年換填墊層法課件

地基處理技術(shù)TechnicalofSoilImprovement河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院換填墊層技術(shù)placementcushionmethod地基處理技術(shù)TechnicalofSoilImprov1第2章?lián)Q填墊層法2.1概述（墊層法，褥墊法）2.2換填墊層設(shè)計(jì)

2.3墊層碾壓施工2.4質(zhì)量檢驗(yàn)2.5換填墊層法處理地基工程實(shí)例第2章?lián)Q填墊層法2.1概述（墊層法，褥墊法）2.1概述地基處理從處理深度上可分為淺層處理和深層處理，淺層處理一般認(rèn)為處理深度大致在地面以下5m深度以內(nèi)。淺層處理與深層處理相比，一般使用比較簡(jiǎn)便的工藝技術(shù)和施工設(shè)備，耗費(fèi)較少量的材料。換填法就是量大面廣，簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)的淺層處理方法。2.1概述地基處理從處理深度上可分為淺層處理和深層處理，換填墊層法的概念

換填墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)不滿足地基性能要求的土層（或局部巖石），全部挖出，換填符合地基性能要求的材料，然后分層夯實(shí)，作為基礎(chǔ)的持力層。換填墊層法按其換填材料的的功能不同又分為墊層法和褥墊法。

墊層法：以軟換硬形成的墊層作為持力層，主要是提高承載力和減少其變形量。

褥墊法：以硬換軟形成墊層作為基礎(chǔ)持力層，主要調(diào)整地基的壓縮性，減少其不均勻變形。換填墊層法的概念換填墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍墊層法

當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形無(wú)法滿足工程要求，且軟弱土層的厚度不大時(shí)，將軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂石、素土等性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求密實(shí)度的地基處理，又稱為換土填層法。墊層法的作用：

1）提高地基承載力：淺基礎(chǔ)地基承載力與基礎(chǔ)下土層的抗剪強(qiáng)度有關(guān)。換填法以抗剪強(qiáng)度較高的砂或其他填筑材料代替較軟弱的土。墊層法當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形無(wú)法滿足工程要求，且2）減少沉降量：一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比例較大的。條形基礎(chǔ)在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的沉降量約占總沉降量的50%左右。采用換填法可減少這部分的沉降量。此外墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，也會(huì)減小下臥土層的沉降量。3）加速軟弱土層的排水固結(jié)：建筑物的不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層相接觸時(shí)，不利于地基中水的排出。換填用的墊層透水性強(qiáng)，能加速基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力消散。2）減少沉降量：一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比4）防止凍脹：墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。5）消除地基的濕陷性和脹縮性：對(duì)與濕陷性黃土地基，采用灰土或素土置換可消除或減輕地基的濕陷變形。同理非膨脹性材料置換膨脹土，可消除或減輕地基的脹縮性。墊層法適用于適用于淺層地基處理，包括淤泥、雜填土、等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。還適用于一些地域性特殊土的處理：用于消除膨脹土地基的脹縮作用，可消除濕陷性黃土的濕陷性。4）防止凍脹：墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防墊層的分類及適用范圍墊層分類適用范圍砂(砂石、碎石)墊層

多用于中小型建筑工程的浜、塘、溝等的局部處理，適用于一般飽和、非飽和的軟弱土和水下黃土地基處理素土墊層

適用于中小型工程及大面積回填、濕陷性黃土地基的處理灰土墊層

適用于中小型工程，尤其適用于濕陷性黃土地基的處理粉煤灰墊層

適用于廠房、機(jī)場(chǎng)、港區(qū)陸域和堆場(chǎng)等大、中、小型工程的大面積填筑。礦渣墊層

適用于中小型建筑工程，尤其適用于地坪、堆場(chǎng)等工程大面積的地基處理和場(chǎng)地平整。但對(duì)于受酸性或堿性廢水影響的地基不得采用礦渣墊層。墊層的分類及適用范圍墊層分類適用范圍砂(砂石、碎石)墊層2.2換填墊層的設(shè)計(jì)2.2.1砂墊層設(shè)計(jì)2.2.2素土和灰土層墊層設(shè)計(jì)2.2.3褥墊層設(shè)計(jì)2.2.4墊層材料的選用2.2換填墊層的設(shè)計(jì)2.2.1砂墊層設(shè)計(jì)2.2.2素土2.2.1砂墊層厚度的設(shè)計(jì)：墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（kPa）;：墊層底面處土的自重壓力值（kPa）；：經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa）墊層底面處的附加壓力值可按壓力擴(kuò)散角進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：要求有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠出。1.墊層厚度確定2.2.1砂墊層厚度的設(shè)計(jì)：墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（k圖2-1砂墊層內(nèi)應(yīng)力分布圖2-1砂墊層內(nèi)應(yīng)力分布2.墊層寬度的確定

墊層寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止向兩側(cè)擠出的要求。:墊層底面寬度(m)；:墊層的壓力擴(kuò)散角，可按表2.1-1采用

滿足基底應(yīng)力擴(kuò)散要求，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)300mm,按經(jīng)驗(yàn)從墊層底面兩側(cè)向上放坡。2.墊層寬度的確定墊層寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止向P:基地平均有效壓力（kPa)Fk:基礎(chǔ)頂面的豎向承載力值（kN）A:基底面積（m2)d：基礎(chǔ)埋深（m）：回填土與基礎(chǔ)的混合重度：基底壓力擴(kuò)散系數(shù)

