换填垫层法.ppt

5）消除地基的湿陷性和胀缩性：对与湿陷性黄土地 基，采用灰土或素土置换可消除或减轻地基的 湿陷变形。同理非膨胀性材料置换膨胀土，可 消除或减轻地基的胀缩性。
垫层法适用于适用于浅层地基处理，包括淤泥、 杂填土、等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处 理和低洼区域的填筑。还适用于一些地域性特 殊土的处理：用于消除膨胀土地基的胀缩作用， 可消除湿陷性黄土的湿陷性。
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垫层的分类及适用范围
垫层分类
适用范围
多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处 砂(砂石、碎石)垫层 理，适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土
地基处理
素土垫层
适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地 基的处理
灰土垫层
适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基 的处理
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垫层宽度应满足基础底面应力扩散和防止向两侧挤出的要求。
b' b 2 ztg
b :垫层底面宽度(m)；
:垫层的压力扩散角，可按表2.1-1采用
满足基底应力扩散要求，垫层顶面每边宜超出基础 300mm, 按经验从垫层底面两侧向上放坡。
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垫层底面处的附加压力值 pz 可按压力扩散角进行简化计算
条形基础：
pz
b( pk pc )
b 2z tg
矩形基础：
pz
(b
b l( pk pc )
2z tg )(l 2z
tg )
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pk pcz pz
图2-1 砂垫层内应力分布
2.垫层宽度的确定
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换填垫层法的概念
换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不满足 地基性能要求的土层（或局部岩石），全部挖出， 换填符合地基性能要求的材料，然后分层夯实，作 为基础的持力层。 换填垫层法按其换填材料的的功能不同又分为垫层 法和褥垫法。 垫层法：以软换硬形成的垫层作为持力层，主要是 提高承载力和减少其变形量。 褥垫法：以硬换软形成垫层作为基础持力层，主要 调整地基的压缩性，减少其不均匀变形。
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2.1 概 述
地基处理从处理深度上可分为浅层处理和深层处 理，浅层处理一般认为处理深度大致在地面以下 5m深度以内。
浅层处理与深层处理相比，一般使用比较简便的 工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。
换填法就是量大面广，简单、快速和经济的浅层 处理方法。
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地基处理技术 Technical of Soil Improvement
换填垫层技术
placement cushion method
河南理工大学土木工程学院
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第2章 换填垫层法
2.1 概述（垫层法 ，褥垫法） 2.2 换填垫层设计 2.3 垫层碾压施工 2.4 质量检验 2.5 换填垫层法处理地基工程实例
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垫层法
当软弱土地基的承载力和变形无法满足工程要求， 且软弱土层的厚度不大时，将软弱土层部分或全 部挖去，然后分层换填强度较大的砂石、素土等 性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实 至要求密实度的地基处理，又称为换土填层法。
垫层法的作用：
1）提高地基承载力：浅基础地基承载力与基础下 土层的抗剪强度有关。换填法以抗剪强度较高的 砂或其他填筑材料代替较软弱的土。
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2）减少沉降量：一般地基浅层部分的沉降量在总 沉降量中所占的比例较大的。条形基础在相当 于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降 量的50%左右。采用换填法可减少这部分的沉 降量。此外垫层对应力的扩散作用，也会减小 下卧土层的沉降量。
要求有足够的厚度以置H换en可a能n P被o剪ly切te破ch坏ni的c U软n弱iv土ersi 层，又要求有足够大宽ty度以防止砂垫层向两侧挤出。
2.2.1 砂垫层厚度的设计
1.垫层厚度确定
pz pcz faz
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）； f az ：经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）
3) 垫层承载力的确定
4) 沉降计算
对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还
应进行地基变形计算。
建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量S1与下卧土层
的变形量S2之和。
s1
(
p
p) z
2Es
p
Fk A
Gd
P :基地平均有效压力（kPa) Fk :基础顶面的竖向承载力值（kN） A : 基底面积（m2) d ：基础埋深（m）
G：回填土与基础的混合重度
：基底压力扩散系数
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例子2-1 某4层混合结构，承重墙240mm厚的砖墙，传至基 础顶部的竖向力Fk=180kN,地基的表层为1.2m厚的杂填土， 重度 17.5kN/m3；其下为7.8m厚的淤泥，含水量w=50%， 承载力特征值fak=75kPa.地下水位深度为1.0m,基础埋深 d=0.8m,试设计该墙基的砂垫层。
粉煤灰垫层
适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小 型工程的大面积填筑。
矿渣垫层
适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等 工程大面积的地基处理和场地平整。但对于受酸性 或碱性废水影响的地基不得采用矿渣垫层。
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2.2 换填垫层的设计
2.2.1 砂垫层设计 2.2.2 素土和灰土层垫层设计 2.2.3 褥垫层设计 2.2.4 垫层材料的选用
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，不利于地基中水 的排出。换填用的垫层透水性强，能加速基础 下面的孔隙水压力消散。
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4）防止冻胀：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。