高校置換土墊層法系統(tǒng)講解課件附圖豐富

第4章置換換土墊層法1基底換填0.6m2灰土墊層施工檢驗3鋪設(shè)砂墊層天津港開發(fā)區(qū)4抽檢砂墊層

路基填土平整砂墊層5地下室底板下的砂墊層、砼墊層、防水層及砼保護層

6基礎(chǔ)灰土墊層施工階段（陜西楊凌）7

置換法：是指應(yīng)用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中的部分或全部軟弱土體或不良土體，形成雙層地基或復(fù)合地基，以達(dá)到提高地基承載力，減少沉降為目的的一類地基處理方法。4.1概述特點：以置換為主種類：換土墊層、石灰樁、強夯置換、EPS超輕質(zhì)料填土、擠淤置換、褥墊、碎石樁置換、砂樁置換、氣泡輕質(zhì)料填土8定義：當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時，將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層換填強度較大，壓縮性能好的巖土材料（砂、碎石、礦渣、素土、灰土、高爐干渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性等材料（土工格柵），并壓（碾、夯、振）實至要求的密實度，并形成墊層。4.2換土墊層法4.2.1加固機理和適用范圍9

種類：砂墊層、砂石墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰墊層、礦渣墊層和粉煤灰墊層、土工合成材料加碎石墊層等。4.2換土墊層法4.2.1加固機理和適用范圍加固機理：換填、振密、應(yīng)力擴散。適用范圍：適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)10墊層的作作用有哪哪些？4.2換土墊層層法4.2.1加固機理理和適用用范圍(1)提高地基基承載力力。(2)減少沉降降量。(3)加速軟弱弱土層的的排水固固結(jié)。(4)防止凍脹脹。(5)消除膨脹脹土的脹脹縮作用用。11墊層的作作用：(1)提高地基基承載力力。淺基礎(chǔ)的的地基承承載力與與持力層層的抗剪剪強度有有關(guān)。如如果以抗抗剪強度度較高的的砂或其其它填筑筑材料代代替軟弱弱的土，，可提高高地基的的承載力力，避免免地基破破壞。(2)減少沉降降量。一般地基基淺層部部分沉降降量在總總沉降量量中所占占的比例例是比較較大的。。以條形形基礎(chǔ)為為例，在在相當(dāng)于于基礎(chǔ)寬寬度的深深度范圍圍內(nèi)的沉沉降量約約占總沉沉降量50%左右。如如以密實實砂或其其它填筑筑材料代代替上部部軟弱土土層，就就可以減減少這部部分的沉沉降量。。由于砂砂墊層或或其它墊墊層對應(yīng)應(yīng)力的擴擴散作用用，使作作用在下下臥層土土上的壓壓力較小小，這樣樣也會相相應(yīng)減少少下臥層層土的沉沉降量。。4.2換土墊層層法4.2.1加固機理理和適用用范圍12(3)加速軟弱弱土層的的排水固固結(jié)。建筑物的的不透水水基礎(chǔ)直直接與軟軟弱土層層相接觸觸時，在在荷載的的作用下下，軟弱弱土層地地基中的的水被迫迫繞基礎(chǔ)礎(chǔ)兩側(cè)排排出，因因而使基基底下的的軟弱土土不易固固結(jié)，形形成較大大的孔隙隙水壓力力，還可可能導(dǎo)致致由于地地基強度度降低而而產(chǎn)生塑塑性破壞壞的危險險。砂墊墊層和砂砂石墊層層等墊層層材料透透水性大大，軟弱弱土層受受壓后，，墊層可可作為良良好的排排水面，，可以使使基礎(chǔ)下下面的孔孔隙水壓壓力迅速速消散，，加速墊墊層下軟軟弱土層層的固結(jié)結(jié)和提高高其強度度，避免免地基土土塑性破破壞。