《地基处理》第二章-换土垫层法解析PPT课件
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地基处理-垫层处理讲解材料
Esi，1—2 —下卧土层第i层在100-200KPa下的压缩模量 （kPa）；
δi, δi-1—垫层底面计算点分别到第i层和i-1层土底 面的沉降系数；
n——下卧层计算深度内划分的土层数。
四、沉降量计算
沉降量计算经验系数 ψ
Es(MPa) 2.5 4.0 7.0 15.0 20.0
附加应力
垫层底面处的附加压力值 pz 条形基础：
(2-3)
矩形基础：
(2-2)
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——基础底面压力的设计值（kPa）； pc——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）； θ——垫层的压力扩散角（°），可按表2-2采用。
四、沉降量计算
比较重要的建筑物或垫层下存在软弱 下卧层的建筑：验算基础的沉降量， 使建筑物基础的最终沉降量小于建筑 物的容许沉降量。
建筑物基础沉降量等于垫层自身的变形量和软弱
下卧层的变形量 ，即S=SC+SP
SC——垫层自身变量（㎜）； SP底—面—算压起缩）层厚度范围内（自下卧层顶面，即垫层
Pz≥fk
1.4 1.3 1.0 0.4 0.2
pz≤0.75fk
1.1 1.0 0.7 0.4 0.2
注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量当量值；
Es=
Ai
Ai /E
，其中Ai为第i层土附加应力系数沿土
si
层厚度的积分值。
素土和灰土垫层设计
• 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。 适于处理1～4m厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的2：8或3：7灰 土。垫层强度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料 按2：8或3：7体积比加适当水拌和均 匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高 得多，常用于处理湿陷性黄土。
02--水利工程地基处理--垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： 回填土 (1)求pz： a. 垫层底面处的附加压力值pz 可按压力扩散角法进行简化计算:
b( pk pc ) 条形基础(2-2) pz b 2 ztg
b
其中：b、l 矩形基础地 面的宽和长
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
三、砂(砂石、碎石)垫层质量检验：
检验方法：环刀法、贯入测定法 1、环刀法：测定干密度 2、贯入法：钢筋贯入深度 3、检验点数量：参考规范 4、竣工质量验收：载荷试验、标贯、触探等。
本节完
第五节 粉煤灰垫层
一、粉煤灰垫层(Flyash Cushion)适用范围：
适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程大面积
b b 2 ztg
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(三)、砂垫层承载力的确定 1、垫层的承载力决定于填筑料的性质、施工机具能量 大小及施工质量的优劣等，宜通过现场试验确定。 2、垫层的承载力尚必须对软弱下卧层的承载力验算后 再确定。 3、垫层的承载力也可通过取土分析、标贯实验、动力 触探等实验资料综合分析确定。 4、无试验资料时可参见表2－4。
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(四)、沉降计算 1、原则： 建筑物基础沉降总量S=垫层变形Sc+下卧土层变形Sp 2、垫层： 粗颗粒垫层一般可忽略变形，需计算时方法：
( pk pc ) p z z Sc 2 Es
Es--垫层压缩模量
第三节 土的压实机理
一、土的压实机理(Compaction Mechanics)：
(一)、砂垫层厚度的确定 2、计算公式： 回填土 (1)求pz： a. 垫层底面处的附加压力值pz 可按压力扩散角法进行简化计算:
b( pk pc ) 条形基础(2-2) pz b 2 ztg
b
其中：b、l 矩形基础地 面的宽和长
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
三、砂(砂石、碎石)垫层质量检验：
检验方法：环刀法、贯入测定法 1、环刀法：测定干密度 2、贯入法：钢筋贯入深度 3、检验点数量：参考规范 4、竣工质量验收：载荷试验、标贯、触探等。
本节完
第五节 粉煤灰垫层
一、粉煤灰垫层(Flyash Cushion)适用范围：
适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等工程大面积
b b 2 ztg
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(三)、砂垫层承载力的确定 1、垫层的承载力决定于填筑料的性质、施工机具能量 大小及施工质量的优劣等，宜通过现场试验确定。 2、垫层的承载力尚必须对软弱下卧层的承载力验算后 再确定。 3、垫层的承载力也可通过取土分析、标贯实验、动力 触探等实验资料综合分析确定。 4、无试验资料时可参见表2－4。
第四节 砂(砂石、碎石)垫层
一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计：
(四)、沉降计算 1、原则： 建筑物基础沉降总量S=垫层变形Sc+下卧土层变形Sp 2、垫层： 粗颗粒垫层一般可忽略变形，需计算时方法：
( pk pc ) p z z Sc 2 Es
Es--垫层压缩模量
第三节 土的压实机理
一、土的压实机理(Compaction Mechanics)：
《地基处理》第二章-换土垫层法解析PPT教学课件
重
土或灰土
锤
0.93-0.95
150-200
2020/10/16
注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
10
(4)沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。
经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层 的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中 变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
第2章 换土垫层法（换填法）
Cushion
2020/10/16
1
