第5講換土墊層法講課-

彭李暉2021/10/10星期日1第5講換土墊層法換填墊層法土的填筑土的壓實2021/10/10星期日2

當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)底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高爐干渣或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性等材料，并壓（夯、振）實至要求的密實度為止，這種地基處理方法稱為換填法。定義：§2.1換填墊層法2021/10/10星期日3《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGG79-2019中規(guī)定：4.1.1換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。

當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)底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高爐干渣或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性等材料，并壓（夯、振）實至要求的密實度為止，這種地基處理方法稱為換填法。適用性：§2.1換填墊層法2021/10/10星期日4通?；娱_挖后，利用分層回填壓實，也可處理較深的軟弱土層，但經(jīng)常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占地面積大或需要基坑支護；以及施工土方量大，棄土多等因素，從而使處理費用增高，工期延長，因此換填法的處理深度通常宜控制在3米以內(nèi)。但也不應(yīng)小于0.5米，因為墊層太薄，則換土墊層的作用也不顯著。在濕陷性黃土地區(qū)或土質(zhì)較好場地，一般坑壁可直立或邊坡穩(wěn)定時，處理深度可限制在5米以內(nèi)?！败浫跬翆拥暮穸扔植缓艽蟆迸c“淺”----到底是多少米？在實際工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？適用性：§2.1換填墊層法2021/10/10星期日52墊層設(shè)計

（掌握）1、墊層的厚度的確定2、墊層寬度的確定3、墊層承載力的確定4、沉降計算軟基換填路段（2米片石墊層+砂礫換填+土工格柵）2021/10/10星期日6通?；娱_挖后，利用分層回填壓實，也可處理較深的軟弱土層，但經(jīng)常由于地下水位高而需要采取降水措施；坑壁放坡占地面積大或需要基坑支護，以及施工土方量大、棄土多等因素，從而使處理費用增高、工期拖長，因此換填法的處理深度通常宜控制在3m以內(nèi)，也不宜小于0.5m，因為墊層太薄，則換土墊層的作用也不顯著。處理深度2021/10/10星期日7砂墊層的厚度設(shè)計

（砂石、碎石）墊層

砂墊層厚度z應(yīng)根據(jù)砂墊層底面下臥層的承載力及建筑物對地基變形要求確定。按下臥層的承載力確定

b

回填土B

=b+2ztgdzPZ+pCZfz

填z

pCZpCD2021/10/10星期日8各參數(shù)的計算砂（砂石、碎石墊層）PZ+pCZfz條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ),平面分布fz-經(jīng)深度修正后的墊層底面處軟弱下臥層土的地基承載力設(shè)計值2021/10/10星期日92021/10/10星期日102021/10/10星期日112.4墊層施工（掌握）1砂和砂石墊層1.1材料要求：1級配良好，不均勻系數(shù)不小于10；2以中粗砂為主，可添置少量碎卵石但要分布均勻，最大粒徑不大于50mm；2021/10/10星期日121.2施工要點1施工中關(guān)鍵將砂加密到設(shè)計要求的密實度2021/10/10星期日132021/10/10星期日142鋪筑前，應(yīng)先行驗槽。浮土應(yīng)清除，邊坡必須穩(wěn)定，防止塌土；3人工級配的砂石墊層，應(yīng)將砂石拌和均勻后，再進行鋪填搗實；4搗實砂石墊層時，應(yīng)注意不要破壞基坑底面和側(cè)面土的強度。因此，對基坑下靈敏度大的地基上，在墊層最下一層宜先鋪設(shè)一層15~20cm的松砂，只用木夯夯實，不得使用振動器，以免破壞基底土的結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日151.2灰土墊層1.2.1材料要求：1石灰與土體積2:8或3:7，宜用粉質(zhì)粘土；2石灰采用熟石灰不得含有過多水分，粒徑不得大于5mm；3一定范圍內(nèi)，灰土強度隨石灰增大而增大；4二灰墊層強度更高。2021/10/10星期日161.2.2施工要點1施工時，應(yīng)將灰土拌和均勻，控制含水量，如土料水分過多或不足時，應(yīng)晾干或灑水潤濕，一般可按經(jīng)驗在現(xiàn)場直接判斷，其方法為手握灰土成團，兩指輕捏即碎。這時，灰土基本上接近最優(yōu)含水量；2夯實后灰土3d內(nèi)不得受水浸泡；3掌握分層虛鋪厚度2021/10/10星期日171.3碎石礦渣1碎石和礦渣有足夠的強度，變形模量大，穩(wěn)定性好;2墊層本身還可以起排水層的作用，并加速下部軟弱土層的固結(jié)。2021/10/10星期日181.4粉煤灰墊層1虛鋪厚度和碾壓遍數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場小型試驗確定。若元試驗資料時，可選用鋪筑厚度200~300mm，壓實厚度150~200mm;2施工時宜當天鋪筑，當天壓實。若壓實時呈松散狀，則應(yīng)灑水溫潤后再壓實。若出現(xiàn)"橡皮"土現(xiàn)象，則應(yīng)采取開槽、翻開晾曬或換灰等方法處理；3壓實后粉煤灰墊層防水，防凍。2021/10/10星期日19粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰是燃煤電廠排放的工業(yè)廢棄物，每年排放量與日俱增。粉煤灰是電廠在煤粉燃燒過程中，當煤通過爐膛高溫時絕大部分礦物雜質(zhì)在高溫下熔化，在被送到低溫區(qū)時固化成球狀顆粒的玻璃體。粉煤灰的處理與利用已為我國一個比較突出的經(jīng)濟和社會效益問題注意2021/10/10星期日20粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響自重輕對工程來講是好還是不好？粉煤灰比重比粘性土小得多，一般松散重度在６－７kN/m3間，經(jīng)輕型擊實試驗后干密度為0.92~1.35t/m3;比土要輕的多，產(chǎn)生差別的原因在于粉煤灰主要是以硅，鋁為主的非晶態(tài)玻璃球體組成，結(jié)晶礦物含量較少。而粘性土礦物都由石英、長石和粘土礦物等晶體組成。2021/10/10星期日21粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響粉煤灰的顆粒組成特點，使它具有可振實或碾壓的條件，擊實試驗曲線峰值段比天然土具有相對較寬的最優(yōu)含水量區(qū)間。粉煤灰的最優(yōu)含水量變動幅度是±４％，大于土的２％的變動幅度。因此，粉煤灰在回填過程中達到設(shè)計密實度要求的含水量容易控制，施工質(zhì)量容易得到保證。2021/10/10星期日22粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響