4.2換土墊層層法4.2.1加固機理理和適用用范圍13(4)防止凍凍脹。。因為粗粗顆粒粒的墊墊層材材料孔孔隙大大，不不易產(chǎn)產(chǎn)生毛毛細(xì)管管現(xiàn)象象，因因此可可以防防止寒寒冷地地區(qū)土土中結(jié)結(jié)冰所所造成成的凍凍脹。。這時時，砂砂墊層層的底底面應(yīng)應(yīng)滿足足當(dāng)?shù)氐貎鼋Y(jié)結(jié)深度度的要要求。。(5)消除膨膨脹土土的脹脹縮作作用。。在膨脹脹土地地基上上可選選用砂砂、碎碎石、、塊石石、煤煤渣、、二灰灰或灰灰土等等材料料作為為墊層層以消消除脹脹縮作作用，，但墊墊層厚厚度應(yīng)應(yīng)依據(jù)據(jù)變形形計算算確定定，一一般不不少于于0.3m，且墊墊層寬寬度應(yīng)應(yīng)大于于基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度度，而而基礎(chǔ)礎(chǔ)的兩兩側(cè)宜宜用與與墊層層相同同的材材料回回填。。4.2換土墊墊層法法4.2.1加固機機理和和適用用范圍圍14當(dāng)粘性性土的的土樣樣含水水量較較小時時，其其粒間間引力力較大大，在在一定定的外外部壓壓實功功能作作用下下，如如還不不能有有效地地克服服引力力而使使土粒粒相對對移動動，這這時壓壓實效效果就就比較較差。。當(dāng)增增大土土樣含含水量量時，，結(jié)合合水膜膜逐漸漸增厚厚，減減小了了引力力，土土粒在在相同同壓實實功能能條件件下易易于移移動而而擠密密，所所以壓壓實效效果較較好。。但當(dāng)土土樣含含水量量增大大到一一定程程度后后，孔孔隙中中就出出現(xiàn)了了自由由水，，結(jié)合合水膜膜的擴擴大作作用就就不大大了，，因而而引力力的減減少就就不顯顯著，，此時時自由由水填填充在在孔隙隙中，，從而而產(chǎn)生生了阻阻止土土粒移移動的的作用用，所所以壓壓實效效果又又趨下下降，，因而而設(shè)計計時要要選擇擇一個個”最最優(yōu)含含水量量”。。振密機機理4.2換土墊墊層法法4.2.1加固機機理和和適用用范圍圍15擊實曲曲線4.2換土墊墊層法法4.2.1加固機機理和和適用用范圍圍16特點：：(1)峰點所所對應(yīng)應(yīng)的縱縱坐標(biāo)標(biāo)值為為最大大干密密度dmax，對應(yīng)應(yīng)的橫橫坐標(biāo)標(biāo)值為為最優(yōu)優(yōu)含水水量wop。(2)人工壓壓實不不是擠擠出土土中水水而是是擠出出土中中氣來來達(dá)到到壓實實目的的的。。(3)當(dāng)含水水量低低于最最優(yōu)含含水量量時，，干密密度隨隨含水水量不不同的的變化化較大大，即即含水水量變變化對對干密密度的的影響響在偏偏干時時比偏偏濕時時更加加明顯顯。因因此，，擊實實曲線線的左左段（（低于于最優(yōu)優(yōu)含水水量））比右右段的的坡度度陡。。4.2換土墊墊層法法4.2.1加固機機理和和適用用范圍圍17土的壓壓實度度（或或壓實實系數(shù)數(shù)c），定義義為土土壓實實時要要求達(dá)達(dá)到的的干密密度d與室內(nèi)內(nèi)擊實實試驗驗所得得到的的最大大干密密度dmax之比值值，可可由下下式表表示：：c=d/dmax在工程程中，，填土土的質(zhì)質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)常常以壓壓實度度來控控制。。要求求壓實實度越越接近近于1，表明明對壓壓實質(zhì)質(zhì)量的的要求求越高高。根根據(jù)工工程性性質(zhì)及及填土土的受受力狀狀況，，所要要求的的壓實實度是是不一一樣的的。