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣
土工合成材料、聚苯乙烯板块
直至满足前式
矩形 基础
pz
b(lpk pc)
(b2ztaθn)(l2zt
aθn)
pk—基底平均压力；
Z=0.5-3m
pc—基础底面处土的自重应力；
θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表
数值：
2020/10/16
8
(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
b' b2ztaθn
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层，
换土垫层法
换土垫层法本章概述1．换土垫层的概念2．换土垫层适用条件3．换土垫层的五个作用4．换土垫层的设计5．换土垫层的施工要点6．换土垫层法的质量检验方法本章重点与难点重点掌握换土垫层的概念、适用条件及其五个作用；对砂垫层厚度、宽度的设计；换土垫层法的质量检验方法。
第二章换土垫层法第一节概述当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并夯压（振实）至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法（Replacement Memod）。
换土垫层法常用作为浅层处理地基的方法．而重锤夯实法、机械碾压法和振动压实法，则是换土垫层法中采用不同的压实机具对换填地基土进行夯（压、碾）实的不同施工方法。
换土垫层法还包括低洼地域筑高（平整场地）或道路筑高（道路路基）。
对回填不同材料形成的垫层，可称之为该材料垫层、如碎垫层、干渣垫层、和粉煤灰垫层等。
换土垫层的作用是：（1）提高地基承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下．天然土层所承受的压力。
从而使地基强度满足要求；（2）垫层置换了软弱土层，从而可减少地基的变形量；（3）加速软土层的排水固结；（4）调整不均匀地基的刚度；（5）对湿陷性黄土、膨胀土或季节性冻土等特殊土，其目的主要是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性或冻胀性。
换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等地等地基土的浅层处理．常用于轻型建筑、地砰、堆料场和道路工程等地基处理工程中。
大面积填土产生的大范围地面负荷，其影响深度较大，地基土的压缩变形量大，沉降延续时间长，与换土垫层法浅层处理地基的特点不同，因而对大面积填土地基进行设计和施工时，地面堆载要力求均衡，避免大量、迅速、集中堆载，并应根据使用要求、堆载特点、结构类型和地质条件等来确定允许堆载量的大小和范围。
地基处理—换土垫层法(基础工程)
高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。
在软土层上回填好土
2.5.1 换填法
软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去, 回填强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料作持力层。采用 砂石、灰土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石 地基、灰土地基、粉煤灰地基。
对于解决荷载较大的中小型建筑 物的地基问题比较有效。 处理深度通常控制在3m以内时 较为经济合理。
碾压法 250～350 8～12
60～100kN压路机往复碾压
备注
不宜使用干细砂或含泥 量较大的砂铺筑砂垫层
湿陷性黄土、膨胀土、 细沙地基不得使用
适用于砂石垫层 ①适用大面积砂石垫层 ②不宜用于地下水位以 下的砂垫层
●地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓 斜坡），每层错开0.5~1.0m，按先深后浅的顺序分层铺设， 搭接处充分夯实。
对于承受振动荷载的地基，不应 选择换填垫层法进行处理。
各种换填材料的适用范围
换土种类
适用范围
砂石（砂砾、 碎卵石） 垫层
土 素土垫层 垫 层 灰土垫层
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，也不适宜用于大面积堆载、密 集基础和动力基础的软地基处理；可有条件地用于膨胀土 地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基 处理；不宜采用粉细砂作垫层。
B′
垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。
②砂石垫层材料要求：
●宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、
石屑等，含泥量不宜超过5%；
●在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最
大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺 量按设计，不少于总重30%，不大于50%；
在软土层上回填好土
2.5.1 换填法
软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去, 回填强度高、压缩性低、无侵蚀性的材料作持力层。采用 砂石、灰土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石 地基、灰土地基、粉煤灰地基。
对于解决荷载较大的中小型建筑 物的地基问题比较有效。 处理深度通常控制在3m以内时 较为经济合理。
碾压法 250～350 8～12
60～100kN压路机往复碾压
备注
不宜使用干细砂或含泥 量较大的砂铺筑砂垫层
湿陷性黄土、膨胀土、 细沙地基不得使用
适用于砂石垫层 ①适用大面积砂石垫层 ②不宜用于地下水位以 下的砂垫层
●地基底面标高不同时，边坡应挖成阶梯形（或平缓 斜坡），每层错开0.5~1.0m，按先深后浅的顺序分层铺设， 搭接处充分夯实。
对于承受振动荷载的地基，不应 选择换填垫层法进行处理。
各种换填材料的适用范围
换土种类
适用范围
砂石（砂砾、 碎卵石） 垫层
土 素土垫层 垫 层 灰土垫层
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，也不适宜用于大面积堆载、密 集基础和动力基础的软地基处理；可有条件地用于膨胀土 地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基 处理；不宜采用粉细砂作垫层。
B′
垫层底宽确定后，按照基坑的坡度向上延伸至基础底面。
②砂石垫层材料要求：