c，￠應(yīng)通過室內(nèi)土工試驗確定。當無試驗資料時，可定為當壓實系數(shù)為0.9~0.95時，￠＝２３～３０，c=5-30kPa2021/10/10星期日23粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響粉煤灰的壓縮性能與擊實功能、密實度和飽和程度等因素有關(guān)。上海規(guī)范指出應(yīng)通過土工試驗確定，當無試驗資料時，在壓實系數(shù)為0.9~0.95時，Es＝８～２０Ｍpa2021/10/10星期日24粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響松散粉煤灰墊層具有遇水強度降低的特性，但經(jīng)壓實后承載能力的試驗結(jié)果可知，遇水后強度降低的特性降低。當無試驗資料時，壓實系數(shù)為0.9~0.95時的浸水墊層，其容許承載力可采用120~200kPa,但尚應(yīng)滿足軟弱下臥層的強度和地基變形要求。2021/10/10星期日25粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響粉煤灰顆粒組成近似砂質(zhì)粉土，壓實過程中與壓實初期具有較大的滲透系數(shù)，但隨著齡期的增加，滲透性能逐漸減弱。粉煤灰有火山灰反應(yīng)—齡期效應(yīng)2021/10/10星期日26粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響粉煤灰在壓實后不會發(fā)生液化2021/10/10星期日27粉煤灰墊層粉煤灰簡介粉煤灰的工程特性及其對環(huán)境的影響

自重輕擊實性能好抗剪強度壓縮性承載能力滲透性抗液化性對環(huán)境的影響粉煤灰的PH值較高，大于土壤本底值，但隨著時間的推移，實踐證明PH值會衰減到接近土壤本底值，一般能滿足有關(guān)環(huán)境保護的要求。粉煤灰中微量有害元素，特別是其浸出液中，有害元素的溶出對土壤和地下水的影響是又一個環(huán)境影響問題。2021/10/10星期日281.5加筋土墊層2021/10/10星期日291.5.1施工要點1墊層填料宜用碎石、角礫、礫砂、粗砂，中砂等材料，不宜含有氯化鈣、碳酸鈉、硫化物等化學物質(zhì)；2墊層材料具有良好透水性；3下鋪地基土層頂面應(yīng)平整；4土工合成材料連接宜采用搭接法、縫接法和膠結(jié)法；5避免暴曬。2021/10/10星期日30工程實例1:擬建場地地貌單元屬于洛河河漫灘，ztt層厚0.5~3.5m，土質(zhì)雜亂；原礫層厚1.0~2.1m，fk=180kpa；粉土厚0.5~2.0m，fk=80kpa；卵石層厚超過6.0m，fk=400kpa，場區(qū)地下水位穩(wěn)定在自然地面3.0m左右，賦水量較大。場地將建立5座相仿的7層住宅樓。工程實例2021/10/10星期日31工程實例2堆箱區(qū)總面積14.5萬平方米。擬建場地自上而下1填土：灰褐色，可塑，主要為粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土混碎石為主，局部含中等風化片麻巖碎石，直徑20~50cm，厚度1.4~2.0m。2拋石：雜色，松散，主要為強風化~弱風化片麻巖碎石，直徑200~1000mm含量大于70%，棱角狀，粘性土充填。揭露厚度1.2~2.6m分布廣泛。3淤泥：灰色，土質(zhì)均勻，細膩，偶夾粉砂團塊，厚度8m左右，孔隙比大力學強度低。3粉質(zhì)粘土：灰黃色，可塑，局部軟塑，土質(zhì)不均勻，夾粉土薄層，該層分布廣泛厚度2.2~3.7m，承載力特征值200kpa。4粉土：灰黃色，中密，土質(zhì)不均勻，搖振迅速，承載力140kpa。5粉質(zhì)粘土：黃灰色，軟塑~可塑，層厚分布穩(wěn)定。145kpa。2021/10/10星期日322021/10/10星期日331

