土力学与地基基础学习情境十--处理软弱地基.pptx

目录目录1 1 1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类2 2 2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施3 3 3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基目录目录4 4 4 4利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基5 5 5 5利用振冲法处理软弱地基利用振冲法处理软弱地基利用振冲法处理软弱地基利用振冲法处理软弱地基6 6 6 6利用排水固结法处理软弱地基利用排水固结法处理软弱地基利用排水固结法处理软弱地基利用排水固结法处理软弱地基学习单元学习单元学习单元学习单元1 1 1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类（一）软弱地基处理的目的 在工程建设中，不可避免地会遇到地质条件不良的软弱地基，若在这样的地基上修建建筑物，则不能满足其设计和正常使用的要求。另外，随着科学技术的不断发展，高层建筑不断涌现，建筑物的荷载日益增大，建筑物对地基变形的要求越来越严格。因此，即使原来认为良好的基础，也可能在特定的条件下必须进行软弱地基处理（是指对不满足承载力和变形要求的软弱地基进行的人工处理，也称为地基加固）。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类1.改善抗剪特性 地基的剪切破坏及稳定性，取决于地基土的抗剪强度。因此，为了防止剪切破坏及减轻土压力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。另外，防止侧向流动(塑性流动)产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。2.改善压缩特性 需要研究采用何种措施以提高地基土的压缩模量，以便减少地基土的沉降。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类3.改善透水特性 针对在地下水的运动中所出现的问题，需要研究采取何种措施使地基土变得不透水或减轻其水压力。4.改善动力特性 地震时饱和松散粉细砂(包括一部分粉质黏土)将会产生液化。为此，需要研究采取何种措施以防止地基土液化，改善其振动特性以提高地基的抗震性能。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类5.改善特殊土不良地基特性 改善特殊土不良地基特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特性。（二）软弱地基处理的意义 1)提高地基土的抗剪强度地基的剪切破坏。2)降低地基土的压缩性。3)改善地基土的透水特性。4)改善地基的动力特性。5)改善特殊土的不良地基特性。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类（三）软弱地基处理的对象 软弱地基一般是指高压缩性土(1-20.5 MPa1)地基。由于软弱土的物质组成、成因及存在环境(如水的影响等)不同，不同软弱地基的性质是完全不同的。根据工程地质特征，软弱地基系指主要由软土(淤泥和淤泥质土)、冲填土、杂填土及其他高压缩性土层构成的地基。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类1.软土 软土是第四纪后期形成的海相、三角洲相、湖相及河相的黏性土沉积物，有的属于新近淤积物。其地质成因甚为复杂。所有这些不同成因的地层，其接近地面部分主要为淤泥和淤泥质土，它们是在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类2.冲填土 冲填土系由水力冲填泥砂而形成的填土。一般是结合整治或疏浚江河航道，用高压泥浆泵将河底泥砂通过输泥管排放到地面而形成的大片冲填土层。3.杂填土 杂填土按其组成的物质成分可分为建筑垃圾、生活垃圾和工业废料等。1 1处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类软弱地基处理的目软弱地基处理的目的、意义与对象的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的分类 建筑垃圾由碎砖、瓦砾等与黏性土混合而成，成分较纯，有机质含量较少；生活垃圾成分极为复杂，含大量有机质；工业废料有矿渣、炉渣(常见的如钢渣，孔隙很大，搭空现象严重、不稳定)和其他工业废料(要特别注意化学废料对混凝土的侵蚀性)。1 1基础软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问软弱地基处理的问题题地基处理方法的分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类 衡量地基好坏的一个主要标准就是看其承载力和变形性能是否满足要求。地基处理就是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结和加筋等方法对地基进行加固，用以改良地基土的特性。工程实际中建筑地基所需处理的问题表现在以下几个方面：1 1基础软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问软弱地基处理的问题题地基处理方法的分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类（一）地基的强度与稳定性问题 当地基的抗剪强度不足以支撑上部结构传来的荷载时，地基就会产生局部剪切或整体滑移破坏，它不仅影响建筑物的正常使用，还将对建筑物的安全构成很大威胁，以至于造成灾难性的后果。（二）地基的变形问题 地基在上部荷载作用下，产生严重沉降或不均匀沉降时，就会影响建筑物的正常使用，甚至引发建筑物整体倾斜、墙体开裂、基础断裂等事故。1 1基础软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问软弱地基处理的问题题地基处理方法的分类处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类（三）地基的渗漏与溶蚀 水库一类构筑物的地基发生渗漏就会使库内存水渗漏，严重的会引起溃坝等破坏。溶蚀会使地面塌陷。（四）地基振动液化与振沉 强烈地震会引起地表以下一定深度范围内含水饱和的粉土和砂土产生液化，使地基丧失承载力，造成地表、地基或公路发生破坏；会造成软弱黏性土发生振沉现象，导致地基下沉。1 1软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的地基处理方法的分类分类 处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类地基处理方法的分类见表10-1。