二、处理对象：,第一节垫层的作用及适用范围,淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、杂填土地
2、基,三、垫层材料：,砂砾土、碎（卵）石土、灰土、素土（壤土）、中砂、粗砂、矿渣等,四、分类：按回填不同材料形成的垫层(Cushion)进行分类，如砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。五、换填法加固机理：换填法的加固原理是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。,第一节垫层的作用及适用范围,六、垫层的作用：3、加速较弱土层的排水固结不透水基础直接与软弱上层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破
3、坏的危险，砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度。,第一节垫层的作用及适用范围,六、垫层的作用：4、防止冻胀因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中的冰所造成的冻胀，垫层应满足当地冻结深度的要求。5、消除膨胀土的胀缩作用,第一节垫层的作用及适用范围,七、换填法适用范围：规范表述：适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。课本表述：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、暗塘等的浅层处理。分类及适用范围见表2-1。,第一节垫层的作用及适用范围,
4、八、讨论：1、大面积填土设计按照建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）设计2、处理深度3m左右，不小于0.5m3、不同垫层可按照砂垫层设计4、换填法的“压实”与“固结”的不同本节完,第一节垫层的作用及适用范围,1、查明地层土性及不良地质2、查明处理场地的地形、地质构造及物理力学性质3、查明地下水情况4、查明地下管线、障碍物等5、查明换填土料的来源、种类、规格、价格等根据工程地质、建筑要求、材料来源等进行综合比较，提出合理的换填方案，尤其需提供换填土料的最优含水量、最大干密度、压实系数、施工机械、碾压要求、监理标准等施工参数。本节完,第二节勘察和调查,一、土的压实机理(Compacti
5、onMechanics)：1、含水量小时2、含水量增大时，最优含水量3、含水量继续增大,第三节土的压实机理,wop,C,A,B,二、室内击实试验(CompactionTest)：垫层施工质量检验控制需要得到最大干密度，可通过击实试验得到。(一)、击实试验1、土料风(烘)干、搅拌均匀2、测土料含水量，按塑限估计最优含水量，依次相差2%计算每份土料需水量3、制备预定含水量的试样,第三节土的压实机理,二、室内击实试验(CompactionTest)：,第三节土的压实机理,(一)、击实试验4、按标准方法击实土样修整土样推出土样5、从击实后的土样中取出土测含水量、干密度6、绘出击实曲线7、求出最大干密度
6、和最优含水量,二、室内击实试验(CompactionTest)：(二)、压实功能与最大干密度、最优含水量关系压实功能增大更易克服粒间吸引力，故干密度更大,第三节土的压实机理,二、室内击实试验(CompactionTest)：,第三节土的压实机理,(三)、土性与最大干密度、最优含水量关系粘粒越多颗粒间引力越大，相同压实功能下，只有较大含水量下才能达到更大干密度。,三、现场压实控制：(一)、击实试验与现场压实的差别1、有无侧向约束2、土料颗粒级配等差别,第三节土的压实机理,三、现场压实控制：(二)、现场控制参数1、压实系数：即压实度，c=d/dmax2、施工含水量：最优含水量/2%3、碾压遍数：达
7、到设计的压实度时的碾压遍数本节完,第三节土的压实机理,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：对砂垫层的设计，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。设计时需要确定垫层的厚度、宽度、承载力和沉降量。,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定1、基本要求：满足承载力和变形要求2、计算公式：当下卧土层的承载力确定时，应满足下式(2-1):pz-垫层底面处的附加压力值pcz垫层底面处土的自重压力faz经深度修正后垫层底面处软弱下卧层的地基承载力,第四节砂(砂石、碎石
8、)垫层,Pz,Pcz,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(1)求pz：a.垫层底面处的附加压力值pz可按压力扩散角法进行简化计算:,第四节砂(砂石、碎石)垫层,条形基础(2-2),矩形基础(2-3),其中：b、l矩形基础地面的宽和长,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(1)求pz：b.pk为基础底面的平均压力，为上部结构荷载(地表面以上)和基础底面以上基础及土的自重：,第四节砂(砂石、碎石)垫层,d-为基础埋深,G,G-为基础及基础上土的平均有效容重(即：有地下水应扣浮力),
9、一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(1)求pz：c.pc为基础底面处原地基土的自重压力(若有地下水则水下用浮容重)：,第四节砂(砂石、碎石)垫层,-为地下水以上原地基土湿容重,-为地下水以下原地基土浮容重,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(1)求pz：d.可以看出，式(2-2)(2-3)中的pk-pc的实际上为考虑了土回弹后的基底净压力。pz为净压力扩散后在垫层底面形成的附加应力,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂
10、垫层厚度的确定2、计算公式：(1)求pz：e.垫层的压力扩散角取值,第四节砂(砂石、碎石)垫层,b,回填土,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(2)求pcz：垫层底面处土的自重压力值：按原地基处土的自重压力计算，地下水位以下采用浮容重。,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式：(3)求faz：地基承载力的修正见建筑地基基础设计规范GB50007-2002,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushi
11、on)设计：(二)、砂垫层宽度的确定1、垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：2、取值：当z/b0.25时，仍按表中z/b0.25取值。3、整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。4、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。,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(三)、砂垫层承载力的确定1、垫层的承载力决定于填筑料的性质、施工机具能量大小及施工质量的优劣等，宜通过现场试验确定。2、垫层的承载力尚必须对软弱下卧层的承载力验算后再确定。3、垫层
12、的承载力也可通过取土分析、标贯实验、动力触探等实验资料综合分析确定。4、无试验资料时可参见表24。,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、砂(砂石、碎石)垫层(SandCushion)设计：(四)、沉降计算1、原则：建筑物基础沉降总量S=垫层变形Sc+下卧土层变形Sp2、垫层：粗颗粒垫层一般可忽略变形，需计算时方法：,第四节砂(砂石、碎石)垫层,Es-垫层压缩模量,3、下卧土层：土力学分层总和法，建筑地基基础设计规范GB50007-2002,二、砂(砂石、碎石)垫层施工：(一)、砂(砂石、碎石)料要求级配良好，质地坚硬，有机质、泥等的限制(二)、施工参数最大干密度、最优含水量、压实系数c、现场碾压干
13、密度,第四节砂(砂石、碎石)垫层,二、砂(砂石、碎石)垫层施工：(三)、施工要点1、施工方法：按密实方法分类，施工机械包括：机械碾压法和平板振动法。(1)机械碾压法：常用于基坑面积大、开挖土方量大的工程。平碾、羊角碾、振动碾,第四节砂(砂石、碎石)垫层,振动压路机,18T自行式振动压路机,18T拖式振动5边凸块压路机,振动平胎碾砾石,羊足碾粘性土或粉土,二、砂(砂石、碎石)垫层施工：(三)、施工要点1、施工方法：(2)平板振动法：用来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好松散杂填土等地基。,第四节砂(砂石、碎石)垫层,二、砂(砂石、碎石)垫层施工：(三)、施工要点2、砂石料宜采用振动碾压密实3、
14、垫层底部存在软硬不均部位时，应先清理、再砂石回填密实，合格后再进行上层施工。4、严禁扰动下卧软土5、垫层底部尽量在同一标高，若不同应合理连接6、垫层应分层铺筑、碾压，参数现场试验定7、填筑材料应拌和均匀8、注意排水、降水、边坡稳定,第四节砂(砂石、碎石)垫层,三、砂(砂石、碎石)垫层质量检验：检验方法：环刀法、贯入测定法1、环刀法：测定干密度2、贯入法：钢筋贯入深度3、检验点数量：参考规范4、竣工质量验收：载荷试验、标贯、触探等。本节完,第四节砂(砂石、碎石)垫层,一、粉煤灰垫层(FlyashCushion)适用范围：适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程大面积填筑。（废料资源化）按粉煤灰排放
15、系统不同可分为干排灰、湿排灰、调湿灰；按含钙量不同可分为高钙灰、低钙灰。我国大多为水排低钙灰。按照土工规范粉煤灰属于：砂质粉土,第五节粉煤灰垫层,二、粉煤灰的工程特性及其对环境影响：(一)自重轻：轻型击实后干密度0.921.35t/m3(二)击实性能好：击实曲线峰值段比天然土具有相对较宽的最优含水量区间。4%，施工质量易保证。(三)抗剪强度：固结不排水剪：c=530kPa，=23300。,第五节粉煤灰垫层,二、粉煤灰的工程特性及其对环境影响：(四)压缩性：压实系数为0.90.95时，Es=820MPa，为低压缩性(五)承载力：压实系数为0.90.95时的浸水垫层，承载力特征值可采用120150
16、kPa。(六)渗透性：颗粒类似砂质粉土，渗透系数10-310-5cm/s。随着时间增加，因为火山灰反应使得垫层强度增加、渗透系数减小，后期形成一个相对隔水层。,第五节粉煤灰垫层,二、粉煤灰的工程特性及其对环境影响：(七)抗液化性：因火山灰反应，强度增长，颗粒形成具有胶凝能力的化合物，实验证明不会发生液化。(八)对环境的影响：粉煤灰中微量有害元素会对环境造成一定程度的影响，建设时需充分论证，并采取相应的工程措施。,第五节粉煤灰垫层,三、粉煤灰垫层的设计和施工：1、设计方法同砂石垫层。2、施工时分层压实。3、运输需含水量1525%。4、施工压实参数可依据轻型击实实验得到。5、填筑应分层铺筑与碾压，设置排水、泄水沟。6、虚铺厚度和碾压遍数需实验确定。7、铺设方式：人工和机铺。,第五节粉煤灰垫层,三、粉煤灰垫层的设计和施工：8、当天铺筑、当天碾压。9、控制碾压含水量为最优含水量4
