地基处理之换填法PPT
§2.4 粉煤灰垫层
仁者乐山 智者乐水
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
砂土：①不存在最优含水量； ②在完全风干和饱和两种状 态下易于击实；③潮湿状态 下不易击实
§2 .2 压实原理及压实参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• 土的压实机理
d
粘土 颗粒 阳离子 水分子
粘性土
强结合水
粘性土在某种压实功能下 （标准压实功能）达到最 密时的含水量称为最优含 水量，对应的干密度称为 最大干密度
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粉煤灰简介
粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，每年排放量与日俱 增。粉煤灰是电厂在煤粉燃烧过程中，当煤通过炉膛高温时 绝大部分矿物杂质在高温下熔化，在被送到低温区时固化成 球状颗粒的玻璃体。 粉煤灰的化学成份可参照课本
注意
粉煤灰的处理与利用已为我国一个比较突出的经济 和社会效益问题
§2.4 粉煤灰垫层
§2 .1 换填垫层法
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• 适用性：
从定义中找，你能 找到吗？
当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的 要求，而软弱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、素土、灰土、二灰、粉煤灰、 高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压 （夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方 法称为换填法。
§2.3 换填垫层法
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例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础， 宽1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基础的荷载每米120kN， 基础的平均重度为20kN/m³ 。地基土表层为粉质粘土，厚1m， 重度为17 .5kN/m³ ，第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度为 17.8kN/m³ ，含水量W=65%,第三层为密实的砂砾石,地下水 距地表为1m.因为地基土较软弱,不能承受建筑物的荷载,试 设计砂垫层.
压力扩散角
换填材料
z/b
0.25 ≥0.50
中、粗、 粉质粘土和粉土（8＜ 砾、碎石 土、石屑
IP
灰土
20 30
6 23
28
注：1、当Z/b<0.25时，除灰土外，其余材料均取=0°； 2、当0.25<Z/b<0.50时，可内插求得。
计算时，先假设一个垫层的厚度，验算。如不合要求，则改变厚度， 重新验算，直至满足为止，一般砂垫层的厚度为1～2m左右，过薄的垫 层(<0.5m)的作用不显著，垫层太厚(>3m)则施工较困难。
cz 17.5 7.8 25.3kPa
§2.3 换土垫层法
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(4)验算: 根据淤泥的含水量W=65%,查规范得:σ0=45kPa;因深度 大于3m,故不做修正:
Z cz 52.2 25.3 77.5kPa 45kPa
这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则:
自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
自重轻对工程来讲是好还是不好？
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响 粉煤灰的颗粒组成特点，使它 具有可振实或碾压的条件，击实试 验曲线峰值段比天然土具有相对较 宽的最优含水量区间。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。因此，粉煤 灰在回填过程中达到设计密实度要 求的含水量容易控制，施工质量容 易得到保证。
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• 击实试验
§2 .2 压实原理及压实参数
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影响土的压实性的因素
含水率的影响
对同一种土料，分别在不同的 含水率下，用同一击数将他们 分层击实，测定土样的含水率 和密度，然后以含水率为横坐 标，干密度为纵坐标，绘制击 实曲线。 从图中可以看出，当含水率较 小时，土的干密度随着含水率 的增加而增大，而当干密度增 加到某一值后，含水率继续增 加反而使干密度减小。干密度 的这一最大值称为该击数下的 最大干密度，此时对应的含水 率称为最优含水率。
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
检验方法有：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；另对砂石 垫层也可用重型动力触探检验，并均应能过 现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为 标准检验垫层的施工质量。压实系数也可用 环刀法，灌砂法等。
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。 PZ + pCZ fz
按下 卧层 的承 载力 确定
pCD pCZ
填z
回填土
d
b
z
B= b+2ztg
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 各参数的计算
pcz Pcd 填 z
( p c )b pz b 2 ztg
PZ + pCZ fz
条形基础 矩形基础,平 面分布
( p c )bl pz (b 2 ztg )(l 2 ztg )
fz-经深度修正后的垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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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
§2 .3 砂（砂石、碎石）垫层
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工 2、施工参数
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
砂石宜用振动碾 除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备 及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分 层铺填厚度可取200-300mm。为保证分层压实质量，应 控制机械碾压速度。
弱结合水
引力
自由水
d
§2 .2 压实原理及压实参数
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• 击实试验 轻型：粒径小于5毫米
V 947cm3 G 2.5Kg H 30 .5cm
25下，分三层击实
重型：粒径小于40毫米
V 2104 3 G 4.5Kg cm H 45 .7cm
56下，分5层击实
§2 .2 压实原理及压实参数
• 《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定： 4.1.1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的 处理。
§2 .1 换填垫层法