1 1软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的地基处理方法的分类分类 处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类1 1续表软弱地基处理的目的、意义与对象软弱地基处理的问题地基处理方法的地基处理方法的分类分类 处理软弱地基的目的、对象与分类处理软弱地基的目的、对象与分类1 1续表学习单元学习单元学习单元学习单元2 2 2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一软弱地基的一般规定般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计 当地基压缩层主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成时应按软弱地基进行设计。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层处理。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况；冲填土应查明排水固结条件；杂填土应查明堆积历史，确定自重压力下的稳定性、湿陷性等。设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一软弱地基的一般规定般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计 对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质 条件进行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。施工时，应注意对淤泥和淤泥质土基槽底面的保护，减少扰动。荷载差异较大的建筑物，宜先建重、高部分，后建轻、低部分。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一软弱地基的一般规定般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计 活荷载较大的构筑物或构筑物群(如料仓、油罐等)，使用初期应根据沉降情况控制加载速率，掌握加载间隔时间，或调整活荷载分布，避免过大倾斜。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定基础软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的利软弱地基的利用与处理用与处理2 2（一）利用软弱土层作为持力层时应符合的规定 1）对于淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施。2）对于冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，可利用其作为轻型建筑物地基的持力层。利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定基础软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的利软弱地基的利用与处理用与处理2 2 （二）局部软弱土层及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基础或其他方法处理当地基承载力或变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压实、堆载预压、真空预压、换填垫层或复合地基等方法。处理后的地基承载力应通过试验确定。利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定基础软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的利软弱地基的利用与处理用与处理2 2 1）机械压实，包括重锤夯实、强夯、振动压实等方法，可用于处理由建筑垃圾或工业废料组成的杂填土地基，处理有效深度应通过试验确定。2）堆载预压，可用于处理较厚淤泥和淤泥质土地基。预压荷载宜大于设计荷载，预压时间应根据建筑物的要求及地基固结情况确定，并应考虑堆载大小和速率对堆载效果和周围建筑物的影响。采用塑料排水带或砂井进行堆载预压和真空预压时，应在塑料排水带或砂井顶部做排水砂垫层。利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定基础软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的利软弱地基的利用与处理用与处理2 2 3）换填垫层(包括加筋垫层)，可用于软弱地基的浅层处理。垫层材料可采用中砂、粗砂、砾砂、角(圆)砾、碎(卵)石、矿渣、灰土、黏性土，以及其他性能稳定、无腐蚀性的材料。加筋材料可采用高强度、低徐变、耐久性好的土工合成材料。4）复合地基设计，应满足建筑物承载力和变形要求。利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施 在满足使用和其他要求的前提下，软弱地基上的建筑体型应力求简单。当软弱地基上的建筑体型比较复杂时，宜根据其平面形状和高度差异情况，在适当部位用沉降缝将其划分成若干个刚度较好的单元；当高度差异或荷载差异较大时，可将两者隔开一定距离，当拉开距离后的两单元必须连接时，应采用能自由沉降的连接构造。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施（一）沉降缝1）建筑物的下列部位，宜设置沉降缝：（1）建筑平面的转折部位；（2）高度差异或荷载差异处；（3）长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；（4）地基土的压缩性有显著差异处；（5）建筑结构或基础类型不同处；2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施（一）沉降缝1）建筑物的下列部位，宜设置沉降缝：（1）建筑平面的转折部位；（2）高度差异或荷载差异处；（3）长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位；（4）地基土的压缩性有显著差异处；（5）建筑结构或基础类型不同处；（6）分期建造房屋的交界处。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施2)沉降缝应有足够的宽度，沉降缝宽度可按表10-2选用。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施 相邻建筑物基础间的净距，可按表10-3选用。相邻高耸结构或对倾斜要求严格的构筑物的外墙间隔距离，应根据倾斜允许值计算确定。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的结构措施地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的建筑措施 建筑物各组成部分的标高，应根据可能产生的不均匀沉降采取下列相应措施：1)室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高。建筑物各部分(或设备之间)有联系时，可将沉降较大者标高提高。2)建筑物与设备之间，应留有净空。当建筑物有管道穿过时，应预留孔洞，或采用柔性的管道接头等。