第3章换填垫层法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,3,章 换填垫层法,Chapter 3 Replacement and C,ushion,3.1,概 述,3.1 Introduction,当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为,换填法,，它多用于公路构筑物的地基处理。在建筑工程中也有一定范围的应用。,3.2,垫层的作用,3.2 Functions of Cushion,（,1,）提高持力层的承载力；,（,2,）减少沉降量；,（,3,）加速软弱土层的排水固结；,（,4,）防止冻胀；,（,5,）消除膨胀土的胀缩作用。,1,普洛特（,Proctor,）,假说,当黏性土的含水量较小时，土粒表面的结合水膜很薄（主要是强结合水），颗粒间很大的分子力阻碍着土的压实，这时压实效果就比较差；当含水量增大时，结合水膜逐渐增厚，粒间联结力减弱，水起着润滑的作用，使土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好；但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果又趋下降，这就是,土的压实机理,。,3.3,土的压实原理,3.3 Mechanism of Soil Compactness,2,控制压实效果的主要因素,（,1,）最优含水量,在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为,最优含水量,，相应的干密度称为,最大干密度,。最优含水量大致为塑限,2,。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。,（,2,）压实功能,当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。,（,3,）压实条件,指压实时被压实土层的特点，所采用压实机械的功能和性能，压实的方法和方式等。室内击实试验的结果只能作为工程实践的参考。,（,4,）其他因素,土的颗粒粗细、级配、矿物成分和添加的材料等因素对压实效果是有影响的。颗粒越粗，就越能在低含水量时获得最大的干密度；颗粒级配越均匀，压实曲线的峰值范围就越宽广而平缓；对黏性土，其压实效果与其中的黏土矿物成分含量有关。,3.4,垫层设计,(Design of Cushion),1,垫层的厚度的确定,垫层的厚度,z,应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：,式中,p,z,相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（,kPa,）；,p,cz,垫层底面处土的自重压力值（,kPa,）；,f,az,垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（,kPa,）。,垫层厚度不宜小于,0.5m,，,也不宜大于,3m,。,垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算：,对条形基础,对矩形基础,式中,b,矩形基础或条形基础底面的宽度（,m,）；,l,矩形基础底面的长度,（,m,）；,p,k,相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（,kPa,）；,p,c,基础底面处土的自重压力值（,kPa,）；,z,基础底面下垫层的厚度,（,m,）；,垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。,压力扩散角,换,填,材料,z/b,中,砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾石屑、卵石、碎石、矿渣,粉质黏土、,粉煤灰,灰土,0.25,20,6,28,0.50,30,23,28,2,垫层宽度的确定,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：,式中,b,垫层底面宽度（,m,）；,压力扩散角，按上表采用；当在,z/b,小于,0.25,时，仍按表中,z/b,0.25,取值。,垫层顶面每边超出基础底边不宜小于,300mm,。,3,垫层材料的选用,（,1,）,砂石,。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于,2mm,的部分不应超过总重的,45,），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重,30,的碎石或卵石砂石的最大粒径不宜大于,50mm,。,（,2,）,粉质黏土,。土料中有机质含量不得超过,5,，当含有碎石时，粒径不宜大于,50mm,。,（,3,）,灰土,。体积配合比宜为,2,：,8,或,3:7,。土料宜用粉质黏土，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，其颗粒不得大于,15mm,。,石灰宜用新鲜得消石灰，其颗粒不得大于,5mm,。,（,4,）,粉煤灰,。可用于道路、堆场和小型建筑物、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土,0.3,0.5m,。,（,5,）,矿渣,。主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑物、构筑物地基。选用矿渣的松散重度不小于,11kN/m,3,，有机质及含泥总量不超过,5,。,（,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。,（,7,）,土工合成材料,。由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。,3.5,粉煤灰垫层,(,Flyash,Cushion),粉煤灰垫层适用于厂房、机场、公路和堆场等工程大面积填筑。,粉煤灰的工程特性,（,1,）自重轻。松散重度,6,7kN/m,3,，,击实后干重度,9.2,13.5 7kN/m,3,。,（,2,）,击实性能好。粉煤灰的最优含水量变动幅度是,4,，大于土的,2,的变动幅度。,（,3,）抗剪强度。粉煤灰的抗剪强度指标与粉煤灰的灰种、剪切方法、压实系数大小和龄期长短有关。当压实系数为,0.90.95,时,黏聚力,530kPa,内摩擦角,2330,度。,（,4,）,压缩性。当压实系数为,0.90.95,时,压缩模量为,8,20MPa,。,（,5,）,承载能力。对压实系数为,0.90.95,的浸水垫层,其承载力可采用,120,200kPa,。,（,6,）,渗透性。粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，渗透系数在,10,4,10,5,cm/s,之间变化。,（,7,）抗液化性。粉煤灰经压实后不会发生液化。,3.6,垫层施工方法,3.6,Construction of Cushion,1,按,密实方法,分类，有机械碾压法、重锤夯实法和平板振动法。应根据不同的换填材料选择施工机械。,2,垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取,200,300mm,。,3,为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度，一般平碾为,2km/h;,羊足碾为,3km/h;,振动碾为,2km/h;,振动压实机为,0.5km/h,。,3.7,质量检验,3.7 Quality Verification Test,1,对粉质黏土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪法、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探试验。,2,垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。,3,采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的,2/3,处。检验点数量，对大基坑每,50,100m,2,不应少于,1,个检验点；对基槽每,10,20m,不应少于,1,个点；每个独立柱基不应少于,1,个点。,4,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。,思考题,(Problems),（,1,）什么是换填垫层法？,（,2,）换填垫层具有什么作用？,（,3,）换填垫层设计包含哪些内容？,（,4,）垫层的施工方法有哪些？,（,5,）垫层施工完成后，如何进行质量检验？,