地基处理新技术(换填)

《地基处理新技术(换填)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地基处理新技术(换填)（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 换 填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。2.1 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、暗塘等浅层处理 。开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层， 但换填基坑开挖过深，因地下水位高，需降水；坑壁放坡 或边坡支护；易引起邻近结构物破坏，且土方量大，费用 高，工期长，对环境影响大，故换填法的处理深度应控制 在0.5-3m土工合成材料、聚苯乙烯板块详见P19表2-1 （注意点）2.2 土的压实

2、机理因换填法在换填后将土层压实，从而提高了地基的承载力。为 了更好的掌握换填法的机理，首先应了解土的压实机理。压实的本质土料孔隙率减小，密实度提高W增大，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件 下易于移动而挤密，所以压实效果较好 ，直至wop时达到dmaxW继续增大，孔隙中就出现了自由水，此时自由水填充在孔隙中，产 生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，d 反而减小。压实机理何为固 结？W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。0 4 8 12 16 20 24 28 含水量w(%)2.01.81.6

3、1.4干密度d(g/cm3)饱和曲线dmax=1.86wop=12.11.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达 到最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干密 度dmax2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于dmax和op。塑限等于土样风 干时的含水量工程中常按opp2击实筒护筒击锤导筒试验所用设备：击实仪3.测定最佳含水量方法：击实试验轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为2.5kg。把制备成一定含水量的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验适用于粒径小于20mm的土，击实筒容

4、积为2130cm3，击锤质量为4.5kg，击锤落高为45.7cm 。分五层击实，每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水量计算相应的干密度现场填土的压实质量用下列两个指标来检验：压实 系数c=d/dmax、施工含水量w=wop2%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2.3垫层设计不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性基本相似，处理稳定后的地基承载力及沉降也相差不大，所以可将各种材料的垫层近似按砂垫层进行设计。(1)砂垫层的厚度垫层厚度应满足：pz垫层底附加应力设计值； pcz垫层底面处

5、土自重应力标准值； faz垫层底面处下卧层土经深度修正后的地基承载力的特征值（设计值）。中小型工程，适用于一般饱和、非饱和的软土和水下黄土 地基；不适宜用于湿陷性黄土和大面积堆载、密集基础和 动力基础的软基处理，也不适宜于有地下水流速快，流量 大的地基处理。（为什么？）垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄( 0. 5m) 则垫层的作用不显 著。2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计垫层底附加应力pzpk基底平均压力； pc基础底面处土的自重应力； 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表 数值：Z=0.5-3m条形 基础矩形 基础计算时可先假设一个垫层厚度 ，然

6、后按前式进行验算，若不 符合要求重新设一个厚度再验 算直至满足前式(2)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。放坡1 ：3(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

7、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。换换填材料压实压实 系数c承载载力特征值值 fak/kPa碎石、卵石0.94-0.97200-300砂夹夹石（碎、卵石占30%-50%）200-250土夹夹石（碎、卵石占30%-50%）150-200中砂、粗砂、砾砾砂150-200粘性土和粉土（8IP14）130-180灰土0.93-0.95200-250土或灰土0.93-0.95150-200注：压实压实 系数小的垫层垫层 承载载力取低值值，反之取高值值碾压或振密重锤施工(4)沉降计算垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的

8、沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按地基基础规范中 变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。垫层垫层压缩压缩 模量Es（Mpa)变变形模量E0 （Mpa)粉煤灰8-20砂20-30碎石、卵石30-50矿矿渣35-70模量属于何种 方法？注：压实矿渣的E0/Es可按1.5-3.0取用2.3.2 素土（灰土、二灰）垫层设计(1)素土、灰土垫层简介素土垫层（土垫层） 灰土垫层（石灰与土体积比

9、2：8，3：7）湿陷性黄土地区处理厚度1-3m减小地基的 总湿陷量(以 土治土)素土垫层 灰土垫层局部垫层 整片垫层 分类设置在矩形基础或条基下，每边 超出基底宽度不小于其厚度一半 ，用于消除地基部分湿陷量；无 法阻水从垫层侧面渗入下部未处 理湿陷性土层。设置在整个建筑物的平面范围内，每 边超出基底宽度不小于其厚度，并不 得小于2m，用于消除被处理土层的湿陷量，并防止水从垫层上部或侧向 渗入下部未处理湿陷性土层。消除湿陷性消除湿陷性， 提高承载力和 水稳性(2)局部垫层一般设置在基础底面下，可消除部分湿陷量，其平面处理范围每边超出基底宽度，可按下式计算，并不小于垫层厚度一半：式中：B为需处理土

10、层底的宽度b为条基短边宽度c为考虑机具影响而增设的附加宽度0.2m为基底压力扩散角，宜为22-30o，用素土时取小值，灰土时取大值(3)整片垫层的处理范围每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，且不应小 于垫层厚度，并不小于2m；为什么？ 灰土硬扩散范围大请将书P25注 释错误改过来2.3.3粉煤灰垫层设计(1)粉煤灰简介粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，其排放堆积不仅占用土地资源，对 生态环境也构成了不同程度的危害，但粉煤灰是一种良好的软土换填材料 ，可用于加固软土地基。a.粉煤灰种类按排放系统分：干排灰、湿排灰、调湿灰按含钙量分：高钙灰（CaO10%）低钙灰（CaO10%）b.粉煤灰换填法适用范