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施软弱地基的结构措施（一）减少建筑物沉降和不均匀沉降的措施为减少建筑物沉降和不均匀沉降，可采用下列措施：1)选用轻型结构，减轻墙体自重，采用架空地板代替室内填土；2)设置地下室或半地下室，采用覆土少、自重轻的基础形式；3)调整各部分的荷载分布、基础宽度或埋置深度；4)对不均匀沉降要求严格的建筑物，可选用较小的基底压力。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施软弱地基的结构措施（二）增强整体刚度和承载力的措施 对于建筑体型复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用箱基、桩基础、筏基等加强基础整体刚度，减少不均匀沉降。对于砌体承重结构的房屋，宜采用下列措施增强整体刚度和承载力：1)对于3层和3层以上的房屋，其长高比L/Hf不宜大于2.5；当房屋的长高比为2.5L/Hf3.0时，宜做到纵墙不转折或少转折，并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和承载力。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施软弱地基的结构措施 当房屋的预估最大沉降量不大于120 mm时，其长高比可不受限制。2)墙体内宜设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁。3)在墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强，圈梁应按下列要求设置：（1）在多层房屋的基础和顶层处应各设置一道，其他各层可隔层设置，必要时也可逐层设置。单层工业厂房、仓库，可结合基础梁、连系梁、过梁等酌情设置。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理地基上有大面积地面荷载的设计软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施软弱地基的结构措施 （2）圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上，并宜在平面内连成封闭系统。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面地基上有大面积地面荷载的设计荷载的设计 在建筑范围内有地面荷载的单层工业厂房、露天车间和单层仓库的设计，应考虑由于地面荷载所产生的地基不均匀变形及其对上部结构的不利影响。当有条件时，宜利用堆载预压过的建筑场地。地面荷载系指生产堆料、工业设备等地面堆载和天然地面上的大面积填土。其中，地面堆载应均衡，并应根据使用要求、堆载特点、结构类型和地质条件确定允许堆载量和范围，但堆载不宜压在基础上；大面积的填土，宜在基础施工前3个月完成。2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面地基上有大面积地面荷载的设计荷载的设计 厂房和仓库的结构设计，可适当提高柱、墙的抗弯能力，增强房屋的刚度。对于中小型仓库，宜采用静定结构。对于在使用过程中允许调整吊车轨道的单层钢筋混凝土工业厂房和露天车间的天然地基设计，除应遵守建筑地基基础设计规范(GB 500072011)的有关规定外，尚应符合式(10-1)的要求：2 2利用与处理软弱地基的措施利用与处理软弱地基的措施软弱地基的一般规定软弱地基的利用与处理软弱地基的建筑措施软弱地基的结构措施地基上有大面积地面地基上有大面积地面荷载的设计荷载的设计式中 由地面荷载引起柱基内侧边缘中点的地基附加沉降量计算值；由地面荷载引起柱基内侧边缘中点的地基附加沉降量允许值，可按表10-4采用。2 2学习单元学习单元学习单元学习单元3 3 3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工（一）换填法的定义与作用 换填法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工换填法常用作地基的浅层处理，其主要作用包括：1）提高地基承载力。浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其他填筑材料代替软弱土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。土工合成材料加筋垫层则通过垫层中布置的加筋体来提高地基承载力。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工 2）减少沉降量和湿陷量。一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。由于砂垫层或其他垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工 3）加速软弱土层的排水固结。建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层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，可以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，避免地基土塑性破坏。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工 4）防止冻胀。粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象，可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。5）消除膨胀土的胀缩作用。在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应依据变形计算确定，一般不少于0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工 6）用于处理暗浜和暗沟的建筑场地。城市建筑场地，有时会遇到暗浜和暗沟。此类地基具有土质松软、均匀性差、有机质含量较高等特点，其承载力和变形一般都满足不了建筑物的功能要求。一般处理的方法有基础加深、基础梁跨越、短桩支承和换土垫层。而换土垫层主要适用于需要处理深度不大、范围较大，土质较差，无法直接作为基础持力层的情况。3 3利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工（二）换填法的适用范围换填法的适用范围见表10-5。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。换填垫层法设计的主要内容是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层，应保持足够的断面厚度以增加地基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形，保持足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。对于有排水要求的垫层，除要求有一定的厚度和宽度外，还需形成一个排水面，促进软弱土层的固结，提高其强度，以满足上部荷载的要求。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基（一）垫层的分类 按换填材料的不同，将垫层分为砂垫层、素土垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层等。