水利工程地基处理垫层指南.pptx
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1、第一节 垫层的作用及适用范围 又称换填法,是浅层处理方法一、垫层处理概念:当软弱(缺陷)土地基的承载力和变形满足不了设计要求,而软弱(缺陷)土层的厚度又不是很大时,将基础底面下处理范围内的软弱(缺陷)土层部分或全部挖去,然后换填密度大、压缩性低、强度高、水稳性好的天然或人工材料,并分层夯(振、压)实至要求的密实度,达到改善地基应力分布、提高地基稳定性和减少地基沉降的目的,这种地基处理方法称为垫层处理,也叫换填法。第二章 垫层处理Replacement Method嘿售咯愿久琴蜡俏联榨代热佬擞跌缺熏忻晒氦旧鞘士豺键离中步追隔滥瓷02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第1页/共64页二、
2、处理对象:软土软土垫层垫层第一节 垫层的作用及适用范围 淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀土、冻胀土、杂填土地基三、垫层材料:砂砾土、碎(卵)石土、灰土、素土(壤土)、中砂、粗砂、矿渣等局咀飘辉预雨闺寿岭涪捌瘤涎眷沈粟桌蛀惟昏粘嘛挞宝穷算卉塞此膝衔裕02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第2页/共64页四、分类:按回填不同材料形成的垫层(Cushion)进行分类,如砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。五、换填法加固机理:换填法的加固原理是据土中附加应力分布规律,让垫层承受上部较大的应力,软弱层承担较小的应力,以满足设计对地基的要求。第一节 垫层的作用及
3、适用范围稳匣蕉驯氧诉静唯令拱捻缚残科泵牲集烁烹抹捣乍信侦铆轮碟扎杆葛咽滴02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第3页/共64页六、垫层的作用:1、提高持力层的承载力 通过扩散作用使传到垫层下软弱层的应力减小。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是比较大的。如条形基础,在相当于基础宽度深度范围内的沉降量约占总沉降的50%左右,如以密实砂代替软弱土层,就可减少这部分沉降。由于砂垫层或其它垫屋对应力的扩散作用,使作用在下卧层土的压力较小,这样也会相应减少下卧层土的沉降量。第一节 垫层的作用及适用范围轰敬男跑集盎耶泥谱增鸳崖瑰暴沁光刺些卞箕阮湖哲厂赵缓哦浅誉株滤草0
4、2-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第4页/共64页六、垫层的作用:3、加速较弱土层的排水固结 不透水基础直接与软弱上层相接触时,在荷载的作用下,软弱土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,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。第一节 垫层的作用及适用范围湛非缴娠祸姬酗邻牲叮窥扼亿伐涡暖乌糙逻托允踪匝喀泼滴唬狐督佩棺酬02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第5页/共64页六、垫
5、层的作用: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的冰所造成的冻胀,垫层应满足当地冻结深度的要求。5、消除膨胀土的胀缩作用第一节 垫层的作用及适用范围警汲晤洱馆代仔置腑门骏益京廉础豪境洪赋绘腐罐越棕颈墨翅揽恢燕俊叶02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第6页/共64页七、换填法适用范围:规范表述:适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。课本表述: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。分类及适用范围见表2-1。第一节 垫层的作用及适用范围块顷翰叮宴范洗笑稠销陌灌哮螺沮敬虎寒痰景巴豪谋末烷钦个痰坯卓萄识0
6、2-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第7页/共64页八、讨论:1、大面积填土设计按照建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)设计2、处理深度3m左右,不小于0.5m3、不同垫层可按照砂垫层设计4、换填法的“压实”与“固结”的不同本节完第一节 垫层的作用及适用范围奎贞锗襟萝栅遇囤滥迂膘茁沪入耿列校沼规锭菱匙邹价文绽颧肛滓皿苍仕02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第8页/共64页1、查明地层土性及不良地质2、查明处理场地的地形、地质构造及物理力学性质3、查明地下水情况4、查明地下管线、障碍物等5、查明换填土料的来源、种类、规格、价格等 根据工程地质、建筑要求、材料来源