在工地地上對對壓實實度的的檢驗驗，一一般可可用環(huán)刀法法、灌灌砂（（或水水）法法、濕濕度密密度儀儀法或或核子子密度度儀法法等來測測定土土的干干密度度和含含水量量，具具體選選用哪哪種方方法，，可根根據(jù)工工地的的實際際情況況決定定。4.2換土墊墊層法法4.2.1加固機機理和和適用用范圍圍18墊層材材料2.墊層厚厚度3.墊層寬寬度4.沉降驗驗算4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法19墊層材材料4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法（1)砂、碎碎石或或砂石石料；；（2）灰土土；（3）粉煤煤灰或或礦渣渣；（4）土工工合成成材料料加碎碎石墊墊層等等。種類：：砂墊層層、砂砂石墊墊層、、碎石石墊層層、素素土墊墊層、、灰土土墊層層、二二灰墊墊層、、礦渣渣墊層層和粉粉煤灰灰墊層層、土土工合合成材材料加加碎石石墊層層等。。20換填法法設(shè)計計主要要是墊墊層層厚度度z（0.5~3m）和寬度度B。原原則：：（（1）各種種材料料墊層層設(shè)計計，近近似按按砂墊墊層計計算方方法進進行設(shè)設(shè)計（（2）砂墊墊層墊墊層厚厚度z，要求求有足足夠深深度，，以置置換可可能被被剪切切破壞壞的軟軟弱土土層；；（（3）墊層層上、、下平平面尺尺寸，，要滿滿足應(yīng)應(yīng)力擴擴散要要求和和砂墊墊層不不發(fā)生生水平平擠出出2.墊層厚厚度（（z）4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法b回填土B=b+2ztgdz21墊層設(shè)設(shè)計示示意圖圖pbDBzpzpczpczqb+2ztanqpz基礎(chǔ)回填土墊層$$$$$$4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法22式中pz－墊層底底面處處的附附加壓壓力（（kPa）pcz－墊層底底面處處的自自重壓壓力（（kPa）faz－墊層底底面處處經(jīng)深深度修修正后后的地地基承承載力力特征征值（（kPa），宜宜通過過試驗驗確定定。墊層厚厚度z，可根據(jù)據(jù)下臥臥土層層承載載力確確定，，應(yīng)符符合地地基承承載力力驗算算要求求4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法23條形基基礎(chǔ)：：矩形基基礎(chǔ)：：式中b－矩形基基礎(chǔ)或或條形形基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面的寬寬度（（m）；l－矩形基基礎(chǔ)底底面的的長度度（m）；p－基礎(chǔ)底底面接接觸壓壓力（（kPa）；pc－基礎(chǔ)底底面自自重應(yīng)應(yīng)力（（kPa）；θ－墊層材材料的的壓力力擴散散角，，在缺缺少資資料時時，可可按表表4-2-1選用。。按均勻勻分布布，條條形基基礎(chǔ)和和矩形形基礎(chǔ)礎(chǔ)下墊墊層底底面處處附加加壓力力pz的簡化化計算算4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法24

換填材料

