第二章-置换分析课件.ppt
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- 第二 置换 分析 课件
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1、2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法一、一、定义定义换土垫层法换土垫层法又称开挖置换法、换填垫层法、换填法等。又称开挖置换法、换填垫层法、换填法等。通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建(构)通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建(构)筑物的要求,而软弱土层的厚度又不很大时,将基础底筑物的要求,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、矿渣、粉分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰)或其它性能稳定、无侵蚀性的材料,并压(夯、煤灰)或其它性能稳定
2、、无侵蚀性的材料,并压(夯、振)实至要求的密实度。它包括低洼地域筑高(平整场振)实至要求的密实度。它包括低洼地域筑高(平整场地)或堆填筑高(道路路基)。地)或堆填筑高(道路路基)。2.1.1 概述概述 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法二、原理二、原理(1 1)提高地基承载力)提高地基承载力 将基础以下的软弱土挖去,换填为好土,满足上部将基础以下的软弱土挖去,换填为好土,满足上部结构荷载要求。结构荷载要求。(2 2)降低变形:)降低变形:niisiziiniiiihEheees111211将软弱土换填,压缩模量提高,相将软弱土换填,压缩模量提高,相应的地基沉降减小应的地基沉降减小 ssiE2
3、.1.1 概述概述 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法Dzizi-1Hicz=0.2或0.1cc线z线p1ip1icizic(i-1)z(i-1)p1i=(ci+c(i-1)/2pi=(zi+z(i-1)/2计算下限附加应力主要分布于浅层,所以提高附加应力主要分布于浅层,所以提高浅层地基的强度可大大降低沉降。浅层地基的强度可大大降低沉降。niisiziiniiiihEheees1112112.1.1 概述概述 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法(3 3)防止冻胀)防止冻胀 粗颗粒的垫层材料孔隙大,不易产生毛细现象,因此可以防粗颗粒的垫层材料孔隙大,不易产生毛细现象,因此可以防止在寒冷地区土
4、中结冰造成的冻胀。止在寒冷地区土中结冰造成的冻胀。(4 4)对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土,处理的目的是为了)对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土,处理的目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性。消除或部分消除地基土的湿陷性。二、原理二、原理 2.1.1 概述概述 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法 三、适用范围三、适用范围 1、换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。2、对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴,均可采用换填法进行地基古墓或拆除旧基础后的坑穴,均可采用换填法进行地基处理。
5、处理。3、换填法的处理深度通常控制在换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。以内较为经济合理。4、换填垫层法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路换填垫层法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。工程等。2.1.1 概述概述 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法一、一般要求一、一般要求 既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层,又既要有足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层,又要满足建筑物地基强度和变形的要求,另外,还要有足够的宽度要满足建筑物地基强度和变形的要求,另外,还要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出增加沉降,同时还应尽量做到经济合理。以防止垫层向两侧挤出增加沉
6、降,同时还应尽量做到经济合理。二、垫层设计的主要内容二、垫层设计的主要内容 确定垫层的合理厚度和宽度。确定垫层的合理厚度和宽度。应根据建(构)筑物体形、结应根据建(构)筑物体形、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等综合考虑。来源等综合考虑。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法计算公式:计算公式:(3)(0.5)azkbddffbD 三、垫层厚度的确定三、垫层厚度的确定 azczzfppzd回填土砂垫层bkpczpzpb2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法条形基础:条形
7、基础:tan2)(ckzzbppbp矩形基础:矩形基础:)tan2)(tan2()(ckzzlzbppblp换填垫层的厚度不宜小于换填垫层的厚度不宜小于0.5m,也不宜大于,也不宜大于3m。zd回填土砂垫层bkpczpzpb2.1.2 设计设计 三、垫层厚度的确定三、垫层厚度的确定 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法232330300.500.5028286 620200.250.25灰土灰土粉质粘土、粉质粘土、粉煤土粉煤土 中砂、粗砂、砾砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、圆砾、角砾、石屑、石屑、卵石卵石、碎石、矿渣、碎石、矿渣 材料材料 Z/bZ/b注:注:1 1、当、当z/b0.25z/