填土壓實

1.1.1土料要求：

填方土料應(yīng)符合設(shè)計要求，設(shè)計無規(guī)定時應(yīng)符合以下規(guī)定：⑴碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚的2/3），可用于表層以下的填料；1.1填土的要求

⑶碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無壓實要求的填方；

⑵含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填料；1填土壓實第5講2021/10/10星期日34⑷淤泥和淤泥質(zhì)土，一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過含水量處理符合壓實要求后，可用于填方中的次要部位。

含有大量有機物的土壤、石膏或水溶性硫酸鹽含量大于2%的土壤、凍結(jié)或液化狀態(tài)的土壤不能作填土之用。精細的路基填料1填土壓實第5講2021/10/10星期日351.1.2

最佳含水量

回填土含水量過大過小都難以夯壓密實，當土壤在最佳含水量的條件下壓實時，能獲得最大的密實度。土壤過濕時，可先曬干或摻入干土；土壤過干時，則應(yīng)灑水濕潤以求取得較佳的含水量?；靥钔练瓡?填土壓實第5講2021/10/10星期日36飽和曲線粘性土砂土粘性土在某種壓實功能下（標準壓實功能）達到最密時的含水量稱為最優(yōu)含水量，對應(yīng)的干密度稱為最大干密度砂土：①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實；③潮濕狀態(tài)下不易擊實§2.2壓實原理及壓實參數(shù)土的壓實機理

人們很早就用土作為建筑材料，而且知道要把松土擊實。公元前200多年，我國秦朝修筑馳實（行車大道），就有用“鐵錐筑土堅實”的記載，說明那時人們已經(jīng)認識到土的密度和土的工程特性有關(guān)。2021/10/10星期日37粘土顆粒-----------------++++引力d水分子陽離子強結(jié)合水弱結(jié)合水自由水飽和曲線粘性土粘性土在某種壓實功能下（標準壓實功能）達到最密時的含水量稱為最優(yōu)含水量，對應(yīng)的干密度稱為最大干密度土的壓實機理壓實原理及壓實參數(shù)2021/10/10星期日38§2.2壓實原理及壓實參數(shù)擊實試驗2021/10/10星期日391.1.3

分層厚度

填方工程應(yīng)分層鋪土壓實。分層厚度根據(jù)壓實機具而定：壓實機具每層鋪土厚度（mm）每層壓實遍數(shù)平碾200～3006～8羊足碾200～3508～15振動壓實機200～3503～4柴油打夯機200～2503～4人工打夯＜2003～41填土壓實第5講2021/10/10星期日401.1.4

填方施工注意事項

●填土應(yīng)從場地最低部分開始，由一端向另一端自下而上分層鋪筑。或由兩邊向中間壓實。●虛鋪厚度：人工木夯20(粘性土)～30cm(砂質(zhì)土)；推土機填土30cm；鏟運機或汽車填土30～50cm

；分層鋪土逐層壓實1填土壓實第5講2021/10/10星期日41

●斜坡上的土方回填應(yīng)將斜坡改成階梯形，以防填方滑動；凸塊式壓路機作業(yè)

●填方區(qū)如有積水、雜物和軟弱土層等，必須進行換土回填，換土回填亦分層進行；1填土壓實第5講2021/10/10星期日42

●回填基坑、墻基或管溝時，應(yīng)從四周或兩側(cè)分層、均勻、對稱進行，以防基礎(chǔ)、墻基或管道在土壓力下產(chǎn)生偏移和變形。管溝須兩側(cè)對稱分層回填墻基須四周分層均勻回填1填土壓實第5講2021/10/10星期日431.2