11、围厂房、机场、港区陆域和堆场等大面积 填筑工程。(2)粉煤灰工程特性及其对环境的影响a.自重轻：可降低下卧层土的压力，减小沉降因粉煤灰主要由硅铝等非晶态玻璃球体组成，结晶矿物很少，故其ds比粘性土小得 多，=6-7kN/m3。可将路堤填筑 高度从原来极 限4.5m提高至 8mb.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。粉煤灰最佳含水量变动 幅度为4%，而土为2%，使粉煤灰在回填过程中更易达到设计密实度所要求的含水量。c.抗剪强度粉煤灰抗剪强度指标c、值可通过直剪试验或三轴压缩试验测定；当无试验资料且压实系数 为0.9-0.95时，c=5-30kPa， =23-30o。直剪

12、仪d.压缩性粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度有关。当无试验资料且压实系 数为0.9-0.95时，Es=8-20MPae.承载能力粉煤灰垫层经压实后若遇水其强度会降低，当无试验资料且压实系数为0.9-0.95时 的浸水垫层，其承载力特征值为120-150kPa。f.渗透性因粉煤灰组成为近似砂质粉土，故其渗透性较好，但随着龄期的增加，渗透性逐 渐减小。龄期效应：粉煤灰中细颗粒在有水条件下，在常温下与Ca(OH)2反应，形成具有 胶凝性质的化合物（火山灰反应），填充孔隙，使其强度和抗渗性得到改善。g.抗液化性粉煤灰经压实后在振动条件下具有较高的抗液化性，比砂质粉土强得多。h.对环境的影响

13、粉煤灰是一种碱性材料，遇水后因碱性可溶物的析出使PH值升高，同时粉煤灰中含有一定的微量有害元素和放射性元素，因此在使用粉煤灰作为换填材料时必须满 足环境要求。(3)粉煤灰垫层设计不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性基本相似，处理稳定后的地基承载力及沉降也相差不大，所以可将各种材料的垫层近似按砂垫层进行设计。a.设计2.4 垫层施工垫层施工按压密采用的不同机械和工艺，一般可分为机械碾压法、重锤夯实法、平板振动法。平碾拖式羊足碾一、机械碾压法采用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在地基表面来回开动，利用自重把垫层或松散地基压实。2.4.1 按密实方法分类适于地下水位以上及非

14、 饱和粘性土与杂填土的 浅层处理。气胎碾 蛙式夯振动压实机2振动压实机1垫层碾压主要施工参数垫层碾压质量检验指标为填土最大干密度，关键在于控制每层的铺设厚度和最优含水量（由室内击实试验确定）施工机械、铺填厚度、碾压遍数与填筑含水量注： 为了将室内击实试验结果用于设计和施工，必须研究室内击实试验与现场碾压的关系，各施工参数应由现场试验确定，在现场应以压实系数和施工含水量进行控制。施工机械每层铺层铺填厚度每层压实层压实 遍 数平碾（8-12t)200-3006-8羊足碾（5-16t)200-3508-16蛙工夯（200kg)200-2503-4振动动碾（8-15t)600-13006-8振动压实动

15、压实 机1200-150010冲击击碾压压机700-1200插入式振动动器200-500平板式振动动器150-250现场碾压12 遍较为合适二、重锤夯实法用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由下落，不断重复夯击以加固地基。适于地下水位距地表大于0.8的稍湿粘性 土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层 填土。注：1、重锤夯实宜一夯挨一夯的顺序进行；2、单独柱基基坑内，宜按先外后里的夯击顺序进行；3、同一基坑底面标高不同时，应先深后浅、逐层夯实；4、累计夯击10-20次，最后两击平均夯沉量，砂土不超过5-10mm，细料土不超过10-20mm；5、现场试验应确定最少夯击遍数、最后平均夯沉量、有效夯实深度

16、（有效夯实深度达1m，可消除1-1.5m厚土层的湿陷性。）三、平板振动法使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少，透水性好的松散杂填土地基的方法。振实效果与填土成份、振 动时间等因素有关注：1、施工前需试振，得到稳定下沉量与时间的关系（建筑垃圾振动时间约在1min以上，细粒填土振动时间约在3-5min，有效振深为1.2-1.5m）2、振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两侧，后振中间； 3、振动合格标准为振动机原地振实不再继续下沉，并辅以轻便触探检验其均匀性与影响深度。砂石是良好的换填材料（以中粗砂为好）。砂垫层含泥量不宜超过5 % ，也不得含有草根、垃圾等有机质杂物。如用作排水固结砂石材料垫层,含泥量不宜超过3 %；并且不应夹有过大的石块或碎石,因为碎石过大会导致垫层本身