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1、第2章?lián)Q填2.1概述2.2壓實(shí)原理2.3墊層設(shè)計(jì)2.4墊層施工2.5質(zhì)量檢驗(yàn)2.1概述換填法:針對軟弱地基的承載力和變形不能滿足建筑物的要求,同時(shí),軟弱土層厚度不大時(shí),將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去,然后換上強(qiáng)度較大的砂或其他性能穩(wěn)定,無侵蝕性等材料,將其壓實(shí),振密的處理方法。土層壓實(shí)增加了抗剪強(qiáng)度,減少滲透性和壓縮性,減弱液化勢,增加抗沖刷能力。換填法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝等淺層處理。2.2壓實(shí)原理土的含水量是影響填土壓實(shí)性的主要因素之一。低含水量時(shí),水被土顆粒吸附在表面,因無毛細(xì)管作用而互相聯(lián)結(jié)
2、很弱,難于獲得較高的密實(shí)度。在高含水量時(shí),土中多余的水分在夯擊時(shí)很難快速排出而在土孔隙中形成水團(tuán),削弱了土顆粒間的聯(lián)結(jié),使土粒潤滑而變得易于移動(dòng),夯擊或碾壓時(shí)容易出現(xiàn)類似彈性變形的“橡皮土”現(xiàn)象,失去夯擊效果。只有把土的含水量調(diào)整到其間某一適宜值時(shí),才能收到最佳壓實(shí)效果。在一定壓實(shí)機(jī)械功能的條件下,土最易被壓實(shí),并達(dá)到最大干密度的含水量,稱為最佳含水量(wop),相應(yīng)的干密度稱為最大干密度ρdmax。最優(yōu)含水量采用《土工實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定。2.3墊層設(shè)計(jì)墊層的主要作用:1.提高地基承載力2.減少沉降量和濕陷量3.
3、加速軟弱土層的排水固結(jié)4.防止凍脹5.消除膨脹土的脹縮作用2.3.1砂(或砂石、碎石)墊層設(shè)計(jì)對砂墊層的設(shè)計(jì),既要求有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層,又要求有足夠大的寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠出。一、墊層厚度的確定厚度應(yīng)根據(jù)墊層底部下臥土層承載力確定。并符合以下公式:pz墊層底面處的附加應(yīng)力值(kPa)pcz墊層底面處的自重應(yīng)力值(kPa)fz墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值(kpa)墊層底面處的附加壓力值pz可按壓力擴(kuò)散角θ進(jìn)行簡化計(jì)算:條形基礎(chǔ):矩形基礎(chǔ):二、墊層寬度的確定墊層的底面寬度應(yīng)以滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散和防止墊層向兩側(cè)擠出為原
4、則進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)于寬度計(jì)算,目前還缺乏可靠的方法。一般可按下式計(jì)算或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定:b’墊層底面寬度(m)θ墊層壓力擴(kuò)散角三、墊層承載力的確定墊層承載力確定宜根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定,無試驗(yàn)資料時(shí),可按下表選用,并驗(yàn)算下臥層的承載力。四、沉降計(jì)算對于重要的建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑,要進(jìn)行地基變形計(jì)算。建筑物沉降s等于墊層自身變形s1與下臥土層變形s2之和。墊層下臥層變形計(jì)算可按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007)的有關(guān)規(guī)定計(jì)算。2.3.2素土(或灰土、二灰)墊層設(shè)計(jì)一、墊層材料素土墊層是采用素土作為墊層材料,素土土料中的有機(jī)質(zhì)含量不得
5、超過5%,亦不得含有凍土或膨脹土,不得夾有磚、瓦和石塊等滲水材料,碎石粒徑不得大于50mm?;彝翂|層采用石灰和土的混合物作為墊層材料,石灰與土的體積比一般為2:8或3:7。土料宜用黏性土及塑性指數(shù)大于4的粉土,不得含有松軟雜質(zhì),并應(yīng)過篩,其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰,其顆粒不得大于5mm。二、墊層設(shè)計(jì)素土墊層(簡稱土墊層)或灰土墊層在濕陷性黃土地區(qū)使用較為廣泛,是一種以土治土的處理濕陷性黃土地基的傳統(tǒng)方法,處理厚度一般為1~3m。素土墊層或灰土墊層可分為局部墊層和整片墊層。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),局部墊層的平面處理范圍,每邊超出基礎(chǔ)底邊的寬度,
6、可按下式計(jì)算確定,并不應(yīng)小于其厚度的一半:B需處理的土層底面的寬度(m)b條形(或矩形)基礎(chǔ)短邊的寬度(m)z基礎(chǔ)底面至處理土層底面的距離(m)θ地基壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角,宜為220~300,用素土處理宜取小值,用灰土處理宜取大值。c考慮施工機(jī)具影響而增設(shè)的附加寬度,且不小于0.2m。2.3.3粉煤灰墊層設(shè)計(jì)一、墊層材料粉煤灰是燃煤電廠的工業(yè)廢棄物,每年排放量都在增加。實(shí)踐證明,粉煤灰是一種良好的地基處理材料資源,具有良好的物理、力學(xué)性能,能滿足工程設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。粉煤灰按其排放系統(tǒng)的不同,可分為干排灰、濕排灰和調(diào)濕灰三種。按鈣含量多少又可分為高鈣灰
7、(CaO≥10%)和低鈣灰(CaO<10%)兩種。粉煤灰的粒徑組成類似于砂質(zhì)粉土,其主要的特性如下:1.自重輕粉煤灰相對密度比黏性土小得多,一般松散重度在6~7kN/m3,經(jīng)輕型擊實(shí)試驗(yàn)后干密度在0.92~1.35t/m3;比土輕得多,產(chǎn)生差別的原因在于粉煤灰主要是以硅、鋁為主的非晶態(tài)玻璃球體組成,結(jié)晶礦物含量較少。粉煤灰自重輕對回填土工程帶來有利的一面,可降低下臥層土的壓力,減少沉降,如利用該特點(diǎn),道路路堤的填筑高度現(xiàn)在可提高至8m,打破了土路堤4.5m的高度極限。為此,在《公路粉煤灰路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ016—93)中規(guī)定:軟弱地基土的高
8、路堤在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下應(yīng)優(yōu)先采用粉煤灰2.擊實(shí)性能好粉煤灰的顆粒組成特點(diǎn),使