●宜选用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾石、碎石、
石屑等，含泥量不宜超过5%；
●在缺少中粗砂和砾石地区，也可采用细砂，但同时宜掺入最
大粒径不宜大于50mm碎石或卵石，以保证垫层的密实和稳定，其掺 量按设计，不少于总重30%，不大于50%；
地基处理——换土垫层法64页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
《地基处理》第二章
砂垫层的厚度设计
砂垫层厚度z应根据砂垫层底面下卧层的承载力 及建筑物对地基变形要求确定。
垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄 ( < 0. 5m) 则垫层的作用不 显著。
pz pcz f z
pz—垫层底附加应力设计值（kPa）； pcz—垫层底面处土自重应力标准值 （kPa）； fz—垫层底面处下卧层土经深度修正后 的地基承载力的特征值（设计值）。
砂（碎石、砂石）垫层的设计
设计要求： 既要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软 弱土层，又要求有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。 注意 排水砂垫层不同于置换垫层，前者主要在基 础底面设置厚度为30cm的砂（或砂石、碎石）垫 层，以利于软土层的排水固结
设计计算
垫层材料的选用 设计内容 垫层厚度的确定
垫层宽度的确定
垫层承载力的确定 沉降计算
垫层材料选用
采用换填法处理地基，垫层材料可因地制 宜地根据工程的具体条件合理选用，一般为级 配良好的中粗砂，含泥量不超过3%，并应去除 树皮、草皮等杂质。若用细砂，应掺入30%— 50%的碎石，碎石最大粒径不宜大于50mm，并应 通过试验确定虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功 率等各项技术参数。
在各种不同类型的工程中，垫层所起的主要作 用有时也是不同的。例如砂垫层可分为换土砂垫层 和排水砂垫层两种。一般工业与民用建筑物基础下 的砂垫层主要起换土的作用；而在路堤及土坝等工 程，主要是利用砂垫层起排水固结作用，提高固结 速率，促使地基土的强度增长。换土垫层视工程具 体情况而异，软弱土层较薄时，常采用全部换土， 软弱土层较厚时，可采用部分换土，并允许有一定 程度的沉降及变形。
垫层承载力的确定
a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤 其是通过现场原位试验（载荷、标贯、触探）确定。中 砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。 b.对于按《建筑地基基础设计规范》划分安全等级 为三级的建筑物及不太重要、小型、轻型或对沉降要求 不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特征 值。
《换土垫层法》PPT课件
编辑ppt
4
二、填土的压实机理
1、粘性土的压缩有一个最优含水率问题 2、一般的土都含有些细粒，或者粘粒，粘性土的含量的 多少影响到最优含水量的大小，粘粒越多，最优含水量 越大，反之亦然。 3、最优含水率一般是在实验室内的击实实验得到的。 4、对于土的压实，不同的压实功能，也会影响到最优含 水量的值。如对于同种土，压实功能越大，则需要的最 优含水量要相应降低。 5、现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度很 难控制均匀，实际压实土的均质性差。对现场土的压实，
应与以施压工实含系水数量来检验土 c的控制干密度与最大干密度之比）
编辑ppt
5
三、砂垫层设计
对砂垫层的设计，要求又足够的厚度以置换 可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够的 宽度以防止砂垫层向两侧挤出。经过换填垫层 法处理后，可将上部荷载传递到下面的下卧层， 以满足建筑物对地基承载力和沉降的要求；当 垫层下面有较软弱土时，也可加速软弱土层的 排水固结和强度的提高。
编辑ppt
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即使地基处理后，地面水仍能从垫层侧面深入下部未 处理的湿陷性土层引起湿陷，故对有放水要求的建筑不得 采用。
整片垫层一般设置在整个建筑物的平面范围内，每边 超出建筑物外墙基础外缘的宽度不应小于垫层的厚度，并 不小于2m。整片垫层的作用消除被处理土层的湿陷性， 以及防治表水从上部或侧面深入下部未处理的湿陷性土层。
或3：7配合比）在湿陷性黄土地区适用较为广泛，这是一 种以土治土的处理湿陷性的方法，传统厚度一般为1～3m。
素土或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。当仅要求 消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；当要 求提高地基承载力和水稳定性时宜采用灰土垫层。
局部垫层一般设置在矩形或方形基础或条形基础底面 下，主要用于消除地基的部分湿陷性，并提高承载力。据 工程经验，局部处理的范围，每边超出基础底边的宽度不 应小于其厚度的一半，
《地基处理》第二章换土垫层法
组织专业施工队伍，配备 必要的施工设备、检测仪 器等。
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要 开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土 方开挖，注意保持边坡稳 定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定 地点，注意避免对环境造 成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、 矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的 物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基 土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高 其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处 理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著 。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆 方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范 围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材 料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和 减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将 基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基 承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、 办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载 力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预 定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实， 确保垫层密实度符合要求。
