3换填垫层法.pptx

山东科技大学 王清标3.1 概述概述3 换填垫层法换填垫层法3.1.1换填垫层法概念与应用换填垫层法概念与应用 换填垫层法也称为换填法，是指当软弱土地基的承载力和变形满足不换填垫层法也称为换填法，是指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不是很大时软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面以下处理，将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填分层换填强度较大的砂、碎石、强度较大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、高炉干渣等素土、灰土、粉煤灰、高炉干渣等强度较大、性能稳定和无侵蚀性强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料，的材料，并分层夯实（或振实）至要求并分层夯实（或振实）至要求密实度密实度。还包括：平整场地和道路路基填注。还包括：平整场地和道路路基填注等。等。山东科技大学 王清标3.1.2 换填垫层法分类换填垫层法分类按回填材料：按回填材料：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰二灰二灰土二灰土 -简介简介.ppt.ppt垫层垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。、干渣垫层和粉煤灰垫层等。按施工机械：重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法按施工机械：重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法 。3.1.3 换填垫层法适用范围换填垫层法适用范围 换填垫层法换填垫层法 适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。主要用于淤适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。主要用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。处理。处理深度常控制在处理深度常控制在3 35m5m范围以内。若换土垫层太薄，其作用不甚明范围以内。若换土垫层太薄，其作用不甚明显，因此显，因此处理深度也不应小于处理深度也不应小于0.5m0.5m。换填法各种垫层的适用范围见表。换填法各种垫层的适用范围见表2.12.1山东科技大学 王清标表表3.1 各种垫层的适用范围各种垫层的适用范围垫层分类及其实用性垫层分类及其实用性山东科技大学 王清标3.2 加固机理加固机理3.2.1 垫层的作用垫层的作用1 1）提高浅层地基承载力）提高浅层地基承载力2 2）减少地基的变形量）减少地基的变形量3 3）加速软土层的排水固结）加速软土层的排水固结4 4）防止土的冻胀：）防止土的冻胀：毛细现象毛细现象5 5）消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性）消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性6 6）消除湿陷性黄土的湿陷作用）消除湿陷性黄土的湿陷作用7）局部换填处理暗浜和暗沟）局部换填处理暗浜和暗沟3.2.2 土的压实原理土的压实原理1）土的压实原理）土的压实原理粘性土含水量（以质量分数计）较小时，水化膜粘性土含水量（以质量分数计）较小时，水化膜很薄，颗粒间引力大，压实效果差。很薄，颗粒间引力大，压实效果差。增加土含水量时，结合水膜逐渐增厚，颗粒间引增加土含水量时，结合水膜逐渐增厚，颗粒间引力减弱，土粒在相同的压实功能下易于移动而挤密，力减弱，土粒在相同的压实功能下易于移动而挤密，压实效果提高，土干密度也随之提高。压实效果提高，土干密度也随之提高。