7、等进行综合比较,提出合理的换填方案,尤其需提供换填土料的最优含水量、最大干密度、压实系数、施工机械、碾压要求、监理标准等施工参数。本节完第二节 勘察和调查飞跪舟具割犊倘抠威瘪倡渔蚜漆夯绑陛吭滤虱肮措泽诱遏掸撵晶莆壁册励02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第9页/共64页一、土的压实机理(Compaction Mechanics):1、含水量小时2、含水量增大时,最优含水量3、含水量继续增大第三节 土的压实机理wopCAB鸦沪梆祷锦翌专漾隆拿跌靖豢作坤簿巡周阮啪婉腾沼惩施鼎顶萧裕镶寻医02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第10页/共64页二、室内击实试验(Compacti
8、on Test):垫层施工质量检验控制需要得到最大干密度,可通过击实试验得到。(一)、击实试验1、土料风(烘)干、搅拌均匀2、测土料含水量,按塑限估计最优含水量,依次相差2%计算每份土料需水量3、制备预定含水量的试样第三节 土的压实机理延诅闯杰麓燃哥兼挂伎英峨括套憋伦着先萍咎脱曲料税亭驴延另坎郡瞄芹02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第11页/共64页二、室内击实试验(Compaction Test):第三节 土的压实机理(一)、击实试验4、按标准方法击实土样修整土样推出土样5、从击实后的土样中取出土测含水量、干密度6、绘出击实曲线7、求出最大干密度和最优含水量亭茧拄幅恶敲来决吭癣
9、井褪作泵钥贮整概肤葛岩二枝勘淹声宰嘿捡旋杨别02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第12页/共64页二、室内击实试验(Compaction Test):(二)、压实功能与最大干密度、最优含水量关系 压实功能增大更易克服粒间吸引力,故干密度更大第三节 土的压实机理淤了作托健娥足螟球派摔猜藤晨扯阿媒绰渗恶彤洒狼日倔奎回娥僻推悠阔02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第13页/共64页二、室内击实试验(Compaction Test):第三节 土的压实机理(三)、土性与最大干密度、最优含水量关系 粘粒越多颗粒间引力越大,相同压实功能下,只有较大含水量下才能达到更大干密度。隘结森晦
10、肃擞镰纸紫执眩条倒现逢桌拖怨谗崭擎悔暂郎词缆链稽潦泼藉瞒02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第14页/共64页三、现场压实控制:(一)、击实试验与现场压实的差别1、有无侧向约束2、土料颗粒级配等差别第三节 土的压实机理汤轩糕恭倾嫂潍滋涯骆扣砸根掩菊择郝宰淹溉缚五浅缚搂您哄浓阑凸役踏02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第15页/共64页三、现场压实控制:(二)、现场控制参数1、压实系数:即压实度,c=d/dmax2、施工含水量:最优含水量/2%3、碾压遍数:达到设计的压实度时的碾压遍数本节完第三节 土的压实机理翔衅啡拭叮钮冶铡托都丙窃酗墩旺谱蠕枕款担蜡细肺父藉怕氯帮饭泼邯
11、纱02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第16页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)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,又要求有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。设计时需要确定垫层的厚度、宽度、承载力和沉降量。第四节 砂(砂石、碎石)垫层蔓廉弓弱凯郁读纠撒埂来闯酞涩鸿尉咆系抱俺窜挚奴曙苑吐役瞎曳镰南售02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第17页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定1、基本要求:满足承载力和变形要求2、计算公式:当下卧土层的承载力确定时,应满
12、足下式(2-1):pz-垫层底面处的附加压力值pcz垫层底面处土的自重压力faz经深度修正后垫层底面处软弱下卧层的地基承载力第四节 砂(砂石、碎石)垫层PzPcz交象砚蚜奶岔遮逢媒疙洱搅威丫级资簧檬府刽桌讽齐把湖仆邯衣账叼乙奔02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第18页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(1)求pz:a.垫层底面处的附加压力值pz可按压力扩散角法进行简化计算:第四节 砂(砂石、碎石)垫层条形基础(2-2)矩形基础(2-3)b回填土回填土其中:b、l 矩形基础地面的宽和长觅叛寸评忱许幸消挚簿市覆飘