z/b中、粗砂、礫石、卵石、碎石粘性土和粉土(8<Ip<14)灰土0.2520628≥0.503023注：當(dāng)當(dāng)時z/b<0.25，除灰土土取θ=28o外，其其余材材料θ=0o；當(dāng)0.25<z/b<0.5時，θ可由內(nèi)內(nèi)插法法求得得。表4-2-1墊層材材料壓壓力擴擴散角角θ（°）4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法25地基承承載力力修正正土的類別hbhd淤泥和淤泥質(zhì)土01.0人工填土，或e或者大于等于0.85的粘土01.0紅粘土含水比大于0.8含水比小于等于0.800.151.21.4填土壓實系數(shù)大于0.95、粘粒含量大于10％的粉土最大干密度大于2.1t/m3的級配砂石001.52.0粉土粘粒含量大于10％的粉土粘粒含量小于10％的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、細(xì)砂(不包括很濕與飽和時的稍密狀態(tài))中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4263.墊層寬寬度（（B）4.2.2（墊層層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊墊層法法墊層的的底面面寬度度應(yīng)以以滿足足基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面應(yīng)力力擴散散和防防止墊墊層向向兩側(cè)側(cè)擠出出為原原則進進行設(shè)設(shè)計。。關(guān)于于寬度度計算算，目目前還還缺乏乏可靠靠的方方法。。一般般可按按下式式計算算或根根據(jù)當(dāng)當(dāng)?shù)亟?jīng)經(jīng)驗確確定：：式中B——墊層底面寬寬度(m)；θ——墊層的壓力力擴散角（（°），可按表4-2-1采用；當(dāng)墊層頂面（（基礎(chǔ)底面面）每邊宜宜超出基礎(chǔ)礎(chǔ)邊緣不少少于30cm或從墊層底底面兩側(cè)向向上，按當(dāng)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)開開挖經(jīng)驗放放坡。274.沉降計算4.2.2（墊層）設(shè)設(shè)計4.2換土墊層法法一般墊層地地基的沉降降僅考慮下下臥層（墊墊層下地基基土）的變變形，但對對于沉降要要求較嚴(yán)或或墊層較厚厚的情況，，地基沉降降S，包括墊層層本身壓縮縮沉降Sm和下臥層沉沉降Sg，即Sm計算中，應(yīng)應(yīng)力可取墊墊層頂面和和底面壓力力的平均值值。一般砂砂墊層Es=2030MPa；粉煤灰則則Es=820MPa，碎石、卵卵石為3050MPa。無論是地地基還是墊墊層，其沉降計算算均可傳統(tǒng)統(tǒng)分層總和和法計算。。28施工包括：（1）開挖換土；；（2）鋪填墊層層。

（1）開挖換土土：應(yīng)注意避免免坑底土層層的擾動，，應(yīng)采用干干挖土法。。

（2）鋪填墊層層：1）墊層需分分層鋪填，，并分層密密實。分層層厚度20~30cm。2）根據(jù)不同同的換填材材料選用不不同的施工工機械：砂砂石墊墊層宜采用用振動碾碾碾壓；粉粉煤灰墊墊層宜采用用平碾、振振動碾、平平板振動器器、蛙式夯夯等等碾壓方法法密實；灰灰土墊墊層宜采用用平碾、振振動碾等方方法密實。。4.2.3施工4.2換土墊層法法29蛙式打夯機機30平板振動碾碾31手推打夯機機32靜壓路機33單鋼軸振動動碾壓機34雙鋼軸振動動碾壓機35輪碾壓分類類36(1)振動碾碾壓壓法：機機械碾壓壓法是采用用各種壓實實機械來壓壓實地基土土。此法常常用于基坑坑底面積寬寬大開挖土土方量較大大的工程。。工工程程實踐中，，對墊層碾碾壓質(zhì)量的的檢驗，要要求獲得填填土最大干干密度。其其關(guān)鍵在于于施工時控控制每層的的鋪設(shè)厚度度和最優(yōu)含含水量，其其最大干密密度和最優(yōu)優(yōu)含水量宜宜采用擊實實試驗確定定。所有施施工參數(shù)（（如施工機機械、鋪填填厚度、碾碾壓遍數(shù)、、與填筑含含水量等））都必須由由工地試驗驗確定。