地基處理第3版 課件 第1、2章 地基處理緒論、換填墊層法

地基處理教材

《地基處理》

賀建清，雷勇主編機械工業(yè)出版社參考書建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2012）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012葉書麟，葉觀寶.地基處理(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004龔曉南.地基處理手冊(第三版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008第一章緒論地基處理的定義和目的1地基處理的對象及特性2地基處理技術(shù)發(fā)展概況3地基處理方法及其使用范圍4地基處理方法選用原則及設(shè)計原則5基本概念——認識“地基處理”上部結(jié)構(gòu)：在地基處理設(shè)計中表現(xiàn)為荷載。場地：工程建設(shè)直接占有并直接使用的有限面積的土地。它具有宏觀性?；A(chǔ)：建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)，具有承上啟下的作用。地基：承托建筑物基礎(chǔ)的那一部分場地或地層。

天然地基：基礎(chǔ)直接建造在未經(jīng)加固的天然土層。

人工地基：天然地基不能滿足強度和變形的要求，必須事先對地基進行加固處理后再建造基礎(chǔ)。【課前回顧】地基處理是指為提高地基承載力，改變其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的人工處理地基的方法。當作為建（構(gòu)）筑物地基時，經(jīng)常產(chǎn)生承載力不足、沉降過大、滲透破壞、地基液化等工程問題，難以保證建筑（構(gòu)）物安全和正常使用。1.1地基處理的定義和目的1.1.1地基處理的定義房屋地基公路路基鐵路路基橋梁地基碼頭地基機場地基壩基工業(yè)廠房地基整體失穩(wěn)（承載力不足）不均勻沉降路基沉降過大鐵路路基垮塌

比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為19.6m，最大深度5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°。第七層在南面突出4.5m。比薩斜塔基礎(chǔ)底面傾斜值，經(jīng)計算為0.093，即9.3％,我國國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GBJ7－2012中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當建筑物高度Hg為：50m<Hg≤100m時，其允許值為0.005，即0.5％。比薩斜塔基礎(chǔ)實際傾斜值已等于我國國家標準允許值的18倍。

墨西哥城某建筑，發(fā)生的沉降及不均勻沉降。該地基土層為深厚的湖相沉積層，天然含水量高達650％，液限500％，塑性指數(shù)350，孔隙比15，具有極高的壓縮性。

砂土液化造成建筑物嚴重傾斜或傾倒砂土液化造成橋梁地基及結(jié)構(gòu)破壞1.1.2地基處理的目的1.提高地基的抗剪強度，增加其穩(wěn)定性；2.降低地基土的壓縮性，減少地基的沉降變形；3.改善地基土的滲透特性，減少地基滲漏或加強其滲透穩(wěn)定；4.改善地基土的動力特性，提高地基的抗振性能；5.改善特殊土地基的不良特性，滿足工程設(shè)計要求。1.2地基處理的對象及特性

地基處理對象軟弱地基特殊土地基軟土地基沖填土地基雜填土地基濕陷性黃土地基膨脹土地基鹽漬土地基凍土地基

地基處理對象素填土地基山區(qū)地基概念:軟土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細粒土特點：天然含水量高，孔隙比大，抗剪強度低，壓縮系數(shù)高，滲透性差。

軟土分布：東南沿海、內(nèi)地河流兩岸及湖泊地區(qū)

素填土概念：由碎石、砂、粘性土等一種或幾種組成未經(jīng)壓實的填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)較少。若經(jīng)分層壓實后則稱為壓實地基。特點：填土常用開山石料，大小不一，有的直徑達數(shù)米，填筑厚度有的達數(shù)十米，極為不均。還有城市基坑建設(shè)中因土方開挖而閑置的素填土，由于未經(jīng)壓實，極為松散。概念：用挖泥船或泥漿泵將泥砂夾帶大量水分吹到江河兩岸而形成的沉積土特點：若充填物以粘性土為主，吹到兩岸的土中含有大量水分，且難于排出，故它在形成初期常處于流動狀態(tài)，這類土屬于強度較低和壓縮性較高的次固結(jié)土；若沖填物是砂或其他粗顆粒土，因其性質(zhì)與粉細砂類似而不屬于軟弱土范疇。

沖填土概念：雜填土是指人類活動而任意堆填的建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾。特點：雜填土的成因很不規(guī)律，成分復(fù)雜，分布極不均勻，結(jié)構(gòu)疏松。其主要特點是：強度低、壓縮性高、均勻性差。某些雜填土內(nèi)因含有腐植質(zhì)、親水及水溶性物質(zhì)，一般還具有浸水濕陷性。