對(duì)于重要的建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑，還應(yīng)進(jìn)行地基變形計(jì)算。建筑物基礎(chǔ)沉降等于墊層自身的變形量S1與下臥土層的變形量S2之和。4)沉降計(jì)算3)墊層承載力的確定P:基地平均有效壓力（kPa)對(duì)于重要的建筑或墊層例子2-1

某4層混合結(jié)構(gòu)，承重墻240mm厚的磚墻，傳至基礎(chǔ)頂部的豎向力Fk=180kN,地基的表層為1.2m厚的雜填土，重度17.5kN/m3；其下為7.8m厚的淤泥，含水量w=50%，承載力特征值fak=75kPa.地下水位深度為1.0m,基礎(chǔ)埋深d=0.8m,試設(shè)計(jì)該墻基的砂墊層。計(jì)算步驟：1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底附加壓力2）確定墊層底面淤泥的承載力3）計(jì)算墊層底面處的自重應(yīng)力和附加壓力4）驗(yàn)算墊層厚度5）確定墊層寬度例子2-1某4層混合結(jié)構(gòu)，承重墻240mm厚的磚墻，傳至基

條形基礎(chǔ)是基礎(chǔ)的長(zhǎng)度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的一種基礎(chǔ)形式，按上部結(jié)構(gòu)分為墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ).重度：20kN/m31.2m1.2m條形基礎(chǔ)是基礎(chǔ)的長(zhǎng)度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的一種基礎(chǔ)形建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）年換填墊層法課件1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底壓力因?yàn)閍)墊層的修正承載力特征值b)基礎(chǔ)寬度的確定Gk基礎(chǔ)自重及基礎(chǔ)上土重故取b=1.0(m)1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底壓力因?yàn)閍)墊層的修正承載力特征值b)c)基底附加壓力假設(shè)墊層厚Z=1.6m,軟弱下臥層頂面以上土的平均重度為：墊層底面處經(jīng)深度修正后的承載力特征值

指建筑物荷載引起的超出原有基底壓力的壓力增量.2）確定墊層底面淤泥的承載力特征值有效重度c)基底附加壓力假設(shè)墊層厚Z=1.6m,軟弱下臥層頂面以上土基底附加應(yīng)力p0計(jì)算基礎(chǔ)位于地面上時(shí)FpdpF基礎(chǔ)位于地面下時(shí)建筑物修建前，土中存在自重應(yīng)力。自重作用下的變形已穩(wěn)定。只有地基附加壓力才能引起附加應(yīng)力和變形?；赘郊討?yīng)力p0計(jì)算基礎(chǔ)位于地面上時(shí)FpdpF基礎(chǔ)位于地面下3）計(jì)算墊層的底面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力4）驗(yàn)算墊層厚度5）確定墊層厚度故取b’=3.0m3）計(jì)算墊層的底面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力4）驗(yàn)算墊層厚度5）2.2.2素土和灰土墊層的設(shè)計(jì)

素土墊層：又叫土墊層灰土墊層：石灰與土的比例2:8或者3:7

在濕陷性黃土地區(qū)使用比較廣泛，處理深度為1-3m.

墊層厚度的確定方法同砂墊層，墊層寬度以下方法確定。2）整片墊層的處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)邊緣的寬度不應(yīng)小于墊層的厚度，并不應(yīng)小于2m.1）局部墊層的平面處理范圍，沒(méi)邊超出基礎(chǔ)底邊的寬度由2.2.2素土和灰土墊層的設(shè)計(jì)素土墊層：又叫土

褥墊法是將基礎(chǔ)地面下一定程度的范圍內(nèi)局部壓縮性較低的巖石鑿去，換填壓縮性較大的材料，然后分成夯實(shí)的墊層作為基礎(chǔ)的持力層，是基礎(chǔ)整個(gè)持力層的變形相互協(xié)調(diào)的地基處理的方法。主要用來(lái)處理有局部巖層出露而大部分為土層的地基，一般用于條形基礎(chǔ)的處理效果較好。2.2.3褥墊法設(shè)計(jì)褥墊法是將基礎(chǔ)地面下一定程度的范圍內(nèi)局部壓縮性

褥墊的作用：調(diào)整地基的壓縮性，改造壓縮性低的地基，從而調(diào)整巖土交接部為地基的相對(duì)變形，避免該處發(fā)生應(yīng)力集中。

褥墊的寬度去稍大于基底的寬度，不需另行計(jì)算。

主要是根據(jù)地基的變形要求計(jì)算其厚度。褥墊層構(gòu)造圖褥墊的作用：調(diào)整地基的壓縮性，改造壓縮性低的地基，從而調(diào)褥墊層厚度的計(jì)算1）確定褥墊的沉降量:地基土的沉降量:建筑物沉降差的允許值2）褥墊的厚度Z的計(jì)算:褥墊頂，底面的附加應(yīng)力值:褥墊材料的壓縮模量:褥墊材料試樣的高度:p-s曲線上褥墊所受壓力的變形值褥墊層厚度的計(jì)算1）確定褥墊的沉降量:地基土的沉降量:建筑物2.2.4墊層材料的選用