在在施工現(xiàn)場場相應(yīng)的壓壓實功能下下，由于現(xiàn)現(xiàn)場條件終終究與室內(nèi)內(nèi)試驗不同同，因而對對現(xiàn)場應(yīng)以以壓實系數(shù)數(shù)與施工含含水量進行行控制。4.2.3施工4.2換土墊層法法施工機械37(2)平板振動法法：平平板振動法法是使用振振動壓實機機來處理無無粘性土或或粘粒含量量少、透水水性較好的的松散雜填填土地基的的一種方法法。振動壓實的的效果與填填土成分、、振動時間間等因素有有關(guān)，一般般振動時間間越長，效效果越好，，但振動時時間超過某某一值后，，振動引起起的下沉基基本穩(wěn)定，，再繼續(xù)振振動就不能能起到進一一步壓實的的作用。為為此，需要要施工前進進行試振，，得出穩(wěn)定定下沉量和和時間的關(guān)關(guān)系。對主主要由爐渣渣、碎磚、、瓦塊組成成的建筑垃垃圾，振動動時間約在在1mim以上；對含含爐灰等細(xì)細(xì)粒填土，，振動時間間約為3～5mim，有效振實實深度為1.2～1.5m。振實范圍應(yīng)應(yīng)從基礎(chǔ)邊邊緣放出0.6m左右，先振振基槽兩邊邊，后振中中間，其振振動的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是以振動動機原地振振實不再繼繼續(xù)下沉為為合格，并并輔以輕便便觸探試驗驗檢驗其均均勻性及影影響深度。。振實后地地基承載力力宜通過現(xiàn)現(xiàn)場載荷試試驗確定。。一般經(jīng)振振實的雜填填土地基承承載力可達(dá)達(dá)100～120kPa。4.2.3施工4.2換土墊層法法38（1）分層施施工質(zhì)量檢檢驗標(biāo)準(zhǔn)是是壓實系數(shù)數(shù)≥0.90?？梢杂铆h(huán)刀法或鋼鋼筋貫入法法檢驗。（2）換填后后，可以通通過載荷試驗，或標(biāo)準(zhǔn)貫入、、靜力觸探探試驗、輕輕型動力觸觸探、重型型動力觸探探（對于砂砂石、礦渣渣墊層）。4.2.4質(zhì)量檢驗4.2換土墊層法法39某擋土墻，，條形基礎(chǔ)礎(chǔ)，寬1.2m，埋深1.0m，作用于基基礎(chǔ)底面上上的荷載為為120kN/m，基礎(chǔ)及基基礎(chǔ)上土的的平均重度度為20kN/m3。土層為：：第一層粉粉質(zhì)粘土，，層厚1.0m，重度17.5kN/m3；第二層為為淤泥質(zhì)粘粘土，層厚厚15.0m，重度為17.8mkN/m3，含水量為為65％，承載力力特征值為為45kPa；第三層為為密實砂礫礫層。地下下水位距地地表1.0m。采用換土墊墊層處理，，試確定砂砂墊層厚度度和寬度（（先假定砂砂墊層厚度度為1m進行試算)。4.2.5工程實例4.2換土墊層法法40(1)假定砂墊層層厚度為1.0m，要求分層碾碾壓夯實，，干密度要要求大于1.6t/m3。(2)基礎(chǔ)底面壓壓力平均值值P＝(F+G)/A=(F+γG·b·d)/b=（120+1.2×1×20）/1.2=120kPa(3)砂墊層底面面處附加應(yīng)應(yīng)力與自重重應(yīng)力Pz＝b*(Pk-Pc)/[b+2*z*tan(q)]=1.2*(120-17.5)/[1.2+2*1*tan(30*3.1415926/180)]=52.2kPaPcz=17.5*1+(17.8-10)*1=25.3kPa4.2換土墊層法法4.2.5工程實例z/b=0.8341(4)深度寬度修修正faz＝fa＋ηdγm（d－0.5）＝45+1××（17.5××1+7.8×1）/2×（2-0.5）＝64.0kPaPz+Pcz=52.2+25.3=77.5>fz=64kPa不滿足要求求。