填土的壓實方法（了解）1.2.1機械碾壓法

適用于大面積的場地平整和路基、堤壩工程，用壓路機進行填方壓實時，填土厚度不應(yīng)超過25～30cm，碾壓遍數(shù)一樣，碾輪重量先輕后重，碾壓方向應(yīng)從兩邊逐漸壓向中央，每次碾壓應(yīng)有15～25cm的搭接。全液壓輪胎式壓路機壓路機碾壓應(yīng)“薄填、慢駛、多次”1填土壓實第5講2021/10/10星期日44碾壓法要點：1一般粘性土通常用8~10t的平碾碾壓8~12遍；2對于飽和性粘土表面壓實需加快排水固結(jié)；3淤泥及淤泥質(zhì)土需要挖除或者擠淤充填；4控制碾壓土含水量符合最優(yōu)百分比；5可以添加碎石、石灰、碎磚提高強度；2021/10/10星期日45碾壓法施工本次碾壓與上次碾壓的壓痕不得重疊“零沉降”的高鐵路基碾壓施工三輪壓路機（山推）1填土壓實第5講2021/10/10星期日46俗稱“打夯”，是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤，中國傳統(tǒng)的“打夯”方法有木夯、石夯、飛硪等。石夯飛硪1.2.2夯實法四川省委書記杜青林與修水塘的村民打石夯打飛硪已成為民俗表演節(jié)目1填土壓實第5講2021/10/10星期日47常用的蛙式打夯機、振動打夯機、內(nèi)燃打夯機適用于粘性較低的土，常用于基坑(槽)、管溝部位小面積的回填土的夯實，也可配合壓路機對邊緣或邊角碾壓不到之處進行夯實。填土厚度不大于25cm，

一夯壓半夯、依次夯打。蛙式打夯機蛙式打夯機夯實基底持力層1填土壓實第5講2021/10/10星期日48適用于壓實溝槽內(nèi)的土壤、柱子周圍和在狹小空間內(nèi)施工。又稱“跳錘”。

沖擊夯HCD75沖擊夯1填土壓實第5講2021/10/10星期日49振動平板夯（徐工SR100）整機重100kg.激振力18kN內(nèi)燃式振動平板夯可壓實松散的、粒狀的土壤、沙礫及瀝青路面，具有體積小，重量輕，能自行前進，機動靈活性強等特點，適于建筑物臨近的狹窄地帶及管線溝槽等復(fù)雜地形的壓實作業(yè)。

無線電遙控雙向振動平板夯（戴納派克

LH800）整機重820kg.激振力95kN雙向振動平板夯（戴納派克

LH700）整機重780kg.激振力95kN1填土壓實第5講2021/10/10星期日50沖擊壓路機（廈工三明XG63213C）沖擊能量32KJ.壓實寬度3m沖擊輪為三邊弧型結(jié)構(gòu)破碎壓實機的強大沖擊力可把硬質(zhì)路面破碎為網(wǎng)塊狀，并把塊狀片直接壓入、加強路基。主要用于硬質(zhì)路面的維修、改造施工破碎壓實機（廈工三明XG63214C）沖擊能量32KJ.破碎寬度1.3m破碎輪為四邊弧型結(jié)構(gòu)沖擊式壓路機主要用于高標準、高填方的壓實。1填土壓實第5講2021/10/10星期日51

1.2.3強夯法

是利用起重機械和重錘進行軟土地基處理的施工方法，可夯實較厚的土層。

強夯法的內(nèi)容在前面課程中介紹.1填土壓實第5講2021/10/10星期日521.2.4振動法適用于非粘性土壤的振動夯實。主要施工機械是振動壓路機、平板振動器。雙鋼輪驅(qū)動振動壓路機壓實效果好、影響深度大、生產(chǎn)效率高，適用于各類土壤的壓實，是大型土石方壓實的首選設(shè)備。雙鋼輪振動壓路機單鋼輪振動壓路機1填土壓實第5講2021/10/10星期日53拖式振動碾（華山）拖式振動碾（徐工YZT16）整機重量16t.激振力373kN手扶式振動碾（徐工XD08）整機重量僅830kg.激振力15.7kN。是一種輕型振動壓實機械。適用于基坑邊角、井蓋周圍、管道回填和人行道、路肩、小規(guī)模鋪裝工程，是大型壓實機械的輔助平整壓實施工機械。1填土壓實第5講2021/10/10星期日54悍馬25t單鋼輪壓路機寶馬BMW雙鋼輪壓路機凸塊振動碾1填土壓實第5講2021/10/10星期日551填土壓實第5講2021/10/10星期日561.3

填土密實度的檢驗

填土壓實后應(yīng)達到一定的密實度及含水量要求。檢驗指標為壓實系數(shù)（壓實度）λC，即：