换填《地基处理新技术》

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1、第2章换填2.1概述2.2压实原理2.3垫层设计2.4垫层施工2.5质量检验2.1概述换填法：针对软弱地基的承载力和变形不能满足建筑物的要求，同时，软弱土层厚度不大时，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，然后换上强度较大的砂或其他性能稳定，无侵蚀性等材料，将其压实，振密的处理方法。土层压实增加了抗剪强度，减少渗透性和压缩性，减弱液化势，增加抗冲刷能力。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟等浅层处理。2.2压实原理土的含水量是影响填土压实性的主要因素之一。低含水量时，水被土颗粒吸附在表面，因无毛细管作用而互相联结

2、很弱，难于获得较高的密实度。在高含水量时，土中多余的水分在夯击时很难快速排出而在土孔隙中形成水团，削弱了土颗粒间的联结，使土粒润滑而变得易于移动，夯击或碾压时容易出现类似弹性变形的“橡皮土”现象，失去夯击效果。只有把土的含水量调整到其间某一适宜值时，才能收到最佳压实效果。在一定压实机械功能的条件下，土最易被压实，并达到最大干密度的含水量，称为最佳含水量（wop）,相应的干密度称为最大干密度ρdmax。最优含水量采用《土工实验方法标准》（GB/T50123）中规定的标准击实试验确定。2.3垫层设计垫层的主要作用:1.提高地基承载力2.减少沉降量和湿陷量3.

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2.3.1砂(或砂石、碎石)垫层设计对砂垫层的设计，既要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。一、垫层厚度的确定厚度应根据垫层底部下卧土层承载力确定。并符合以下公式：pz垫层底面处的附加应力值(kPa)pcz垫层底面处的自重应力值(kPa)fz垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kpa）垫层底面处的附加压力值pz可按压力扩散角θ进行简化计算：条形基础：矩形基础：二、垫层宽度的确定垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出为原

4、则进行设计。关于宽度计算，目前还缺乏可靠的方法。一般可按下式计算或根据当地经验确定：b’垫层底面宽度（m）θ垫层压力扩散角三、垫层承载力的确定垫层承载力确定宜根据现场试验确定，无试验资料时，可按下表选用，并验算下卧层的承载力。四、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，要进行地基变形计算。建筑物沉降s等于垫层自身变形s1与下卧土层变形s2之和。垫层下卧层变形计算可按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的有关规定计算。2.3.2素土（或灰土、二灰）垫层设计一、垫层材料素土垫层是采用素土作为垫层材料，素土土料中的有机质含量不得

5、超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖、瓦和石块等渗水材料，碎石粒径不得大于50mm。灰土垫层采用石灰和土的混合物作为垫层材料，石灰与土的体积比一般为2:8或3:7。土料宜用黏性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。二、垫层设计素土垫层(简称土垫层)或灰土垫层在湿陷性黄土地区使用较为广泛，是一种以土治土的处理湿陷性黄土地基的传统方法，处理厚度一般为1～3m。素土垫层或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。根据工程实践经验，局部垫层的平面处理范围,每边超出基础底边的宽度，

6、可按下式计算确定，并不应小于其厚度的一半：B需处理的土层底面的宽度（m）b条形(或矩形)基础短边的宽度（m）z基础底面至处理土层底面的距离（m）θ地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为220～300，用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。c考虑施工机具影响而增设的附加宽度，且不小于0.2m。2.3.3粉煤灰垫层设计一、垫层材料粉煤灰是燃煤电厂的工业废弃物，每年排放量都在增加。实践证明，粉煤灰是一种良好的地基处理材料资源，具有良好的物理、力学性能，能满足工程设计的技术要求。粉煤灰按其排放系统的不同，可分为干排灰、湿排灰和调湿灰三种。按钙含量多少又可分为高钙灰

7、(CaO≥10％)和低钙灰(CaO<10％)两种。粉煤灰的粒径组成类似于砂质粉土，其主要的特性如下：1.自重轻粉煤灰相对密度比黏性土小得多，一般松散重度在6～7kN/m3，经轻型击实试验后干密度在0.92～1.35t/m3；比土轻得多，产生差别的原因在于粉煤灰主要是以硅、铝为主的非晶态玻璃球体组成，结晶矿物含量较少。粉煤灰自重轻对回填土工程带来有利的一面，可降低下卧层土的压力，减少沉降，如利用该特点，道路路堤的填筑高度现在可提高至8m，打破了土路堤4.5m的高度极限。为此，在《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》(JTJ016—93)中规定：软弱地基土的高

8、路堤在技术经济合理的条件下应优先采用粉煤灰2.击实性能好粉煤灰的颗粒组成特点，使