砂石,粉質(zhì)粘土,灰土,粉煤灰,礦渣,其他工業(yè)廢渣,土工合成材料,聚苯乙烯(EPS)聚苯乙烯(EPS)：在軟弱地基的填土工程中，有時(shí)采用墊層材料的密度大，難以滿足設(shè)計(jì)要求。這時(shí)采用EPS，可有效減少作用在地基上的荷載，借以取得設(shè)計(jì)和施工上的良好效果?？捎糜诠芳拌F路路堤，橋頭，擋土墻，機(jī)場(chǎng)建設(shè)等等2.2.4墊層材料的選用砂石,粉質(zhì)粘土,灰土,粉煤灰,礦換填墊層設(shè)計(jì)的總結(jié)墊層材料碎石，素土，灰土，礦渣，粉煤灰等墊層厚度要求墊層底面處自重應(yīng)力與荷載作用下產(chǎn)生的附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，一般0.5-3m。鋪設(shè)范圍滿足基底應(yīng)力擴(kuò)散要求，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)底邊不小于300mm或按經(jīng)驗(yàn)從墊層底面兩側(cè)向上放坡。地基沉降計(jì)算一般僅考慮下臥層沉降。換填墊層設(shè)計(jì)的總結(jié)墊層材料2.3墊層的碾壓施工2.3.1壓實(shí)機(jī)理2.3.2壓實(shí)方法2.3.3施工要點(diǎn)2.3墊層的碾壓施工2.3.1壓實(shí)機(jī)理2.3.2壓2.3.1土的壓實(shí)機(jī)理大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，要使土的壓實(shí)效果最好，其含水量一定要適當(dāng)。對(duì)過(guò)濕的土進(jìn)行碾壓會(huì)出現(xiàn)“橡皮土”，不能增大其密度。對(duì)很干的土機(jī)型碾壓（夯實(shí)）也不能充分夯實(shí)。控制土的壓實(shí)效果的主要因素是：土的含水量，壓實(shí)機(jī)械及其壓實(shí)功能等。土的壓實(shí)效果常用干密度d（單位土體積內(nèi)土粒的質(zhì)量）來(lái)衡量。2.3.1土的壓實(shí)機(jī)理干密度與含水量的關(guān)系曲線（擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果）

當(dāng)粘性土含水量較小時(shí)，水化膜很薄，顆粒間引力大，在一定的外部壓實(shí)功能作用下，還不能有效克服引力而使土顆粒相對(duì)移動(dòng)么所以壓實(shí)效果差；增加含水量時(shí)…干密度與含水量的關(guān)系曲線（擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果）當(dāng)粘性土含水量較

1.最優(yōu)含水量對(duì)粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和條件相同時(shí)，土的含水量過(guò)大或過(guò)小，土體都不易壓實(shí)，只有把土的含水量調(diào)整到某一適宜值時(shí)，才能收到最佳的壓實(shí)效果。

在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易于被壓實(shí)，并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱為最優(yōu)含水量wop，相應(yīng)的干密度則稱為最大干密度dmax。1.最優(yōu)含水量2.粘粒含量的影響相同壓實(shí)功能對(duì)于不同的試料的壓實(shí)效果也不同，粘粒含量較多的土，土顆粒間引力就越大，只有比較大的含水量時(shí)才能達(dá)到最大干密度。2.粘粒含量的影響3.壓實(shí)功能的影響對(duì)于同類土，隨著壓實(shí)功能的變化，最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當(dāng)壓實(shí)功能較小時(shí)，土壓實(shí)后的最大干密度較小，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)含水量則較大；反之，干密度較大，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)含水量則較小。3.壓實(shí)功能的影響4.土的壓實(shí)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，粘土取0.95

粉質(zhì)粘土取0.96

粉土取0.974.土的壓實(shí)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，粘土取0.95

粉2.3.2壓實(shí)方法1.機(jī)械碾壓法顧名思義，用機(jī)械自重把松散土地基壓實(shí)加固。常用于地下水位以上大面積填土壓實(shí)及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。2.平板振動(dòng)法用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械在地基表面施加振動(dòng)力以振實(shí)淺層松散地基處理方法。使地基土的顆粒受振動(dòng)，移動(dòng)至穩(wěn)固位置，減小土的孔隙而壓實(shí)。實(shí)踐證明：用振動(dòng)壓實(shí)法處理砂土地基以及碎石、礦渣等滲透性較好無(wú)粘土為主的松散填土地基效果良好。振密后的地基是有較強(qiáng)的抗震能力。3.重錘夯實(shí)法將重錘提到一定高度，用自由落下的沖擊能來(lái)夯實(shí)淺層地基。經(jīng)過(guò)多次重復(fù)提起、落下，地基表面形成一層較為均勻密實(shí)的硬殼層，從而提高了地基強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)重錘夯實(shí)的地基承載力可通過(guò)靜荷載試驗(yàn)確定，一般可達(dá)100～150kPa。2.3.2壓實(shí)方法1.機(jī)械碾壓法羊腳碾：羊腳碾的羊腳插入土中，不僅使羊腳底部的土料受到壓實(shí)，而且使側(cè)向上部土料也受到擠壓，從而達(dá)到均勻的壓實(shí)效果。羊腳碾僅適用于壓實(shí)粘性土料和粘土，不適合壓非粘性土。土料壓實(shí)層在一定深度的范圍內(nèi)，可以獲得較高的壓實(shí)干表觀密度，但土體的干表觀密度沿深度方向的分布不均勻。羊腳碾的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能夠翻松表面土層，可省去刨毛工序，保證了上下土層的結(jié)合質(zhì)量。此外，羊腳碾還能起到混合土料的作用，可以使土料級(jí)配和含水量比較均勻。羊腳頂端接觸應(yīng)力的過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)降低碾壓效果。