土中含水量增大到一定程度后，孔隙中开始出现土中含水量增大到一定程度后，孔隙中开始出现自由水，结合水膜的扩大作用并不明显，颗粒间引力自由水，结合水膜的扩大作用并不明显，颗粒间引力很弱，但是，自由水充填在孔隙中，阻止了土粒间的很弱，但是，自由水充填在孔隙中，阻止了土粒间的移动，病随着含水量的增大二阻力逐渐增大，压实效移动，病随着含水量的增大二阻力逐渐增大，压实效果下降，土干密度减少。果下降，土干密度减少。山东科技大学 王清标山东科技大学 王清标2）最优含水量最优含水量现场碾压与室内击实试验的比较现场碾压与室内击实试验的比较a-碾压碾压6遍；遍；b-碾压碾压12遍；遍；c-碾压碾压24遍；遍；d-室内击实试验室内击实试验 。砂土和粘土的压实曲线砂土和粘土的压实曲线 最大干密度必须是最大干密度必须是针对某一特定的压针对某一特定的压实功能而言的。实功能而言的。山东科技大学 王清标施工含水量施工含水量:压实系数压实系数:土的最大干密度土的最大干密度:（3 3）击实功）击实功 击实功是用击数来反映的，如用同一种土料，击实功是用击数来反映的，如用同一种土料，在同一含水率下分别用不同击数进行击实试验，就在同一含水率下分别用不同击数进行击实试验，就能得到一组随击数不同的含水率与干密度关系曲线，能得到一组随击数不同的含水率与干密度关系曲线，从而得出以下结论。从而得出以下结论。1）对于同一种土，最优含水率和最大干密度随击实功）对于同一种土，最优含水率和最大干密度随击实功而变化；击实功愈大，得到的最优含水率愈小，相应的最大而变化；击实功愈大，得到的最优含水率愈小，相应的最大干密度愈高。干密度愈高。2）含水率超过最优含水率后，击实功的影响随含水率）含水率超过最优含水率后，击实功的影响随含水率的增加而逐渐减小。的增加而逐渐减小。3）压实曲线和饱和曲线）压实曲线和饱和曲线土在饱和状态时的含水率与干土在饱和状态时的含水率与干密度的关系曲线密度的关系曲线不相交，且压实曲线永远在饱和曲线的下方不相交，且压实曲线永远在饱和曲线的下方山东科技大学 王清标 （4）土的级配）土的级配 级配良好的土压实性较好，这是因为不均匀土级配良好的土压实性较好，这是因为不均匀土内粗颗粒形成的孔隙有足够的细土粒填充，因而能内粗颗粒形成的孔隙有足够的细土粒填充，因而能获得较高的干密度；均匀级配的土压实性较差，因获得较高的干密度；均匀级配的土压实性较差，因为均匀土内粗颗粒形成的孔隙很少有细土粒填充。为均匀土内粗颗粒形成的孔隙很少有细土粒填充。此压实特性可由室内击实试验中得到的。此压实特性可由室内击实试验中得到的。山东科技大学 王清标 但实践工程表明，垫层填土、路堤施工填筑的但实践工程表明，垫层填土、路堤施工填筑的情况与室内击实试验的条件是有差别的。室内击实情况与室内击实试验的条件是有差别的。室内击实试验是用锤击的方法使土体密度增加。实际上击实试验是用锤击的方法使土体密度增加。实际上击实试验使土样在有侧限的击实筒内进行，不可能发生试验使土样在有侧限的击实筒内进行，不可能发生侧向拉移，力作用在有侧限的土体上，则夯实会均侧向拉移，力作用在有侧限的土体上，则夯实会均匀，且能在最优含水率状态下获得最大干密度，而匀，且能在最优含水率状态下获得最大干密度，而现场施工的土料土块大小不一，含水率和铺填厚度现场施工的土料土块大小不一，含水率和铺填厚度很难控制均匀，实际压实土的均匀性较差。很难控制均匀，实际压实土的均匀性较差。山东科技大学 王清标山东科技大学 王清标3.3 垫层设计计算垫层设计计算3.3.1 砂垫层的设计砂垫层的设计（1）垫层的厚度确定）垫层的厚度确定条形基础：条形基础：矩形基础：矩形基础：图图3.3 垫层内应力分布垫层内应力分布 砂垫层的厚度一般是根据垫层底部软弱砂垫层的厚度一般是根据垫层底部软弱土层的承载力和建筑物对地基的变形要求来土层的承载力和建筑物对地基的变形要求来确定的。即作用在砂垫层底面处土的自重应确定的。即作用在砂垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层的容许承力与附加应力之和不大于软弱土层的容许承强力强力山东科技大学 王清标（2）垫层的宽度确定）垫层的宽度确定b垫层底面宽度；垫层底面宽度；垫层扩散角。垫层扩散角。构造要求：垫层顶面每边宜超出边底不小于构造要求：垫层顶面每边宜超出边底不小于300mm，或按经验进行，或按经验进行放坡。放坡。