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要 开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土 方开挖，注意保持边坡稳 定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定 地点，注意避免对环境造 成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、 矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的 物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基 土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高 其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处 理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著 。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆 方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范 围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材 料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和 减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将 基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基 承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、 办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载 力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预 定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实， 确保垫层密实度符合要求。
地基处理ppt课件
抽水前水位线
抽水后水位降落线
滤水管
降水预压原理
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cz
o
cz
原水位
z
o
原水位
z
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(4) 电渗预压加固机理
电渗预压是在土中插入金属电极并通以直流电，由于直 流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，将水在阴极排除 且无补充水源的情况下，引起土层的压缩固结。电渗预压与 降水预压一样，是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水 压力来增加土的有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆 载作为预压荷载，也不会使土体发生破坏。
灌浆法的应用始于1802年，法国工程师Charles Beriguy在Dieppe采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修 复了一座受冲刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的 一种常用方法。
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23
2 加固目的有以下几个方面：
①增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、 坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；
⑵ 进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的滑动、深基 坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降；
⑶ 作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对桩侧或板桩 背后的软土加固以增加侧向承载能力。
冲填土
杂填土
湿陷性黄土
特殊土地基
膨胀土 盐渍土
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2
季节性冻土
地基处理的目的：
1. 提高地基的抗剪强度，增加其稳定性; 2. 降低地基土的压缩性，减少地基的沉
降变形; 3. 改善地基土的渗透特性，减少地基渗
漏或加强其渗透稳定; 4. 改善地基土的动力特性，提高地基的
抗振性能; 5. 改善特殊土地基的不良特性，满足工
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pzpczfaz
pz—垫层底附加应力设计值；
pcz—垫层底面处土自重应力标准值；
faz—垫层底面处下卧层土经深度修正后
的地202基0年承9月载28力日 的特征值（设计值）。
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垫层底附加应力pz
条形 基础
pz
b( pk pc ) b2ztanθ
计算时可先假设一个垫层厚度， 然后按前式进行验算，若不符 合要求重新
2.3.2 素土（灰土、二灰）垫层设计
(1)素土、灰土垫层简介
素土垫层（土垫层）
湿陷性黄土地区
灰土垫层（石灰与土体积比2：8，3：7） 处理厚度1-3m