雜填土概念：濕陷性黃土是指在覆蓋土層的自重應(yīng)力或自重應(yīng)力和附加應(yīng)力作用下，遇水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，并發(fā)生顯著附加下沉，其強度也迅速降低的黃土。特點：因黃土濕陷而引起的建筑物不均勻沉降是造成黃土地區(qū)工程事故的主要原因。設(shè)計時首先要判斷其是否具濕陷性，再考慮如何進行地基處理。

濕陷性黃土概念：膨脹土是指粘粒成分主要由親水性礦物組成的粘性土，在環(huán)境溫度和濕度變化時會產(chǎn)生強烈的脹縮變形。特點：利用膨脹土作為建（構(gòu)）筑物地基時，如果沒有采取必要的措施進行地基處理，膨脹土飽水膨脹，失水收縮，常會給建（構(gòu)）筑物造成危害

膨脹土概念：鹽漬土是指土中含鹽量超過一定數(shù)量的土。特點：鹽漬土地基浸水后，因土中鹽溶解可能產(chǎn)生地基溶陷。某些鹽漬土如含硫酸鈉的土，在環(huán)境溫度和濕度變化時可能產(chǎn)生體積膨脹。鹽漬土中的鹽還會導致建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)材料的腐蝕和破壞。

鹽漬土概念：季節(jié)性凍土是指冬季凍結(jié)而夏季融化的土層。特點：如果基底下面有季節(jié)性凍土層，將會產(chǎn)生難以預(yù)估的凍脹和融陷變形，影響建筑物的正常使用，甚至導致破壞。

季節(jié)性凍土山區(qū)地基覆蓋層厚薄不均，下臥基巖面起伏較大。土巖組合地基在山區(qū)較為普遍，作為道路及建（構(gòu)）筑物地基極易引起不均勻沉降導致路面及建筑物傾斜、開裂。當?shù)鼗屡P層巖層為可溶性巖層時，易出現(xiàn)巖溶發(fā)育。巖溶在巖層中形成溝槽、裂隙、石牙、和空洞，在修建道路和建（構(gòu)）筑物時易引發(fā)空洞頂板塌落使地表產(chǎn)生陷穴、洼地等現(xiàn)象。而土洞又是巖溶作用的產(chǎn)物，土洞無限制的發(fā)展擴大，會引起地表塌陷，導致較大的工程災(zāi)害。

山區(qū)地基1.3地基處理技術(shù)發(fā)展概況

在天然地基上采用淺基礎(chǔ),當承載力、沉降、液化、凍脹等不滿足設(shè)計要求時(1)采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)(2)地基處理*，改善土性

“將土質(zhì)由松變實”，“將土的含水量由高變低”，即可達到地基加固的目的。工程實踐中的各種加固方法均是從這一加固原理出發(fā)。地基處理原理真空預(yù)壓使土的含水量由高變低！強力夯實讓土質(zhì)由松變實！

地基處理是一門既古老又年輕的學科，早在3000年前我國先人就采用竹子、木頭、麥秸來加固地基，但地基處理技術(shù)真正得到迅猛發(fā)展還是在近60年，特別是在近20年間。(回顧土的特點）從如何提高土的抗拉強度這一思路中，發(fā)展了土的“加筋法”；從有利于提高土的排水固結(jié)效果這一基本觀點出發(fā)，發(fā)展了土工聚合物、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何更好地對地基進行深層密實考慮，采用了加大擊實功的“強夯法”和“振沖法”。發(fā)展概況

地基處理技術(shù)最新發(fā)展地基處理機械材料地基處理設(shè)計計算理論施工工藝現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)地基處理新方法的不斷發(fā)展和多種地基處理方法的綜合應(yīng)用。地基處理機械材料土工格室土工纖維擠壓型土工格柵復(fù)合土工網(wǎng)1.4地基處理方法分類及其使用范圍地基處理的分類1.按時間臨時處理永久處理2.按處理深度淺層處理深層處理3.按處理土性對象砂性土處理粘性土處理飽和土處理非飽和土處理4.按地基處理的加固機理進行分類。地基處理方法置換法：換土墊層法、褥墊法振擠密實法：淺層密實、深層密實排水固結(jié)法：堆載預(yù)壓、砂井堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、井點降水預(yù)壓漿液固化法：灌漿法、噴拌法加筋法：土工聚合物加筋、錨桿、樹根樁方法眾多，分類不統(tǒng)一地基處理方法分類及其適用范圍置換換土墊層法

將軟弱土或不良土開挖至一定深度，回填抗剪強度較高、壓縮性較小的材料，如砂、礫、石渣等，并分層夯實，形成雙層地基。墊層能有效擴散基底壓力，提高地基承載力、減少沉降換土墊層法路堤適用范圍:

各種軟弱土地基擠淤置換法

采用邊填碎石邊強夯的方法在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復(fù)合地基，以提高承載力，減小沉降適用范圍:粉砂土和軟黏土地基等褥墊法