氣胎碾：氣胎碾適用于壓實(shí)粘土料，也適合于壓實(shí)非粘性土料，如粘性土、粘土、砂質(zhì)土和沙礫料等，都可以獲得較好的壓實(shí)效果。氣胎碾的充氣輪胎，在壓實(shí)過(guò)程中具有一定的彈性，可以和壓實(shí)的土料同時(shí)發(fā)生變形，輪胎與土料的接觸應(yīng)力，主要取決于輪胎的充氣壓力，與輪胎的荷載大小無(wú)關(guān)。振動(dòng)碾：振動(dòng)碾是一種以碾重靜壓和振動(dòng)力共同作用的壓實(shí)機(jī)械，較之沒(méi)有振動(dòng)的壓實(shí)機(jī)械，土中應(yīng)力可提高4～5倍，因而它能有效地壓實(shí)堆石體、砂礫料和礫質(zhì)土；也可用與壓實(shí)粘性土和粘土。夯實(shí)機(jī)械（重錘）

夯板使用于壓實(shí)沙礫料、礫質(zhì)土和粘性土，也可用于壓實(shí)粘土。羊腳碾：羊腳碾的羊腳插入土中，不僅使羊腳底部的土料受到壓實(shí)，羊腳碾碾壓羊腳碾碾壓年換填墊層法課件PY220C-2液力驅(qū)動(dòng)自行式平地機(jī)PY220C-2液力驅(qū)動(dòng)自行式平地機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)重捶夯實(shí)法重捶夯實(shí)法年換填墊層法課件年換填墊層法課件年換填墊層法課件三種處理方法的作用原理及適用范圍三種處理方法的作用原理及適用范圍2.3.3墊層施工注意事項(xiàng)基坑保持無(wú)積水。鋪筑墊層材料之前，應(yīng)先驗(yàn)槽。施工中必須避免擾動(dòng)軟弱下臥層的結(jié)構(gòu)，防止降低土的強(qiáng)度、增加沉降。如采用碎石或卵石墊層，宜先鋪一層15～20cm的砂墊層作底面，用木夯夯實(shí)，以免坑底軟弱土發(fā)生局部破壞。2.3.3墊層施工注意事項(xiàng)基坑保持無(wú)積水。墊層底面應(yīng)等高。人工級(jí)配砂石墊層，應(yīng)先拌和均勻，再鋪填搗實(shí)。墊層每層虛鋪200～300mm，均勻、平整，嚴(yán)格掌握。墊層材料應(yīng)采用最優(yōu)含水率。施工機(jī)械應(yīng)根據(jù)不同墊層材料進(jìn)行選擇，如素填土宜用平碾或羊足碾。進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。墊層底面應(yīng)等高。干密度ρd

一般中砂ρd不小于1.60g/cm3；

灰土ρd不小于1.55g/cm3；卵石ρd

不小于1.90g/cm3。壓實(shí)系數(shù)

一般要求:壓實(shí)系數(shù)為0.93-0.97之間。

ρd:墊層材料施工要求達(dá)到的干密度，g/cm3ρdmax:墊層材料能夠壓密的最大干密度，由擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定，g/cm32.4墊層的質(zhì)量檢驗(yàn)干密度ρd2.4墊層的質(zhì)量檢驗(yàn)1）對(duì)粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工質(zhì)量檢驗(yàn)可用環(huán)刀法、貫入儀、靜力觸探、輕型動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)；對(duì)砂石、礦渣墊層可用重型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)，并均應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以設(shè)計(jì)壓實(shí)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的貫入度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)墊層的施工質(zhì)量。壓實(shí)系數(shù)也可采用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗(yàn)。2）墊層的施工質(zhì)量檢驗(yàn)必須分層進(jìn)行。應(yīng)在每層的壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后鋪填上層土。3）竣工驗(yàn)收采用載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)墊層承載力時(shí)，每個(gè)單體工程不宜少于3點(diǎn)；對(duì)于大型工程則應(yīng)按單體工程的數(shù)量或工程的面積確定檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)。1）對(duì)粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工質(zhì)量檢驗(yàn)可用環(huán)刀年換填墊層法課件墊層的質(zhì)量檢驗(yàn)墊層的質(zhì)量檢驗(yàn)ご靜聴有り難うございました！Thankyouforyourkindattention！ご靜聴有り難うございました！Thankyouforyo土的擊實(shí)性（壓實(shí)性）

壓實(shí)：指通過(guò)夯打、振動(dòng)、碾壓等，使土體變得密實(shí)、以提高土的強(qiáng)度、減小土的壓縮性和滲透性壓實(shí)性：指土在一定壓實(shí)能量作用下密度增長(zhǎng)的特性研究擊實(shí)性的目的：以最小的能量消耗獲得最大的壓實(shí)密度，揭示擊實(shí)作用下土的干密度、含水率和擊實(shí)功三者之間的關(guān)系和基本規(guī)律。擊實(shí)方法：室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn):夯打、振動(dòng)、碾壓土土的擊實(shí)性（壓實(shí)性）壓實(shí)：指通過(guò)夯打、振動(dòng)、碾壓等，使壓實(shí)粘性土的擊實(shí)性