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• 适用性：
哈 哈，问题来了……
“软弱土层的厚度又不很大” 与“浅”----到底是多少 米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？
• 通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱 土层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放 坡占地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多 等因素，从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处 理深度通常宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫 层太薄，则换土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或 土质较好场地，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可 限制在5米以内。
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 沉降计算
• 当垫层断面确定后，对于重要的建筑物或垫 层下存在软弱下卧层的建筑物，还应进行地 基的变形计算。
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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• 砂（砂石、碎石）垫层施工
1、选料：
§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
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§2 .2 压实原理及压实参数
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施工现场如何控制压实程度？
压实度
d c d max
现场施工的土料，土块大小不一， 含水量和铺填厚度又很难控制均匀，因 此实际压实土的均质性较差，固对现场 土的压实，应以压实系数来进行检验。
§2 .3 砂（砂石、碎石）垫层
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自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
§2.4 粉煤灰垫层
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粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
自重轻
击实性能好 抗剪强度 压缩性 承载能力 渗透性 抗液化性 对环境的影响
c ，￠应通过室内土工试验确 定。当无试验资料时，可定为当压 实系数为0.9~0.95时，￠＝２３～ ３０，c=5-30kPa
仁者乐山 智者乐水
换
填 法
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本章目录
2 .1 2 .2 2 .3 2 .4 2 .5 2 .6 概述 压实原理及压实参数 砂（砂石、碎石）垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层 土（素土）、灰土和二灰土垫层
§2 .1 换填垫层法
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• 定义：
哈哈，这不是我想 到的吗？
当软弱土地基的承载力和变形满足不了建 筑物的要求，而软弱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、 素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它 性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振） 实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称 为换填法。
§2 .2 压实原理及压实参数
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地基处理(第二章换填)
重型击实试验适用于粒径小于40mm的土，击实筒容积为2104cm3， 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
＊第二章 换填＊
填土的击实特性影响因素★★★
影响土压实性的因素很多，主要有含水量、击实功 能、土的种类和级配等
＊第二章 换填＊
2.4 设计与施工
2.4.1 砂垫层设计
对垫层的设计，即要求有： ★ 1.足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土; 2.足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。
软土
补充知识点：土中的应力 垫层
＊第二章 换填＊
土中自重应力
cz z
＊第二章 换填＊
＊第二章 换填＊
地基附加应力
下卧 层
＊第二章 换填＊
（3）砂垫层承载力确定 垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应 进行下卧层承载力的验算。
地基土现场载荷试验
（4）沉降计算 垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形 组成。 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 50007的有关规定计算。 1－载荷板 2－千斤顶 3－百分表
物理状态：无粘性土的工程性质取决于其密实度； 而粘性土的工程性质取决于其软硬状态及土性稳定 性。
＊第二章 换填＊
★对现场土的压实，应以土的压实系数（为土的控制
干密度与最大干密度之比）与施工含水量来进行检 值。 A 最小干密度与最大干密度 B 控制干密度与最大干密度 C 最大干密度与控制干密度 D 控制干密度与最小干密度 例：土的最大干密度宜通过（）确定。 A 环刀取样试验 B触探试验 C击实试验 D压缩试验 答案：B C
＊第二章 换填＊
换填法处理地基
表2 回填碾压的每层虚铺厚度及压实遍数
施工设备 质量（t）
平碾 羊足碾 蛙式碾 振动碾 振动压实机
8~12 5~16 0.2 8~15 2
每层虚铺厚度 (mm)
200~300 200~350 200~250 600~1500 1200~1500
每层压 实遍数
6~8 8~16 3~4 6~8 10
（2）重锤夯实法 是利用起重机械将重锤提升到一定高度，然后自由 落下，重复夯击加固地基的方法。
换填垫层法分类
按回填材料可分为：砂垫层、砂石垫层，碎石 垫层、素土垫层、灰土垫层、干渣垫层和粉煤灰 垫层。
按施工机械可分：重锤夯实法、机械碾压法和 振动压实法。
适应范围
《建筑地基处理技术规范》中规定：换填垫层 法适用于浅层地基及不均匀地基的处理。工程实 践表明，换填垫层法主要用于淤泥、淤泥质土、 湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘 等的浅层处理。
度可达1m左右(与锤底直径相当)，并可 消 除1.0一1.5m厚度范围土层的湿陷性。 夯实效果和影响深度除与锤重、锤底直 径、夯距有关外．还与夯实工艺、夯击 遍致以及土 的含水量密切相关。
（3）振动压实法 是利用振动机产生的竖向振动力，使土颗粒受振移动至稳固位
置并减小孔隙，而使土层密实的地基加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上 的无粘性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂填土地基。