不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但根据实验结果及实测资料，垫层地基的强度和变形特性基本相似，因此可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的设计方法进行计算。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基（二）垫层的适用范围 1砂垫层 多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理。适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。不宜用于湿陷性黄土地基，也不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理。砂垫层不宜用于有地下水流流速快、流量大的地基处理。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基2素土垫层 素土垫层(简称土垫层)和灰土垫层(石灰与土的体积配合比一般为2:8或3:7)在湿陷性黄土地区使用较广泛，处理厚度一般为13m。通过处理基底下的部分湿陷性土层，可达到减小地基的总湿陷量，并控制未处理土层湿陷量的处理效果。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基3砂渣垫层 适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理和场地平整。但对于受酸性或碱性废水影响的地基不得采用矿渣垫层。4粉煤灰垫层 适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基（三）垫层材料的选用1砂石 1)用砂石料作垫层填料时，宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、圆砾、卵石或碎石等，填料中不得含有植物残体、垃圾等杂质，且含泥量不应超过5。2)用粉细砂作填筑料时，应掺入不少于30的碎石或卵石，且应分布均匀，最大粒径均不得大于50 mm。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 3)当碾压(或夯、振)功能较大时，最大粒径亦不宜大于80 mm。用于排水固结地基垫层的砂石料，含泥量不宜超过3。4)对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等渗水材料。砂垫层材料应选用级配良好的中粗砂，含泥量不超过3，并应除去树皮、草皮等杂质。5)用细砂作垫层填料时，应掺入3050的碎石，碎石最大粒径不宜大于50 mm，并应通过试验确定铺填厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基2灰土 灰土的体积配合比宜为28或37.土料宜采用粉质黏土，不宜使用块状黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒粒径不得大于15mm。灰土强度随土料中黏粒含量增高而加大，塑性指数小于4的粉土中的黏粒含量太少，不能达到提高灰土强度的目的，因而不能用于拌和灰土。石灰宜采用新鲜的消石灰，其颗粒粒径应小于5mm。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基3粉煤灰 粉煤灰垫层上应覆土0.30.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网应采用适当的防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基4干渣 干渣又称高炉重矿渣，简称矿渣，是高炉冶炼生铁过程中所产生的固体废渣经自然冷却而成。干渣具有原料足，造价低，节约天然资源(砂石料)等优点。干渣垫层材料可根据工程的具体条件选用分级干渣、混合干渣或原状干渣。小面积垫层一般用840 mm与4060 mm的分级干渣，或060 mm的混合干渣；大面积铺填时，可采用混合干渣或原状干渣，原状干渣最大粒径不大于200 mm或不大于碾压分层虚铺厚度的23。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基5土工合成材料加碎石 由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层时，所用土工合成材料的品种与性能及填土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准土工合成材料应用技术规范(GB 502901998)的要求，通过设计并进行现场试验后确定。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高，同时受力伸长率不大于45、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等土工合成材料；垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂或粉质黏土等材料。6其他工业废渣 在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基7聚苯乙烯板(EPS)聚苯乙烯板(EPS)又称泡沫苯乙烯。是以石油为原料，经加工提炼出苯和乙烯合成，又经脱氧处理后得到苯乙烯，再经聚合反应生成聚苯乙烯，然后添加发泡剂而形成。根据发泡剂添加方式的不同，可生产不同类型的材料。西方国家称Expand Polystyrene Sheet，简称EPS。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基8粉质黏土 土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得含有砖、瓦和石块。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基（四）垫层厚度的确定 对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应保证天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力值。根据试验结果，当矩形基础的垫层厚度为0.81.0倍基底宽度，条形基础的垫层厚度为1.01.5倍基底宽度时，能消除部分至大部分非自重湿陷性黄土地基的湿陷性。当垫层厚度为1.01.5倍柱基基底宽度或1.52.0倍条基基底宽度时，可基本消除非自重湿陷性黄土地基的湿陷性。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基（五）垫层宽度的确定 垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤出。若垫层宽度不足，就有可能部分挤入侧面软弱土中，增加基础沉降。垫层宽度的计算通常可按应力扩散角法进行。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：3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基式中 b垫层底面的宽度(m)；压力扩散角()，可按表10-6采用；当z/b0.25 时，仍按表中z/b=0.25 取值。