飽和曲線dmax=1.86wop=12.12.01.81.61.4干密度d(g/cm3)0481216202428含水量w(%)擊實(shí)性曲線：特點(diǎn)：①具有峰值②位于飽和曲線之下

最大干密度最優(yōu)含水量實(shí)踐證明，土被擊實(shí)到最佳情況時(shí)，飽和度一般在80%左右。粘性土的擊實(shí)性飽和曲線dmax=1.86wop=12.1飽和線飽和線影響因素1.擊實(shí)功能E2.土的級(jí)配

3.擊實(shí)方式夯實(shí)、輾壓、振動(dòng)；輾壓對(duì)粘土比較合適

影響因素1.擊實(shí)功能E2.土的級(jí)配3.擊實(shí)方式

壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)a.粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中應(yīng)該將土料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax，通常取b.工程上常采用壓實(shí)度Dc控制（作為填方密度控制標(biāo)準(zhǔn)）Ⅰ、Ⅱ級(jí)土石壩Dc>95~98%Ⅳ~(yú)Ⅴ級(jí)土石壩Dc>92~95%壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)a.粘性土存在最優(yōu)含水量ωop，在填土施工中無(wú)粘性土的壓實(shí)性

擊實(shí)曲線20%特點(diǎn)①不存在最優(yōu)含水量；②在完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)下易于擊實(shí)；③潮濕狀態(tài)下ρd明顯降低。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

常用相對(duì)密度控制

Dr>0.7~0.75

施工過(guò)程中要么風(fēng)干，要么就充分灑水，使土料飽和無(wú)粘性土的壓實(shí)性擊實(shí)曲線20%特點(diǎn)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)常用相對(duì)密地基處理技術(shù)TechnicalofSoilImprovement河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院換填墊層技術(shù)placementcushionmethod地基處理技術(shù)TechnicalofSoilImprov59第2章?lián)Q填墊層法2.1概述（墊層法，褥墊法）2.2換填墊層設(shè)計(jì)

2.3墊層碾壓施工2.4質(zhì)量檢驗(yàn)2.5換填墊層法處理地基工程實(shí)例第2章?lián)Q填墊層法2.1概述（墊層法，褥墊法）2.1概述地基處理從處理深度上可分為淺層處理和深層處理，淺層處理一般認(rèn)為處理深度大致在地面以下5m深度以內(nèi)。淺層處理與深層處理相比，一般使用比較簡(jiǎn)便的工藝技術(shù)和施工設(shè)備，耗費(fèi)較少量的材料。換填法就是量大面廣，簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)的淺層處理方法。2.1概述地基處理從處理深度上可分為淺層處理和深層處理，換填墊層法的概念

換填墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)不滿足地基性能要求的土層（或局部巖石），全部挖出，換填符合地基性能要求的材料，然后分層夯實(shí)，作為基礎(chǔ)的持力層。換填墊層法按其換填材料的的功能不同又分為墊層法和褥墊法。

墊層法：以軟換硬形成的墊層作為持力層，主要是提高承載力和減少其變形量。

褥墊法：以硬換軟形成墊層作為基礎(chǔ)持力層，主要調(diào)整地基的壓縮性，減少其不均勻變形。換填墊層法的概念換填墊層法是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍墊層法

當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形無(wú)法滿足工程要求，且軟弱土層的厚度不大時(shí)，將軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強(qiáng)度較大的砂石、素土等性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實(shí)至要求密實(shí)度的地基處理，又稱為換土填層法。墊層法的作用：

1）提高地基承載力：淺基礎(chǔ)地基承載力與基礎(chǔ)下土層的抗剪強(qiáng)度有關(guān)。換填法以抗剪強(qiáng)度較高的砂或其他填筑材料代替較軟弱的土。墊層法當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形無(wú)法滿足工程要求，且2）減少沉降量：一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比例較大的。條形基礎(chǔ)在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)的沉降量約占總沉降量的50%左右。采用換填法可減少這部分的沉降量。此外墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，也會(huì)減小下臥土層的沉降量。3）加速軟弱土層的排水固結(jié)：建筑物的不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層相接觸時(shí)，不利于地基中水的排出。換填用的墊層透水性強(qiáng)，能加速基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力消散。2）減少沉降量：一般地基淺層部分的沉降量在總沉降量中所占的比4）防止凍脹：墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。5）消除地基的濕陷性和脹縮性：對(duì)與濕陷性黃土地基，采用灰土或素土置換可消除或減輕地基的濕陷變形。同理非膨脹性材料置換膨脹土，可消除或減輕地基的脹縮性。墊層法適用于適用于淺層地基處理，包括淤泥、雜填土、等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。還適用于一些地域性特殊土的處理：用于消除膨脹土地基的脹縮作用，可消除濕陷性黃土的濕陷性。4）防止凍脹：墊層材料孔隙大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防墊層的分類及適用范圍墊層分類適用范圍砂(砂石、碎石)墊層