垫层宽度应以满足基础底面压力扩散和不破坏垫层垫层宽度应以满足基础底面压力扩散和不破坏垫层侧面土质为原则进行设计：侧面土质为原则进行设计：压力扩散角压力扩散角山东科技大学 王清标（3）垫层承载力的确定垫层承载力的确定 垫层承载力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时，可按规范选用，并应进垫层承载力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时，可按规范选用，并应进行下卧层承载力的验算。行下卧层承载力的验算。各种垫层的承载力各种垫层的承载力山东科技大学 王清标（4）沉降计算沉降计算山东科技大学 王清标垫层模量：垫层模量：山东科技大学 王清标（5）垫层材料的选用垫层材料的选用1）砂石）砂石 宜用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于宜用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm部分不部分不超过总重超过总重45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于（粒径小于0.075mm部分不超过总重部分不超过总重9%）时，应掺入不少于总重）时，应掺入不少于总重30%碎石或卵石。碎石或卵石。砂石最大粒径不宜大于砂石最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。2）粉质粘土）粉质粘土3）灰土）灰土 灰土体积配合比宜为灰土体积配合比宜为28或或37。4）粉煤灰）粉煤灰5）矿渣）矿渣6）其他工业废渣）其他工业废渣7）土工合成材料）土工合成材料3.3.2 素土（或灰土、二灰）垫层设计素土（或灰土、二灰）垫层设计 1 1）土料以粘性土和塑性指数大于）土料以粘性土和塑性指数大于）土料以粘性土和塑性指数大于）土料以粘性土和塑性指数大于4 4的粉土，有机的粉土，有机的粉土，有机的粉土，有机质含量小于质含量小于质含量小于质含量小于5%5%，颗粒小于，颗粒小于，颗粒小于，颗粒小于15mm15mm且过筛。石灰应用且过筛。石灰应用且过筛。石灰应用且过筛。石灰应用级以上新鲜的块灰，使用前级以上新鲜的块灰，使用前级以上新鲜的块灰，使用前级以上新鲜的块灰，使用前1 12d2d消解并过筛。素消解并过筛。素消解并过筛。素消解并过筛。素土和灰土垫层的铺填厚度，应按夯实机具种类选择；土和灰土垫层的铺填厚度，应按夯实机具种类选择；土和灰土垫层的铺填厚度，应按夯实机具种类选择；土和灰土垫层的铺填厚度，应按夯实机具种类选择；素土和灰土垫层底层的铺填厚度，既能满足该层的压素土和灰土垫层底层的铺填厚度，既能满足该层的压素土和灰土垫层底层的铺填厚度，既能满足该层的压素土和灰土垫层底层的铺填厚度，既能满足该层的压密条件，又能防止破坏及扰动下卧湿陷性黄土的结构；密条件，又能防止破坏及扰动下卧湿陷性黄土的结构；密条件，又能防止破坏及扰动下卧湿陷性黄土的结构；密条件，又能防止破坏及扰动下卧湿陷性黄土的结构；素土和灰土垫层材料最优含水量的宜控制在素土和灰土垫层材料最优含水量的宜控制在素土和灰土垫层材料最优含水量的宜控制在素土和灰土垫层材料最优含水量的宜控制在opop 2%2%范围内。范围内。范围内。范围内。山东科技大学 王清标 2）素土和灰土垫层处理湿陷性黄土地基的施）素土和灰土垫层处理湿陷性黄土地基的施工过程中，合理安排施工程序工过程中，合理安排施工程序,保证工程质量和施工保证工程质量和施工进度进度,完成湿陷性黄土地区建设任务。完成湿陷性黄土地区建设任务。素土和灰土垫层处理湿陷性黄土地基的应用已有重大突素土和灰土垫层处理湿陷性黄土地基的应用已有重大突破，即施工设备已采用了挖掘机、装载机和大吨位的振动压破，即施工设备已采用了挖掘机、装载机和大吨位的振动压路机，素土和灰土铺垫采用了旋耕机，使工程质量显著提高。路机，素土和灰土铺垫采用了旋耕机，使工程质量显著提高。根据地基检测的结果，目前素土垫层的地基承载力特征根据地基检测的结果，目前素土垫层的地基承载力特征值普遍达到值普遍达到180kPa以上，灰土垫层的地基承载力特征值普以上，灰土垫层的地基承载力特征值普遍达到遍达到250kPa以上，且有良好的均匀性。以上，且有良好的均匀性。机械化程度的提高机械化程度的提高,使得灰土垫层法施工速度加快，经济使得灰土垫层法施工速度加快，经济成本降低，素土和灰土垫层法应用进一步扩大。