8、b0.25时,除灰土仍取时,除灰土仍取28280 0 ,其余材料均取,其余材料均取0 00 0 ;2 2、0.25z/b0.50时,时,值可内插求得。值可内插求得。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法四、设计程序四、设计程序z先假设垫层厚度用前面的公式验算,如果先假设垫层厚度用前面的公式验算,如果不能满足,重新假设,继续验算。不能满足,重新假设,继续验算。满足,假设正确满足,假设正确bPczPzbPdz回 填 土砂 垫 层不不满满足足重重新新假假设设azczzfpp2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法五、五、垫层宽度的确定垫层宽度的确定 垫层底面的宽
9、度应满足基础底面应力扩散和防止垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。可按下式进行计算或根据当地垫层向两侧挤出的要求。可按下式进行计算或根据当地经验确定。经验确定。tan2 zbb 垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上,按基坑开挖期垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上,按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定,垫层顶面每边超间保持边坡稳定的当地经验放坡确定,垫层顶面每边超出基础底边不宜小于出基础底边不宜小于300mm。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法六、垫层承载力的确定六、垫层承载力的确定 垫层的承载力宜通过现场试验确定,当无试验资料时,垫层的承载
10、力宜通过现场试验确定,当无试验资料时,可按下表采用,并应进行下卧层承载力的验算。可按下表采用,并应进行下卧层承载力的验算。施工施工方法方法换填材料类别换填材料类别压实系数压实系数cc承载力标准值承载力标准值碾压碾压或振或振密密碎石、卵石碎石、卵石0.940.940.970.97200200300300砂夹石砂夹石200200250250土夹石土夹石150150200200中砂、粗砂、砾砂中砂、粗砂、砾砂150150200200粘性土和粉土(粘性土和粉土(8Ip14)8Ip14))130130180180灰土灰土0.930.930.950.95200200250250重锤重锤夯实夯实 土或灰土土
11、或灰土0.930.930.950.951501502002002.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法七、沉降计算七、沉降计算 垫层地基的变形等于垫层自身的变形量垫层地基的变形等于垫层自身的变形量S 1 与下卧土层与下卧土层的变形量的变形量S 2 之和,可按下式进行计算:之和,可按下式进行计算:21ssss12)(Ezpps垫层下卧层的变形量垫层下卧层的变形量S 2 可按现行国家标准可按现行国家标准建筑地基基础建筑地基基础设计规范设计规范(GB500072002)的有关规定计算。)的有关规定计算。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法八、垫层材料选用八、垫
12、层材料选用1.砂石砂石 砂石垫层材料宜选用质地坚硬的碎石、卵石、角砾、圆砂石垫层材料宜选用质地坚硬的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂、或石屑(粒径小于砾、砾砂、粗砂、中砂、或石屑(粒径小于2mm的部分不的部分不应超过总重的应超过总重的45%),应级配良好,不含植物残体、垃圾等),应级配良好,不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉(粒径小于杂质。当使用粉细砂或石粉(粒径小于0.075mm的部分不应的部分不应超过总重的超过总重的9%)时,应掺入不少于总重的)时,应掺入不少于总重的30%的碎石或卵的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土地基,
13、对湿陷性黄土地基,不得选用砂石等渗水材料。不得选用砂石等渗水材料。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法2.粉质粘土粉质粘土 土料中有机质含量不得超过土料中有机质含量不得超过5%,亦不得含有冻土,亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时,其粒径不宜大于或膨胀土。当含有碎石时,其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层,土料用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层,土料中不得夹有砖、瓦和石块。中不得夹有砖、瓦和石块。3.3.灰土灰土体积配合比宜为体积配合比宜为2:8或或3:7。土料宜用粉质粘土,不宜使用。土料宜用粉质粘土,不宜使用块状粘土和砂质粘土,不得含有
14、松软杂质,并应过筛,块状粘土和砂质粘土,不得含有松软杂质,并应过筛,其颗粒粒径不得大于其颗粒粒径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰,。石灰宜用新鲜的消石灰,其颗粒粒径不得大于其颗粒粒径不得大于5mm。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法 4.粉煤灰粉煤灰 粉煤灰。可用于道路,堆场和小型建筑,构筑物等粉煤灰。可用于道路,堆场和小型建筑,构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.30.5m。粉煤。粉煤灰垫层中采用掺加剂时,应通过试验确定其性能及适灰垫层中采用掺加剂时,应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性用条件
15、。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。水和土壤的环境影响。2.1.2 设计设计 2.1 2.1 换土垫层法换土垫层法 5.矿渣矿渣 矿渣,垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣,可分为分级矿渣,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、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。选用矿道路和地坪,也可用于小型建
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