多用于中小型建筑工程的浜、塘、溝等的局部處理，適用于一般飽和、非飽和的軟弱土和水下黃土地基處理素土墊層

適用于中小型工程及大面積回填、濕陷性黃土地基的處理灰土墊層

適用于中小型工程，尤其適用于濕陷性黃土地基的處理粉煤灰墊層

適用于廠房、機(jī)場(chǎng)、港區(qū)陸域和堆場(chǎng)等大、中、小型工程的大面積填筑。礦渣墊層

適用于中小型建筑工程，尤其適用于地坪、堆場(chǎng)等工程大面積的地基處理和場(chǎng)地平整。但對(duì)于受酸性或堿性廢水影響的地基不得采用礦渣墊層。墊層的分類及適用范圍墊層分類適用范圍砂(砂石、碎石)墊層2.2換填墊層的設(shè)計(jì)2.2.1砂墊層設(shè)計(jì)2.2.2素土和灰土層墊層設(shè)計(jì)2.2.3褥墊層設(shè)計(jì)2.2.4墊層材料的選用2.2換填墊層的設(shè)計(jì)2.2.1砂墊層設(shè)計(jì)2.2.2素土2.2.1砂墊層厚度的設(shè)計(jì)：墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（kPa）;：墊層底面處土的自重壓力值（kPa）；：經(jīng)深度修正后墊層底面處土層的地基承載力特征值（kPa）墊層底面處的附加壓力值可按壓力擴(kuò)散角進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：要求有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠出。1.墊層厚度確定2.2.1砂墊層厚度的設(shè)計(jì)：墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值（k圖2-1砂墊層內(nèi)應(yīng)力分布圖2-1砂墊層內(nèi)應(yīng)力分布2.墊層寬度的確定

墊層寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止向兩側(cè)擠出的要求。:墊層底面寬度(m)；:墊層的壓力擴(kuò)散角，可按表2.1-1采用

滿足基底應(yīng)力擴(kuò)散要求，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)300mm,按經(jīng)驗(yàn)從墊層底面兩側(cè)向上放坡。2.墊層寬度的確定墊層寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止向P:基地平均有效壓力（kPa)Fk:基礎(chǔ)頂面的豎向承載力值（kN）A:基底面積（m2)d：基礎(chǔ)埋深（m）：回填土與基礎(chǔ)的混合重度：基底壓力擴(kuò)散系數(shù)

對(duì)于重要的建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑，還應(yīng)進(jìn)行地基變形計(jì)算。建筑物基礎(chǔ)沉降等于墊層自身的變形量S1與下臥土層的變形量S2之和。4)沉降計(jì)算3)墊層承載力的確定P:基地平均有效壓力（kPa)對(duì)于重要的建筑或墊層例子2-1

某4層混合結(jié)構(gòu)，承重墻240mm厚的磚墻，傳至基礎(chǔ)頂部的豎向力Fk=180kN,地基的表層為1.2m厚的雜填土，重度17.5kN/m3；其下為7.8m厚的淤泥，含水量w=50%，承載力特征值fak=75kPa.地下水位深度為1.0m,基礎(chǔ)埋深d=0.8m,試設(shè)計(jì)該墻基的砂墊層。計(jì)算步驟：1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底附加壓力2）確定墊層底面淤泥的承載力3）計(jì)算墊層底面處的自重應(yīng)力和附加壓力4）驗(yàn)算墊層厚度5）確定墊層寬度例子2-1某4層混合結(jié)構(gòu)，承重墻240mm厚的磚墻，傳至基

條形基礎(chǔ)是基礎(chǔ)的長(zhǎng)度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的一種基礎(chǔ)形式，按上部結(jié)構(gòu)分為墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ).重度：20kN/m31.2m1.2m條形基礎(chǔ)是基礎(chǔ)的長(zhǎng)度大于或等于10倍基礎(chǔ)寬度的一種基礎(chǔ)形建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）年換填墊層法課件1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底壓力因?yàn)閍)墊層的修正承載力特征值b)基礎(chǔ)寬度的確定Gk基礎(chǔ)自重及基礎(chǔ)上土重故取b=1.0(m)1）計(jì)算基礎(chǔ)寬度和基底壓力因?yàn)閍)墊層的修正承載力特征值b)c)基底附加壓力假設(shè)墊層厚Z=1.6m,軟弱下臥層頂面以上土的平均重度為：墊層底面處經(jīng)深度修正后的承載力特征值

指建筑物荷載引起的超出原有基底壓力的壓力增量.2）確定墊層底面淤泥的承載力特征值有效重度c)基底附加壓力假設(shè)墊層厚Z=1.6m,軟弱下臥層頂面以上土基底附加應(yīng)力p0計(jì)算基礎(chǔ)位于地面上時(shí)FpdpF基礎(chǔ)位于地面下時(shí)建筑物修建前，土中存在自重應(yīng)力。自重作用下的變形已穩(wěn)定。只有地基附加壓力才能引起附加應(yīng)力和變形。基底附加應(yīng)力p0計(jì)算基礎(chǔ)位于地面上時(shí)FpdpF基礎(chǔ)位于地面下3）計(jì)算墊層的底面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力4）驗(yàn)算墊層厚度5）確定墊層厚度故取b’=3.0m3）計(jì)算墊層的底面處的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力4）驗(yàn)算墊層厚度5）2.2.2素土和灰土墊層的設(shè)計(jì)

素土墊層：又叫土墊層灰土墊層：石灰與土的比例2:8或者3:7

在濕陷性黃土地區(qū)使用比較廣泛，處理深度為1-3m.