成本降低，素土和灰土垫层法应用进一步扩大。山东科技大学 王清标3.3.3 粉煤灰垫层设计粉煤灰垫层设计 粉粉煤煤灰灰类类似似于于砂砂质质粉粉土土，粉粉煤煤灰灰垫垫层层的的应应力力扩扩散散角角=21.70。粉粉煤煤灰灰垫垫层层的的最最大大干干密密度度和和最最优优含含水水率率在在设设计计和和施施工工前前，应应按按照照土土工工试试验验方方法法标标准准中中的击实实验法测定。的击实实验法测定。粉粉煤煤灰灰的的内内摩摩擦擦角角、粘粘聚聚力力、压压缩缩模模量量和和渗渗透透系系数数，随随粉粉煤煤灰灰的的材材料料性性质质和和压压实实密密度度而而变变化化，应应该通过室内土工实验确定。该通过室内土工实验确定。山东科技大学 王清标3.3.4 矿渣垫层设计矿渣垫层设计 干渣（简称矿渣）又称高炉重矿渣，是高炉熔干渣（简称矿渣）又称高炉重矿渣，是高炉熔渣经空气自然冷却或经热泼淋水处理后得到的渣，渣经空气自然冷却或经热泼淋水处理后得到的渣，可以作为一种换土垫层的填料。可以作为一种换土垫层的填料。素土垫层或灰土垫层、粉煤灰垫层和干渣垫层素土垫层或灰土垫层、粉煤灰垫层和干渣垫层的设计可以根据砂垫层的设计原则，再结合各自的的设计可以根据砂垫层的设计原则，再结合各自的垫层特点和场地条件与施工机械条件，确定合理地垫层特点和场地条件与施工机械条件，确定合理地施工方法和选择各种设计计算参数，并可参照有关施工方法和选择各种设计计算参数，并可参照有关的技术和文献资料。的技术和文献资料。山东科技大学 王清标山东科技大学 王清标3.4 换填垫层法施工技术换填垫层法施工技术按密实方法和施工机械，换填垫层法分为机械碾压法、重锤夯实法和振按密实方法和施工机械，换填垫层法分为机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。应根据不同的换填材料选择施工机械。动压实法。应根据不同的换填材料选择施工机械。3.4.1 施工方法施工方法1）机械碾压法）机械碾压法 常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大的工程。常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大的工程。施工设备有平碾、振动碾、羊足碾、振动压实机、蛙式夯、插入式振施工设备有平碾、振动碾、羊足碾、振动压实机、蛙式夯、插入式振动器和平板振动器等。动器和平板振动器等。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用粉质粘土、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。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。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。山东科技大学 王清标 为了保证有效压实深度，机械碾压速度控制范围为：平碾为为了保证有效压实深度，机械碾压速度控制范围为：平碾为2km/h；羊；羊足碾足碾3km/h；振动碾；振动碾2km/h；振动压实机；振动压实机0.5km/h。表表3.7 垫层的每层铺填厚度和压实遍数垫层的每层铺填厚度和压实遍数山东科技大学 王清标2）重锤夯实法）重锤夯实法重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。固地基。适用于地下水位距地表适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。分层填土。山东科技大学 王清标3）平板振动法）平板振动法处理无粘性土或粘粒含量少、透处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好松散杂填土地基。水性较好松散杂填土地基。工作原理工作原理:由电动机带动两个偏心由电动机带动两个偏心块以相同速度反向转动，由此产生较块以相同速度反向转动，由此产生较大垂直振动力。大垂直振动力。振动机频率振动机频率11601180r/min振幅为振幅为3.5mm激振力激振力50100kN。