表1 各种垫层的承载力
材料类别 碎石、卵石 砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%）
承载力的特征值f/kPa 200~300 200~250
土夹石（其中碎石、卵石占全重的30%~50%） 中砂、粗砂、砾砂、角砾、圆砾
150~200 150~200
7.2 置换法(换填法)
文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58浙江大学龚晓南编著同济大学叶书麟主审中国建筑工业出版社7.2 置换法（换填法）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。
不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。
7.2.1 换土垫层法7.2.1.1 加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。
通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高地基承载力和减少沉降的要求。
填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。
7.2.1.2 设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度的确定，以及地基沉降计算等。
1.垫层材料选用 P59采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料：⑴砂、碎石或砂石料；⑵灰土；⑶粉煤灰或矿渣；⑷土工合成材料加碎石垫层等。
2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。
对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算：≥+B b zθ2tan式中 B—垫层厚度，m；b—基础底面宽度，m；Z—垫层厚度，m；θ—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。
垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。
3.确定垫层厚度垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。
换填法
z cz f z
f z fk b (b 3) d d (d 0.5)
b
zd
回填土 砂垫层
P
θ
Pcz Pz b
z cz f z fz f0 b 0 (b 3) d d (d 0.5)
σz垫层底面处附加应力设计值 fz垫层底面修正承载力设计值
E si
s
将软弱土换填，刚度提高，相 应的地基沉降减小
D
i-1z
zi
σc线
计算下限
σc(i-1) p 1i σci
σc
σz(i-1) Δp1i
σzi
σz线
p1i=(σci+σc(i-1))/2 Δpi=(σzi+σz(i-1))/2
σz=0.2或0.1σc
Hi
s
n i 1
e1i 1
e2i e1i
z /b 1/1.2 0.83 0.5
砂垫层
查表得 Pcz 3Pz00
b
砂垫层底面附加应力：
z
b p
b 2z tan
1.2102.5 1.2 21 tan300
52.2(kpa)
P
d
z
cz
1h
2
z
回填土
θ
17.51 (1砂7垫.8层 10) 1
w
结合水膜增厚，孔隙中出现自由水，由于
自由水充填于孔隙之中，阻止了土粒移动。
（2）不同压实功下：
干密度ρd
压实功越大，最大干密度相应 增大，而最优含水量越小。
A 碾压6遍
B 碾压12遍 C 碾压24遍
换填法
5.矿渣垫层
垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混 合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地 坪，也可用于小型建筑，构筑物地基。选用矿渣的松散 重度不小于11kN/m3，有机质及含泥总量不超过5%。
设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性 能稳定并符合安全规定后方可使用。作为建筑物垫层的 矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响 的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时， 应考虑对地下水和土壤的环境影响。
b’—垫层底面宽度(m)； θ—垫层的压力扩散角（°），可按查表；当<0.25时，
仍按=0.25取值。
注意！
垫层顶面每边宜比基础底面大0.3m，或从 垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的 要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的 要求适当加宽。
3.垫层承载力的确定
垫层的承载力宜通过现场试验确定，并应验算 下卧层的承载力。
五、垫层的作用
(1)提高地基承载力
(2)减少沉降量
基础
垫层
(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
六、换填法处理地基前的准备工作
查明地层土性质及不良地质现象；查明沟、塘、 洞等分布范围和深度；查明填土的成分、范围、 厚度、均匀性、填筑年限和方法等
垫
垫层宽度的确定
垫
层
层
设
尺
计
垫层承载力的确定
寸
沉降计算
1.垫层厚度的确定
(1).垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符 合下式要求：
pz pcz f az
pz—垫层底面处的附加应力设计值（kPa）; pcz—垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz—经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）
第2讲-换填法
5.2换填（换土垫层法）砂石垫层一、换填法定义换填法亦称换土垫层法是将基础下一定深度范围内的软弱土层全部或部分挖除，然后分层回填并夯实砂、碎石、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的材料。
二、换土垫层法分类当软弱地基的承载力和变形不能满足建筑物要求，且软弱土层的厚度又不很大时，换土垫层法是一种较为经济、简单的软土地基浅层处理方法。
不同的回填材料形成不同的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土或灰土垫层、粉煤灰垫层及煤渣垫层等。
三、换土垫层法适用条件淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟暗塘等不良地基的浅层处理。
换土深度较大时，经常出现开挖过程中因地下水位高而不得不采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；施工土方量大，弃方多等问题，从而使处理费用高、工期延长，因此换土垫层法的处理深度常控制在3-5米范围以内。
当然，若换土垫层太薄，则其作用不甚明显，因此处理深度也不应小于0.5米。
四、换土垫层法的作用换土垫层处理软土地基，其作用主要体现在以下几个方面：①提高浅层地基承载力；②减小地基沉降量；③加速软弱土层的排水固结，即垫层起排水作用；④防止土的冻胀，即粗粒垫层材料起隔水作用；⑤减少或消除土的胀缩性。
换土垫层法在处理一般软弱地基时，其可起的主要作用为前三种，在某些工程中可能几0 / 61 / 6 种作用同时发挥（如既起提高地基承载力、减小沉降量的作用，也起排水作用）。
限于学时，本节仅介绍砂（石）垫层的设计与施工。