墊層厚度的確定方法同砂墊層，墊層寬度以下方法確定。2）整片墊層的處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)邊緣的寬度不應(yīng)小于墊層的厚度，并不應(yīng)小于2m.1）局部墊層的平面處理范圍，沒(méi)邊超出基礎(chǔ)底邊的寬度由2.2.2素土和灰土墊層的設(shè)計(jì)素土墊層：又叫土

褥墊法是將基礎(chǔ)地面下一定程度的范圍內(nèi)局部壓縮性較低的巖石鑿去，換填壓縮性較大的材料，然后分成夯實(shí)的墊層作為基礎(chǔ)的持力層，是基礎(chǔ)整個(gè)持力層的變形相互協(xié)調(diào)的地基處理的方法。主要用來(lái)處理有局部巖層出露而大部分為土層的地基，一般用于條形基礎(chǔ)的處理效果較好。2.2.3褥墊法設(shè)計(jì)褥墊法是將基礎(chǔ)地面下一定程度的范圍內(nèi)局部壓縮性

褥墊的作用：調(diào)整地基的壓縮性，改造壓縮性低的地基，從而調(diào)整巖土交接部為地基的相對(duì)變形，避免該處發(fā)生應(yīng)力集中。

褥墊的寬度去稍大于基底的寬度，不需另行計(jì)算。

主要是根據(jù)地基的變形要求計(jì)算其厚度。褥墊層構(gòu)造圖褥墊的作用：調(diào)整地基的壓縮性，改造壓縮性低的地基，從而調(diào)褥墊層厚度的計(jì)算1）確定褥墊的沉降量:地基土的沉降量:建筑物沉降差的允許值2）褥墊的厚度Z的計(jì)算:褥墊頂，底面的附加應(yīng)力值:褥墊材料的壓縮模量:褥墊材料試樣的高度:p-s曲線上褥墊所受壓力的變形值褥墊層厚度的計(jì)算1）確定褥墊的沉降量:地基土的沉降量:建筑物2.2.4墊層材料的選用

砂石,粉質(zhì)粘土,灰土,粉煤灰,礦渣,其他工業(yè)廢渣,土工合成材料,聚苯乙烯(EPS)聚苯乙烯(EPS)：在軟弱地基的填土工程中，有時(shí)采用墊層材料的密度大，難以滿足設(shè)計(jì)要求。這時(shí)采用EPS，可有效減少作用在地基上的荷載，借以取得設(shè)計(jì)和施工上的良好效果?？捎糜诠芳拌F路路堤，橋頭，擋土墻，機(jī)場(chǎng)建設(shè)等等2.2.4墊層材料的選用砂石,粉質(zhì)粘土,灰土,粉煤灰,礦換填墊層設(shè)計(jì)的總結(jié)墊層材料碎石，素土，灰土，礦渣，粉煤灰等墊層厚度要求墊層底面處自重應(yīng)力與荷載作用下產(chǎn)生的附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，一般0.5-3m。鋪設(shè)范圍滿足基底應(yīng)力擴(kuò)散要求，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)底邊不小于300mm或按經(jīng)驗(yàn)從墊層底面兩側(cè)向上放坡。地基沉降計(jì)算一般僅考慮下臥層沉降。換填墊層設(shè)計(jì)的總結(jié)墊層材料2.3墊層的碾壓施工2.3.1壓實(shí)機(jī)理2.3.2壓實(shí)方法2.3.3施工要點(diǎn)2.3墊層的碾壓施工2.3.1壓實(shí)機(jī)理2.3.2壓2.3.1土的壓實(shí)機(jī)理大量工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明，要使土的壓實(shí)效果最好，其含水量一定要適當(dāng)。對(duì)過(guò)濕的土進(jìn)行碾壓會(huì)出現(xiàn)“橡皮土”，不能增大其密度。對(duì)很干的土機(jī)型碾壓（夯實(shí)）也不能充分夯實(shí)?？刂仆恋膲簩?shí)效果的主要因素是：土的含水量，壓實(shí)機(jī)械及其壓實(shí)功能等。土的壓實(shí)效果常用干密度d（單位土體積內(nèi)土粒的質(zhì)量）來(lái)衡量。2.3.1土的壓實(shí)機(jī)理干密度與含水量的關(guān)系曲線（擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果）

當(dāng)粘性土含水量較小時(shí)，水化膜很薄，顆粒間引力大，在一定的外部壓實(shí)功能作用下，還不能有效克服引力而使土顆粒相對(duì)移動(dòng)么所以壓實(shí)效果差；增加含水量時(shí)…干密度與含水量的關(guān)系曲線（擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果）當(dāng)粘性土含水量較

1.最優(yōu)含水量對(duì)粘性土，當(dāng)壓實(shí)功能和條件相同時(shí)，土的含水量過(guò)大或過(guò)小，土體都不易壓實(shí)，只有把土的含水量調(diào)整到某一適宜值時(shí)，才能收到最佳的壓實(shí)效果。