振动压实机振动压实机山东科技大学 王清标打夯机蛙式打夯机山东科技大学 王清标压实机蛙式打夯机山东科技大学 王清标山东科技大学 王清标3.4.2 按垫层材料分类按垫层材料分类 1）砂石垫层施工）砂石垫层施工 宜采用振动碾和振动压实机等机具，其压实效果、分层铺填厚度、压实遍宜采用振动碾和振动压实机等机具，其压实效果、分层铺填厚度、压实遍数、最优含水量等，应通过现场试验确定。数、最优含水量等，应通过现场试验确定。平板式振动器时，施工含水量平板式振动器时，施工含水量15%20%；平碾或蛙式夯时可取；平碾或蛙式夯时可取8%12%；当用插入式振动器时，宜为饱和的碎石、卵石。；当用插入式振动器时，宜为饱和的碎石、卵石。垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应先予清理，再用砂石或好土逐层回填夯实，经检查合格后，再铺填垫层。先予清理，再用砂石或好土逐层回填夯实，经检查合格后，再铺填垫层。严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土层，防止践踏、受冻、浸泡或暴晒过严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土层，防止践踏、受冻、浸泡或暴晒过久。在卵石或碎石垫层的底部宜设置久。在卵石或碎石垫层的底部宜设置150300mm厚的砂层，以防止下卧淤泥和厚的砂层，以防止下卧淤泥和淤泥质土层表面的局部破坏。淤泥质土层表面的局部破坏。砂石垫层的底面宜铺设在同一标高上。砂石垫层的底面宜铺设在同一标高上。地下水高于基坑底面时，宜采取排降水措施，注意边坡稳定。地下水高于基坑底面时，宜采取排降水措施，注意边坡稳定。山东科技大学 王清标（2）土垫层施工土垫层施工 施工要点施工要点:施工含水量应控制在施工含水量应控制在w0p2%的范围内。的范围内。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于0.5m，接缝处应夯压密实，灰土、二灰土应拌和均匀并应当日铺填压，接缝处应夯压密实，灰土、二灰土应拌和均匀并应当日铺填压实，灰土压实后实，灰土压实后3 天内不得受水浸泡，冬季应防冻。天内不得受水浸泡，冬季应防冻。其它要求参见砂垫层的施工要点。其它要求参见砂垫层的施工要点。山东科技大学 王清标1）粉煤灰材料）粉煤灰材料 粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出并被收尘粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出并被收尘器收集的物质，其主要成分是器收集的物质，其主要成分是SiO2、Al2O3和和Fe2O3等。等。粉煤灰颗粒尺寸变化范围大，从几百微米到几微米，比表面积一般粉煤灰颗粒尺寸变化范围大，从几百微米到几微米，比表面积一般为为25007000cm2/g，比重为，比重为2.012.22。我国根据粉煤灰的细度和烧失量将其分为三个等级：我国根据粉煤灰的细度和烧失量将其分为三个等级：级粉煤灰，级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于方孔筛筛余量小于12%，烧失量小于，烧失量小于5%；级粉煤灰，级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于方孔筛筛余量小于20%，烧失量小于，烧失量小于8%；级粉煤灰，级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于方孔筛筛余量小于45%，烧失量小于，烧失量小于15%。（3）粉煤灰垫层施粉煤灰垫层施 工工山东科技大学 王清标 2）施工要点）施工要点 粉煤灰的最大干密度和最优含水量应由室内击实试验确定。施工粉煤灰的最大干密度和最优含水量应由室内击实试验确定。施工时分层摊铺，逐层振密或压实。时分层摊铺，逐层振密或压实。粉煤灰垫层在地下水位以下施工时，应采取排（降）水措施，严粉煤灰垫层在地下水位以下施工时，应采取排（降）水措施，严禁在饱和和浸水状态下施工，更不宜采用水沉法施工。禁在饱和和浸水状态下施工，更不宜采用水沉法施工。