（六）垫层的承载力和变形验算 垫层的承载力宜通过现场荷载试验确定，并应进行下卧层承载力的验算。对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。3 3基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜早换填，并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。换填垫层在满足断面有足够厚度、宽度和垫层压实标准的条件下，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(GB 500072011)的有关规定计算。3 3换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 1)垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质黏土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。3 3换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 2)一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200300 mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工时，搭接处应夯压密实。3 3换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 3)粉质黏土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量（wop2）的范围内，粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在（wop4）的范围内。粉质黏土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层的缝距不得小于500 mm。接缝处应夯压密实。灰土应拌和均匀并应当日铺填夯压。灰土夯压密实后3天内不得受水浸泡。粉煤灰垫层铺填后宜当天压实，每层验收后应及时铺填上层或封层，防止干燥后松散起尘污染，同时应禁止车辆碾压通行。3 3换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用换填法处理软弱地基利用换填法处理软弱地基 4)铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶面应平整，防止土工合成材料被刺穿、顶破。铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有褶皱；端头应固定或回折锚固；切忌暴晒或裸露；连接宜用搭接法、缝接法和胶粘法，并均应保证主要受力方向的连接强度不低于所采用材料的抗拉强度。3 3学习学习学习学习单元单元单元单元4 4 4 4利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基换填法的基本概念换填法的基本概念与适用范围与适用范围换填法垫层的设计垫层施工 1)强夯加固深度最好不超过15 m(特殊情况除外)。2)对于饱和软土，地表面应铺一层较厚的砾石、砂土等粗颗粒填料。3)地下水位离地面宜为23 m。4)夯击对象最好由粗颗粒土组成。5)施工现场与既有建筑物之间有足够的安全距离(一般应大于10 m)，否则不宜施工。4 4基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基 强夯法在实践中虽已被证实是一种较好的地基处理方法，但到目前为止还没有一套成熟和完善的理论和设计计算方法，许多参数的确定只是参考经验或半经验公式。实践表明，在夯击过程中，由于巨大的夯击能和冲击波，土体中因含有许多可压缩的微气泡而立即产生几十厘米的沉降；土体局部产生液化后，结构遭到破坏，强度下降到最小值；4 4基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基随后在夯击点周围出现径向裂缝，成为加速孔隙水压力消散的主要通道；黏性土具有的触变性，使已经降低的强度得到恢复和增强。这就是强夯法加固机理。在进行强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大，然后气体有所膨胀，在孔隙水排出的同时，孔隙水压力减少。根据试验，每夯击一遍，气体体积可减少40。土体的沉降量与夯击能成正比。4 4基础换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计换填法垫层的设计垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基 当孔隙水压力上升到与覆盖压力相等的能量级时，土体即产生液化，吸附水变成了自由水，此时，土的强度下降到最小值，当所出现的超孔隙水压力大于颗粒间的侧向压力时，致使颗粒间出现裂隙，形成排水通道，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。当孔隙水压力消散到小于土颗粒间的侧向压力后，裂隙自行闭合，土中水的运动又恢复常态。有规则的网格布置夯点，由于积聚的夯击能量，在夯坑四周会形成有规则的垂直裂缝；而不规则的和紊乱的夯击，将破坏这些排水通道的连续性。4 4换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基（一）有效加固深度 影响强夯法有效加固深度影响的因素很多，有锤重、锤底面积和落距，还有地基土性质、土层分布、地下水位以及其他有关设计参数等。强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。我国常采用的是根据国外经验公式进行修正后的估算公式：4 4换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基式中 H加固深度(m)；M夯锤质量(t)；h落距(m)；小于1的修正系数，变动范围为0.350.8，饱和软土取0.450.5,一般粘性土取0.5,砂性土取0.7,填土取0.60.8,黄土取0.350.5。4 4换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基(二)单位夯击能 单位夯击能指单位面积上所施加的总夯击能，它的大小应根据地基土的类别、结构类型、荷载大小和处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。对于粗粒土可取1 0004 000 kNm/m2；对细粒土可取1 5005 000 kNm/m2。夯锤底面积对砂类土一般为34 m2，对黏性土不宜小于6 m2。4 4换填法的基本概念与适用范围换填法垫层的设计垫层施工垫层施工利用强夯法处理软弱地基利用强夯法处理软弱地基（三）单点夯击数、夯击遍数、时间间隔 单点夯击数指单个夯点一次连续夯击的次数，强夯法夯点的单点夯击数应按现场试夯得到的夯击数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足以下条件：1)最后两击的平均