13、蔫芭彼锦禁貉垦恋亏护迫时右勉赛览拯轨尖02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第19页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(1)求pz:b.pk为基础底面的平均压力,为上部结构荷载(地表面以上)和基础底面以上基础及土的自重:第四节 砂(砂石、碎石)垫层b回填土回填土Fdd-为基础埋深GG-为基础及基础上土的平均有效容重(即:有地下水应扣浮力)焊粕漱佐曳咯樱犀蒙冒鲍杖渺尼蹦氢农俗热律浪惶唱悦诚筋讳炉辑镇眉晕02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第20页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushio
14、n)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(1)求pz:c.pc为基础底面处原地基土的自重压力(若有地下水则水下用浮容重):第四节 砂(砂石、碎石)垫层b回填土回填土d-为地下水以上原地基土湿容重d1d2-为地下水以下原地基土浮容重梳旗镜魔爪妥型计盈纫遍理纫禾米脂澎腥弄膀只讯瞩今杏捉伺卖绘奉枝瞧02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第21页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(1)求pz:d.可以看出,式(2-2)(2-3)中的pk-pc的实际上为考虑了土回弹后的基底净压力。pz 为净压力扩散后在垫层底面形成
15、的附加应力第四节 砂(砂石、碎石)垫层b回填土回填土dd1d2pk-pcpz篡雹述殃电歧员彦菲竖容怜谨淀圆憎趟德铱孵顺儿雁知犹烧累咸敷舒韦饮02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第22页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(1)求pz:e.垫层的压力扩散角取值第四节 砂(砂石、碎石)垫层b回填土衍蓖参荫哥呵孪杰证蕴帕抹蔬伏适缔酱闯饰鼻顷捷灸邹疲襄雌老袋信剪烽02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第23页/共64页第四节 砂(砂石、碎石)垫层荣彻凯滞孜议膀毯宋淋势砒腺册兽斥侵拌间既簿唾妮酶河填轮吹伯玛布狭0
16、2-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第24页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(2)求pcz:垫层底面处土的自重压力值:按原地基处土的自重压力计算,地下水位以下采用浮容重。第四节 砂(砂石、碎石)垫层b回填土回填土dd1d2zz1z2畴奋帮吸烽级槐宛暮错锹扛贩畸班俺赎删瞩悼捻觅磷讳股纺划洛砾灵澎紫02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第25页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(一)、砂垫层厚度的确定2、计算公式:(3)求faz:地基承载力的修正见建筑地基基础设计规范GB
17、50007-2002第四节 砂(砂石、碎石)垫层维莆派盂惦艰谊匈种椭幂有槛寓聊香邀芽半缝胖瓜雁役雕悬财爆功囤鸟剁02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第26页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(二)、砂垫层宽度的确定1、垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求,可按下式确定:2、取值:当z/b0.25时,仍按表中 z/b0.25取值。3、整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。4、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。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。第四节 砂(砂石、碎石)垫层辣飞漾蛀发屏戍
18、蜡搭镰趾耿蚂税貉鹃呐妨娄澜奇伤卒片途史疫慨毡证喉剔02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第27页/共64页一、砂(砂石、碎石)垫层(Sand Cushion)设计:(三)、砂垫层承载力的确定1、垫层的承载力决定于填筑料的性质、施工机具能量大小及施工质量的优劣等,宜通过现场试验确定。2、垫层的承载力尚必须对软弱下卧层的承载力验算后再确定。3、垫层的承载力也可通过取土分析、标贯实验、动力触探等实验资料综合分析确定。4、无试验资料时可参见表24。第四节 砂(砂石、碎石)垫层熟鸦艇衰垃频入扳褐六勋择哎阑趁辫剥喜蘸窟熔彦窗女逗厢鹃姓狱恒扇芝02-水利工程地基处理-垫层基础工程设计原理讲义第28
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