4.2換土墊層法法4.2.5工程實例42(5)假定砂墊層層厚度為2.0m。(6)砂墊層底面面處附加應(yīng)應(yīng)力與自重重應(yīng)力Pc=17.5*1+(17.8-10)*1=25.3kPaPz＝b*(Pk-Pc)/[b+2*z*tan(q)]=1.2*(120-25.3)/[1.2+2*2*tan(30*3.1415926/180)]=32.4kPaPcz=17.5*1+(17.8-10)*2=33.1kPa4.2換土墊層法法4.2.5工程實例43(7)深度寬度修修正faz＝fa＋ηdγm（d－0.5）＝45+1××（17.5××1+7.8×2）/3×（3-0.5）＝72.6kPaPz+Pcz=32.4+33.1=65.5<fz=72.6kPa滿足要求。。4.2換土墊層法法4.2.5工程實例44定義：指利用強夯夯施工方法法，邊夯邊邊填碎石在在地基中設(shè)設(shè)置碎石墩墩，在碎石石墩和墩間間土上鋪設(shè)設(shè)碎石墊層層形成復(fù)合合地基以提提高地基承承載力和減減小沉降為為目的的一一種地基處處理方法。。4.3強夯置換法法4.3.1加固機理和和適用范圍圍碎石墩設(shè)置置深度一般般與夯擊能能和地基土土性質(zhì)有關(guān)關(guān)，深厚軟軟粘土地基基中碎石墩墩一般可達(dá)達(dá)到5~8m深。454.3.1加固機理和和適用范圍圍4.3強夯置換法法加固機理：：置換、振密密適用范圍：：適用于加固固粉土地基基、粘性土土地基等，，常在堆場場、高等級級公路路基基，多層住住宅地基處處理。464.3強夯置換法法4.3.2設(shè)計4.3.2設(shè)計1.置換材料選選用2.墩體設(shè)置深深度3.夯錘和落距距選用4.置換點范圍圍和置換點點布置5.墊層6.檢測方法7.其他474.3強夯置換法法4.3.2設(shè)計置換材料盡量選用當(dāng)當(dāng)?shù)氐牟牧狭?，選用級級配良好的的塊石、碎碎石、礦渣渣、建筑垃垃圾等堅硬硬粗顆粒材材料，粒徑徑大于300mm的顆粒含量量不宜超過過30%。應(yīng)根據(jù)設(shè)計計承載力，，地基土質(zhì)質(zhì)條件和單單擊夯擊能能量來確定定。1）當(dāng)軟弱土土層不厚時時，應(yīng)穿透透軟弱土層層到達(dá)較硬硬土層。2）對深厚軟軟粘土地基基墩體設(shè)置置深度一般般不宜超過過7m。3）當(dāng)墩體深深度達(dá)到一一定深度后后，增加墩墩體深度需需要增加單擊夯擊能能量。2.墩體設(shè)置深深度484.3強夯置換法法4.3.2設(shè)計3.夯錘和落距距選用強夯置換法法使用的夯夯錘與強夯夯法使用的的夯錘應(yīng)有有所區(qū)別，，可采用具具有較小的的底面積的的高夯錘。。每夯點夯夯擊數(shù)通過過試驗來確確定，從而而保證墩體體達(dá)到設(shè)計計深度。494.3強夯置換法法4.3.2設(shè)計4.置換點范圍圍和置換點點布置點位布置：：置換點采用用等邊三角角形或正方方形布置。。對獨立基基礎(chǔ)可根據(jù)據(jù)基礎(chǔ)形狀狀相應(yīng)布置置。置換換點點距距離離可可根根據(jù)據(jù)荷荷載載大大小小和和天天然然地地基基承承載載力力情情況況確確定定，，一一般般可可取取夯夯錘錘直直徑徑的的2~3倍。。范圍圍：：應(yīng)大大于于荷荷載載作作用用范范圍圍，，一一般般每每邊邊宜宜超超出出處處理理深深度度的的1/3~1/2，并并不不宜宜小小于于3m。504.3強夯夯置置換換法法4.3.2設(shè)計計5.墊層層在墩墩間間土土和和墩墩頂頂應(yīng)應(yīng)鋪鋪設(shè)設(shè)一一厚厚度度不不小小于于300mm的砂砂石石墊墊層層，，以以協(xié)協(xié)助助墩墩體體和和墩墩