在软土地基，应先铺填在软土地基，应先铺填20cm 左右厚的粗砂或高炉干渣，以免表左右厚的粗砂或高炉干渣，以免表层土体扰动，同时有利于下卧土层的排水固结，并切断毛细水上升。层土体扰动，同时有利于下卧土层的排水固结，并切断毛细水上升。每一层粉煤灰垫层验收合格后，应及时铺筑上层或采用封层，以每一层粉煤灰垫层验收合格后，应及时铺筑上层或采用封层，以防干燥松散起尘污染环境，并禁止车辆在其上行驶通行。防干燥松散起尘污染环境，并禁止车辆在其上行驶通行。（4）干渣垫层施工）干渣垫层施工 用于垫层的干渣技术条件应符合下列规定：用于垫层的干渣技术条件应符合下列规定：稳定性合格：松散密度不小于稳定性合格：松散密度不小于1.1t/立方米；泥土立方米；泥土与有机质含量不大于与有机质含量不大于5%。对于一般场地平整，干。对于一般场地平整，干渣质量可不受上述指标限制。渣质量可不受上述指标限制。施工采用分层压实法。压实可用平板振动法施工采用分层压实法。压实可用平板振动法和机械碾压法。小面积施工宜采用平板振动器振和机械碾压法。小面积施工宜采用平板振动器振实。电动功率大于实。电动功率大于1.5kw，每层虚铺厚度，每层虚铺厚度，200-250mm，振捣遍数有试验确定，以达到设计密，振捣遍数有试验确定，以达到设计密实度为准。实度为准。山东科技大学 王清标大面积施工宜采用大面积施工宜采用8-12t压路机，每层虚压路机，每层虚铺厚度不大于铺厚度不大于300mm；也可采用振动压路机；也可采用振动压路机碾压，碾压遍数均可由现场试验确定。根据冶碾压，碾压遍数均可由现场试验确定。根据冶金部门对矿渣垫层的研究，无论是采用碾压施金部门对矿渣垫层的研究，无论是采用碾压施工还是采用振动法施工，当满足压实条件时，工还是采用振动法施工，当满足压实条件时，均可获得很高的变形模量而能满足工程要求。均可获得很高的变形模量而能满足工程要求。山东科技大学 王清标（5）土工合成材料垫层施工）土工合成材料垫层施工土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。回填填料时，应采用后卸式卡车沿加筋材回填填料时，应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便道，并将土工合成材料张紧。填料不允许直道，并将土工合成材料张紧。填料不允许直接缷在土工合成材料上面，必须缷在已摊铺接缷在土工合成材料上面，必须缷在已摊铺完毕的土面上；缷土高度以不大于完毕的土面上；缷土高度以不大于1m为宜，为宜，以免造成局部承载力不足。缷土后应立即摊以免造成局部承载力不足。缷土后应立即摊铺，以免出现局部下陷。铺，以免出现局部下陷。山东科技大学 王清标（6）聚苯乙烯板块垫层施工）聚苯乙烯板块垫层施工 聚苯乙烯板块施工时，宜按施工放聚苯乙烯板块施工时，宜按施工放样的标志沿中线向两边采用人工或轻型样的标志沿中线向两边采用人工或轻型机具把机具把EPS准确就位，不许重型机械或准确就位，不许重型机械或拖拉机在拖拉机在EPS块体上行驶。块体上行驶。EPS块体和块体和块体之间应分别采用连接件单面爪（底块体之间应分别采用连接件单面爪（底部或顶部）、双面爪（块体之间）和部或顶部）、双面爪（块体之间）和“L形形”金属销钉连结紧密。金属销钉连结紧密。山东科技大学 王清标山东科技大学 王清标3.5 质量检验质量检验垫层的施工质量检验可利用贯入仪、轻型动力触探或标准贯入试验检验。垫层的施工质量检验可利用贯入仪、轻型动力触探或标准贯入试验检验。1）检验方法选用原则）检验方法选用原则 粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层可用环刀法、贯入仪、静力触探、粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验。轻型动力触探或标准贯入试验检验。砂石、矿渣垫层可用重型动力触探。砂石、矿渣垫层可用重型动力触探。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。载荷试验压板边长或直径不应小于垫层厚度的载荷试验压板边长或直径不应小于垫层厚度的1/3。2）检验点数量）检验点数量 对大基坑每对大基坑每50100m2 不应小于不应小于1个检验点；对基槽每个检验点；对基槽每1020m不应不应少于少于1个点；每个单独柱基不应少于个点；每个单独柱基不应少于1个点。