1、换 土 垫 层 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）、灰土垫层,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：,换土垫层法,换土垫层法,换填法根据换填材料和施工工艺可分为：,换填法在古今应用都十分广泛。 长城的城墙基础的地基用灰土处理
2、。,换填材料,施工,定义：,建筑地基处理技术规范JGG79-2002中规定： 4.1.1 换土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：,换土垫层法,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：不存在最优含水量；在
3、完全风干和饱和两种状态下易于击实；潮湿状态下不易击实,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。,粘土 颗粒,引力,d,水分子,阳离子,强结合水,弱结合水,自由水,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,压实原理及压实参数,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
4、,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 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。,压实原理及压实参数,击实功能的影响 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,施工现场如何控制压实程度？,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。,砂（
5、碎石、砂石）垫层的设计,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,砂垫层的厚度设计,（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,PZ + pCZ fz,各参数的计算,砂（砂石、碎石垫层）,PZ + pCZ fz,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,砂（砂石、碎石垫层）,粉
6、质粘土和粉土,压力扩散角,注：1、当Z/b0.25时，除灰土外，其余材料均取=0； 2、当0.25Z/b0.50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。,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。,垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应进行下卧层承载力的验算。,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
7、算。,垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。换填垫层在满足规范要求，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。对沉降要求严的或垫层厚的建筑，应计算垫层自身的变形。 垫层下卧层的变形量可按现行国家标准建筑地基基础设计规范的有关规定计算。,砂（砂石、碎石垫层）,砂（砂石、碎石）垫层施工,1、选料：,砂垫层和砂石垫层的材料，宜采用题起级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石，石子的粒径不宜大于50mm，砂、石料中不得含有杂物，含泥量不应超过5。对用作排水固结的砂垫层，其含泥量不宜大于3。粉细砂也可以作为垫层的材料，但因其不易压实，而且强度也不高，此时宜掺入2530的碎（卵）石，以保证垫层
8、的密实度和稳定性。,砂（砂石、碎石垫层）,砂（砂石、碎石）垫层施工,2、施工要点：,在软土层上采用砂垫层时，应注意保护好基坑底部及侧壁士的原状结构，以免降低软土的强度。 当用细砂作为垫层材料时，不宜使用振捣法和水撼法 当用人工级配的砂石铺设垫层时，应将砂石拌和均匀后，再进行铺筑和捣实 铺筑前应先行验槽。,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。,垫层的施工质量检验必须分层进行
9、。应在每层的压实系数符合设计要求后铺上层土。,例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，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/m。地基土表层为粉质粘土，厚1m，重度为17 .5kN/m，第二层为淤泥，厚15m，重度为17.8kN/m，地基承载力特征值fak=50kPa,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.,换土垫层法,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
10、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kN/m3间，经轻型击实试验后干密度为0.921.35t/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。,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
11、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，大于土的的变动幅度。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。,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0.90.95时，c=5-30kPa,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
12、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0.90.95时，Espa,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0.90.95时的浸水垫层，其容许承载力可采用120200kPa,但尚应满足软弱下卧层的强度和地基变形要求。,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
13、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,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,粉煤灰在压实后不会发生液化,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PH值较高，大于土壤本底值，但随着时间的推移，实践证明PH值会衰减到接近土壤本底值，一般能满足有关环境保护的要求。粉煤灰中微量有害元素，特别是其浸出液中，有害元素的溶出对土壤和地下水的影响是又一个环境影响问题。,粉煤灰垫层,粉煤灰垫层质量检验与工程验收,粉煤灰的PH值较高，大于土壤本底值，但随着时间的推移，实践证明PH值会衰减到接近土壤本底值，一般能满足有关环境保护的要求。粉煤灰中微量有害元素，特别是其浸出液中，有害元素的溶出对土壤和地下水的影响是又一个环境影响问题。,