在一定壓實(shí)機(jī)械的功能條件下，土最易于被壓實(shí)，并能達(dá)到最大密度時(shí)的含水量，稱為最優(yōu)含水量wop，相應(yīng)的干密度則稱為最大干密度dmax。1.最優(yōu)含水量2.粘粒含量的影響相同壓實(shí)功能對(duì)于不同的試料的壓實(shí)效果也不同，粘粒含量較多的土，土顆粒間引力就越大，只有比較大的含水量時(shí)才能達(dá)到最大干密度。2.粘粒含量的影響3.壓實(shí)功能的影響對(duì)于同類土，隨著壓實(shí)功能的變化，最大干密度和最優(yōu)含水量也隨之變化。當(dāng)壓實(shí)功能較小時(shí)，土壓實(shí)后的最大干密度較小，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)含水量則較大；反之，干密度較大，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)含水量則較小。3.壓實(shí)功能的影響4.土的壓實(shí)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，粘土取0.95

粉質(zhì)粘土取0.96

粉土取0.974.土的壓實(shí)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，粘土取0.95

粉2.3.2壓實(shí)方法1.機(jī)械碾壓法顧名思義，用機(jī)械自重把松散土地基壓實(shí)加固。常用于地下水位以上大面積填土壓實(shí)及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。2.平板振動(dòng)法用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械在地基表面施加振動(dòng)力以振實(shí)淺層松散地基處理方法。使地基土的顆粒受振動(dòng)，移動(dòng)至穩(wěn)固位置，減小土的孔隙而壓實(shí)。實(shí)踐證明：用振動(dòng)壓實(shí)法處理砂土地基以及碎石、礦渣等滲透性較好無(wú)粘土為主的松散填土地基效果良好。振密后的地基是有較強(qiáng)的抗震能力。3.重錘夯實(shí)法將重錘提到一定高度，用自由落下的沖擊能來(lái)夯實(shí)淺層地基。經(jīng)過(guò)多次重復(fù)提起、落下，地基表面形成一層較為均勻密實(shí)的硬殼層，從而提高了地基強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)重錘夯實(shí)的地基承載力可通過(guò)靜荷載試驗(yàn)確定，一般可達(dá)100～150kPa。2.3.2壓實(shí)方法1.機(jī)械碾壓法羊腳碾：羊腳碾的羊腳插入土中，不僅使羊腳底部的土料受到壓實(shí)，而且使側(cè)向上部土料也受到擠壓，從而達(dá)到均勻的壓實(shí)效果。羊腳碾僅適用于壓實(shí)粘性土料和粘土，不適合壓非粘性土。土料壓實(shí)層在一定深度的范圍內(nèi)，可以獲得較高的壓實(shí)干表觀密度，但土體的干表觀密度沿深度方向的分布不均勻。羊腳碾的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能夠翻松表面土層，可省去刨毛工序，保證了上下土層的結(jié)合質(zhì)量。此外，羊腳碾還能起到混合土料的作用，可以使土料級(jí)配和含水量比較均勻。羊腳頂端接觸應(yīng)力的過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)降低碾壓效果。

氣胎碾：氣胎碾適用于壓實(shí)粘土料，也適合于壓實(shí)非粘性土料，如粘性土、粘土、砂質(zhì)土和沙礫料等，都可以獲得較好的壓實(shí)效果。氣胎碾的充氣輪胎，在壓實(shí)過(guò)程中具有一定的彈性，可以和壓實(shí)的土料同時(shí)發(fā)生變形，輪胎與土料的接觸應(yīng)力，主要取決于輪胎的充氣壓力，與輪胎的荷載大小無(wú)關(guān)。振動(dòng)碾：振動(dòng)碾是一種以碾重靜壓和振動(dòng)力共同作用的壓實(shí)機(jī)械，較之沒(méi)有振動(dòng)的壓實(shí)機(jī)械，土中應(yīng)力可提高4～5倍，因而它能有效地壓實(shí)堆石體、砂礫料和礫質(zhì)土；也可用與壓實(shí)粘性土和粘土。夯實(shí)機(jī)械（重錘）

夯板使用于壓實(shí)沙礫料、礫質(zhì)土和粘性土，也可用于壓實(shí)粘土。羊腳碾：羊腳碾的羊腳插入土中，不僅使羊腳底部的土料受到壓實(shí)，羊腳碾碾壓羊腳碾碾壓年換填墊層法課件PY220C-2液力驅(qū)動(dòng)自行式平地機(jī)PY220C-2液力驅(qū)動(dòng)自行式平地機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)重捶夯實(shí)法重捶夯實(shí)法年換填墊層法課件年換填墊層法課件年換填墊層法課件三種處理方法的作用原理及適用范圍三種處理方法的作用原理及適用范圍2.3.3墊層施工注意事項(xiàng)基坑保持無(wú)積水。鋪筑墊層材料之前，應(yīng)先驗(yàn)槽。施工中必須避免擾動(dòng)軟弱下臥層的結(jié)構(gòu)，防止降低土的強(qiáng)度、增加沉降。如采用碎石或卵石墊層，宜先鋪一層15～20cm的砂墊層作底面，用木夯夯實(shí)，以免坑底軟弱土發(fā)生局部破壞。2.3.3墊層施工注意事項(xiàng)基坑保持無(wú)積水。墊層底面應(yīng)等高。人工級(jí)配砂石墊層，應(yīng)先拌