减小地基的 总湿陷量(以 土治土)
施 工
换填材料
压实系数λc 承载力特征值fak/kPa
碎石、卵石
200-300
砂夹石（碎、卵石占30%-50%）
碾
压
土夹石（碎、卵石占30%-50%）
或
振 密
中砂、粗砂、砾砂
粘性土和粉土（8<IP<14）
灰土
0.94-0.97 0.93-0.95
200-250 150-200 150-200 130-180 200-250
重
土或灰土
锤
0.93-0.95
150-200
2020年9月28日 注：压实系数小的垫层承载力取低值，反之取高值
10
(4)沉降计算
垫层地基沉降分二部分:一是垫层的沉降；二是软弱下卧层的沉降。由于垫层材 料模量远大于下卧层的模量，所以在一般情况下，软弱下卧层沉降量占整个沉降量 的大部分。
经观测及大量工程经验表明，经换填垫层进行局部处理后，往往由于软弱下卧层 的变形，建筑物地基仍将产生过大的沉降及差异沉降，故应按《地基基础规范》中 变形计算方法进行建筑物沉降计算，保证地基处理效果及建筑物安全。
b' b2ztaθn
b′—垫层底面宽度，m。
注意：垫层顶面宽度宜超出基础 底面每边不小于300mm，或从 垫层底面两侧向上按开挖基坑的 要求放坡 。
放坡1： 3
2020年9月28日
确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的
要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽
度及侧面土的强度条件，防止垫层材料
向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。
6
2.3.1砂（或砂石、碎石）垫层设计
不同材料垫层（如砂垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层）的特性 基本相似，处理稳定后的地基承载力及沉降也相差不大，所 以可将各种材料的垫层近似按砂垫层进行设计。
(1)砂垫层的厚度
垫层厚度应满足：
垫层的厚度一般不宜大于 3m ,太厚施工较困难,太薄 ( < 0. 5m) 则垫层的作用不 显著。
第2章 换土垫层法（换填法）
Cushion
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1
2.1 垫层分类和适用范围
换填法是指挖去地表浅层软弱土层，回填坚硬、较粗粒径的材料， 并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。
垫层材料
卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土：灰土比 2:8 或 3:7 工业废料：粉煤灰，矿渣
土工合成材料、聚苯乙烯板块
适用范围
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填 土及暗沟、暗塘等浅层处理 。
开挖基坑后，利用分层回填夯压也可处理较深软弱土层，
但换填基坑开挖过深，因地下水位高，需降水；坑壁放坡
或边坡支护；易引起邻近结构物破坏，且土方量大，费用
高，工期长，对环境影响大，故换填法的处理深度应控制
在20020.年5-9月32m8日
试验所用设备：击实仪
轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土， 击 实 筒 容 积 为 947cm3 ， 击 锤 质 量 为 2.5kg 。 把 制 备 成 一 定 含 水 量 的 土 料 分 三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀 锤击25下，击锤落高为30.5cm 重型击实试验适用于粒径小于20mm的土， 击实筒容积为2130cm3，击锤质量为4.5kg， 击锤落高为45.7cm 。分五层击实，每层56 击。根据击实后土样的密度和实测含水量 计算相应的干密度
现场填土的压实质量用下列两个指标来检验：压实 系数20λ2c0=年ρd9/月ρd2m8a日x、施工含水量w=wop±2%
护筒 导筒 击实筒
击锤
5
2.3垫层设计
换土垫层作用
软土
（1）提高地基的承载力
（2）减少地基沉降量
垫层
（3）加速软弱土层的排水固结
（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用
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(3)砂垫层的承载力确定
a.经换填垫层处理的地基其承载力宜通过试验、尤其是通过现场原位试验（载 荷、标贯、触探）确定。中砂、粗砂、砾砂垫层应控制密实度在中密以上。 b.对于按《建筑地基基础设计规范》划分安全等级为三级的建筑物及不太重要、 小型、轻型或对沉降要求不高的工程，在无试验资料时可按下表取用承载力特 征值。
直至满足前式
矩形 基础
pz
bl( pk pc ) (b2ztanθ)(l 2ztanθ)
pk—基底平均压力；
Z=0.5-3m
pc—基础底面处土的自重应力；
θ— 垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时可采用下表
数值：
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(2)砂垫层的宽度
垫层底面宽度应满足基底面应力扩散要求
2.击实曲线特点：具有峰值：峰值点对应于ρdmax和ωop。
工程中常按ωop＝ωp±2
2.0
dmax=1.86
1.8
塑限等于土样 风干时的含水
量
干密度d(g/cm3)
1.6
wop=12.1
0 4 8 12 16 20 24 28
2020年9月28日1.4
含水量w(%)
4
3.测定最佳含水量方法：击实试验
机
下易于移动而挤密，所以压实效果较好 ，直至wop时达到ρdmax
理
W继续增大，孔隙中就出现了自由水，此时自由水填充在孔隙中，产
生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，ρd 反而减小。
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3
1.最优含水量:在一定压实能量下，使土最容易压实，并能达到 最大干重度的含水量wop，与之相对应的干密度称为最大干密 度ρdmax
2
2.2 土的压实机理
因换填法在换填后将土层压实，从而提高了地基的承载力。为 了更好的掌握换填法的机理，首先应了解土的压实机理。
压实的本质
土料孔隙率减小，密实度提高
W较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，还不 能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。
压
实
W增大，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件