个点。贯入仪或动力触探检验时，分层检验点的间距应小于贯入仪或动力触探检验时，分层检验点的间距应小于4m。竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。山东科技大学 王清标【例例1】某教学楼是三层砖混结构，条形毛石基础，基某教学楼是三层砖混结构，条形毛石基础，基础埋深础埋深1.8m，条形基础底面宽度为条形基础底面宽度为1.8m，基底压力，基底压力140kPa，基底以上基础回填土的重度为，基底以上基础回填土的重度为19.2kN/m3，该场，该场地地08m为软粘土，重度为为软粘土，重度为18kN/m3，地基承载力特征值，地基承载力特征值为为100kPa，采用灰土垫层处理，灰土重度，采用灰土垫层处理，灰土重度19.8kN/m3。3.6 工程应用实例工程应用实例山东科技大学 王清标计算过程如下：软土重度软土重度D 基础埋深基础埋深Z=2.206603778m&Z=0.666368943m山东科技大学 王清标取取z=0.7m，则，则Pz=76.12kPa，Pcz=48.42kPa则则Pz+Pcz=124.54kPa faz=124.96kPa满足下卧层验算要求。满足下卧层验算要求。据据建筑地基处理规范建筑地基处理规范4.2.2，垫层底面的宽度应满足基础，垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定底面应力扩散的要求，可按下式确定基础顶面的宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持基础顶面的宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的经验放坡确定。边坡稳定的经验放坡确定。山东科技大学 王清标取取z=2.2m，则，则Pz=46.8kPa，Pcz=78.12kPa则则Pz+Pcz=124.92kPa faz=124.96kPa满足下卧层验算要求。满足下卧层验算要求。据据建筑地基处理规范建筑地基处理规范4.2.2，垫层底面的宽度应满足基础，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：底面应力扩散的要求，可按下式确定：但显然，垫层底面很宽，必然导致垫层的顶面也很宽，显然基但显然，垫层底面很宽，必然导致垫层的顶面也很宽，显然基坑开挖面积大，垫层施工的土方量大，是不太适宜的。坑开挖面积大，垫层施工的土方量大，是不太适宜的。山东科技大学 王清标【例例2】某基础底面积某基础底面积 bl4m5m，埋深，埋深d3m，作用基础顶面竖向荷载，作用基础顶面竖向荷载F10000kN，土层，土层08m皆为细砂，皆为细砂，6个细砂试样的内摩擦角平均值为个细砂试样的内摩擦角平均值为21.70，变异系数为，变异系数为0.1，重度为，重度为17kN/m3。是否要进行地基处理？若采用换填垫。是否要进行地基处理？若采用换填垫层法进行地基处理，填料为碎石，重度为层法进行地基处理，填料为碎石，重度为19.5kN/m3，换填垫层厚度为，换填垫层厚度为2m，分层压实，使土的内摩擦角达到分层压实，使土的内摩擦角达到360。下卧层承载力是否满足要求？若换填。下卧层承载力是否满足要求？若换填的碎石的最大干重度为的碎石的最大干重度为1.60t/m3，分层压实每层控制干密度为多少？，分层压实每层控制干密度为多少？1）地基承载力验算地基承载力验算基础及垫层情况基础及垫层情况垫层底面处的附加压力值垫层底面处的附加压力值由砂土抗剪强度确定地基承载力特征值由砂土抗剪强度确定地基承载力特征值山东科技大学 王清标则细砂土的内摩擦角标准值为：则细砂土的内摩擦角标准值为：查查建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002表表5.2.5，得承载力系数：，得承载力系数：Mb0.51，Md=3.06则由砂土抗剪强度确定的地基承载力特征值为则由砂土抗剪强度确定的地基承载力特征值为：天然地基承载力不满足要求，需要进行地基处理。天然地基承载力不满足要求，需要进行地基处理。山东科技大学 王清标2）下卧层承载力验算）下卧层承载力验算3）分层压实的每层控制干密度确定）分层压实的每层控制干密度确定