五、砂（石）垫层设计砂（石）垫层的设计内容主要包括垫层厚度和宽度两方面，要求有足够的厚度以置换可条形基础矩形基础 式中 k p —相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值；()2tan k cd z p bb z σσθ-=+()(2tan )(2tan )k cd z p bl b z l z σσθθ-=++2 / 6cz σ—基础底面处土的自重应力；b —矩形基础或条形基础底边的宽度；l —矩形基础底边的长度；z —垫层厚度；θ—垫层的压力扩散角可按表选用。
专题：地基处理方法--换填法
方法等
查明地下水的埋藏条件、类型、埋深等； 查明地下管线、防空洞及地下障碍物的分布范围和走向；
查明换填土的来源、种类、规格、价格等
•21
3 砂垫层设计
换填法
设计原则：对垫层的设计，既要求有足够的厚度z以置 换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大宽度b′以 防止砂垫层向两侧挤出。 设计内容 垫层厚度z 垫层宽度b’ 垫层压实度λc
z
•22
3 砂垫层设计
垫层设计的步骤
垫层厚度的确定
垫 层 设 计
垫层宽度的确定
垫层承载力的确定
垫 层 尺 寸
•16
8．垫层的作用
(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。 (4)防止冻胀 因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象， 因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。这时，砂垫层的底 面应满足当地冻结深度的要求。
•11
7.垫层材料的分类 5）矿渣垫层
垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。 矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑，构筑物地基。
选用矿渣的松散重度不小于11kN/m3，有机质及含泥总量不超过5%。
设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全 规定后方可使用。作为建筑物垫层的矿渣应符合对放射性安全标准的要求。 易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时， 应考虑对地下水和土壤的环境影响。
地基处理-换填
4.2地基处理技术4.2.1换填法当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法.它还包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。
机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压（夯、振）实垫层的不同机具对待，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。
按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。
虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。
但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。
1、压实原理当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如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。
当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，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，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。
在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度 d max,其10最大干密度可用室内击实试验确定。
地基处理之换填法PPT
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§2.3 换填垫层法
仁者乐山 智者乐水
例题 :某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础， 宽1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基础的荷载每米120kN， 基础的平均重度为20kN/m³ 。地基土表层为粉质粘土，厚1m， 重度为17 .5kN/m³ ，第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度为 17.8kN/m³ ，含水量W=65%,第三层为密实的砂砾石,地下水 距地表为1m.因为地基土较软弱,不能承受建筑物的荷载,试 设计砂垫层.
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§2 .2 压实原理及压实参数
仁者乐山 智者乐水
• 土的压实机理
d d
粘性土
砂土
人们很早就用土 作为建筑材料， 而且知道要把松 土击实。公元前 200多年，我国 秦朝修筑驰实 （行车大道）， 就有用“铁锥筑 土坚实”的记载， 说明那时人们已 经认识到土的密 度和土的工程特 性有关。
• 砂（砂石、碎石）垫层施工
1、选料：
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§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
仁者乐山 智者乐水
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 2、施工参数
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§2 .3 砂（砂石、碎石垫层）
仁者乐山 智者乐水
• 砂（砂石、碎石）垫层施工 3、施工要点：
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地基处理 换填法
• The laboratory test generally used to obtain the maximum dry unit weight of compaction and the optimum moisture content is called Proctor compaction test(Proctor,1933)
Structure of compacted clay soil
Effect of soil type
Effect of compaction effort
Compaction effort increases, the maximum dry unit weight increases.
Effect of soil type
thicknesswidth24constructioncontrol换填法设计主要是垫层厚度t?3m和宽度bm各种材料垫层设计近似按砂垫层计算方法进行设计砂垫层垫层厚度t要求有足够深度以置换可能被剪切破坏的软弱土层垫层上下平面尺寸要满足应力扩散要求和砂垫层不发生水平挤出砂垫层厚度的确定pbdbmtpzpczpc?b2ttan?pz砂垫层设计示意图式中pz垫层底面处的附加压力kpapcz垫层底面处的自重压力kpafz垫层底面处地基承载力kpa垫层厚度t可根据下卧土层承载力确定应符合地基承载力验算要求zczzfpp??各种垫层承载力施工方法材料压实系数容许承载力kpa碾压或者振密碎石卵石094097200300砂夹石200250土夹石150200中砂粗砂砾砂150200粘土和粉土ip814130180灰土093095200250重锤夯实土或灰土093095150200地基承载力修正5
• When water is added to the soil during compaction, it acts as a softening agent on the soil particles.