在基底一定范圍內(nèi)，將局部壓縮性較低的巖石鑿去，換填上壓縮性較大的材料，然后分層夯實形成的持力層作為基礎(chǔ)的部分持力層，使基礎(chǔ)整個持力層的變形相互協(xié)調(diào)，以減少不均勻沉降

適用范圍：山區(qū)不均勻巖土地基

砂石樁置換

利用振沖法、沉管法等其他方法在飽和粘土地基中成孔，并將碎石、砂或砂石擠壓入已成的孔中，形成砂石樁，砂石樁置換部分土體，形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少沉降

適用范圍:松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基以及變形控制要求不嚴的飽和粘土地基

石灰樁法

通過機械或人工成孔，在軟弱地基中填入生石灰塊或生石灰塊加其他摻和料，通過石灰的吸水膨脹、放熱以及離子交換作用來改善樁與土的物理力學性質(zhì)，并形成石灰樁復(fù)合地基，可提高地基承載力，減少沉降適用范圍:雜填土、軟黏土地基氣泡混合輕質(zhì)料填土法

氣泡混合輕質(zhì)料的重度為5-12kN/m3，具有較好的強度和壓縮性能，用作路堤填料可有效減小作用在地基上的荷載，也可減小作用在擋土結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力適用范圍:軟弱地基上的填方工程EPS超輕質(zhì)料填土法

發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/50-1/100,并具有較好的強度和壓縮性能，用作填料，可有效減小作用在地基上的荷載和作用在擋土結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力，需要時也可置換部分地基土，以達到更好的效果適用范圍:軟弱地基上的填方工程

振密、擠密表層原位壓實法

采用人工或機械夯實、碾壓或振動，使土體密實。密實范圍較淺，常用于分層填筑適用范圍雜填土、疏松無粘性土、非飽和黏性土、濕陷性黃土等地基的淺層處理強夯法采用質(zhì)量為10-40t的夯錘從高處自由落下，地基土體在強夯的沖擊力和振動力作用下密實，可提高地基承載力，減少沉降適用范圍:碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基振沖密實法

一方面依靠振沖器的振動使飽和砂層發(fā)生液化，砂顆粒重新排列，孔隙減?。涣硪环矫嬉揽空駴_器的水平振動力，加回填料使砂層擠密，從而達到提高地基承載力、減小沉降，并提高地基土體抗液化能力。適用范圍:粘粒含量小于10％的松散砂性土地基

爆破擠密法

利用爆破在地基中產(chǎn)生的擠壓力和振動力使地基土密實以提高土體的抗剪強度，提高地基承載力和減小沉降適用范圍:飽和凈砂、非飽和但經(jīng)灌水飽和的砂、粉土、濕陷性黃土地基土樁、灰土樁法

利用橫向擠壓設(shè)備成孔，使樁間土得以擠密，用素土或灰土填入樁孔內(nèi)分層夯實形成土樁或灰土樁，由擠密的樁間土和密實的土樁或灰土樁形成復(fù)合地基

適用范圍:地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基排水固結(jié)堆載預(yù)壓

在地基中設(shè)置排水通道-砂墊層和普通砂井、袋裝砂井、塑料排水帶等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或建筑物建造前，在場地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水緩慢排出，土層逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時地基強度逐步提高適用范圍：淤泥質(zhì)、淤泥和沖填土等飽和粘性土地基

真空預(yù)壓法

在飽和軟土地基中打設(shè)豎向排水體，在地面鋪設(shè)排水用砂墊層和抽氣管線，然后在砂墊層上鋪設(shè)不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，再用真空泵抽氣，使排水系統(tǒng)維持較高的真空度，利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載，增加地基的有效應(yīng)力，以利于土體排水固結(jié)，達到提高地基承載力，減少工后沉降的目的適用范圍：很軟弱的粘土地基

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓當真空預(yù)壓達不到設(shè)計要求時，在真空預(yù)壓抽空的同時，再施加一定的堆載，以達到提高地基承載力，減少工后沉降的目的適用范圍：很軟弱的粘土地基

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓布置示意圖漿液固化滲透灌漿法

在灌漿壓力作用下使?jié){液充填土中孔隙和裂縫，排擠出孔隙中的自由水和氣體，改善土體的物理力學性質(zhì)適用范圍:中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石

劈裂灌漿法

在灌漿壓力作用下，漿液克服地基土中初始應(yīng)力和土的抗拉強度，使地基土中原有的孔隙或裂隙擴張，用漿液填充新形成的裂縫和孔隙，改善土體的物理力學性質(zhì)適用范圍:巖基或砂、砂礫石、粘性土地基

擠密灌漿法

在灌漿壓力作用下，向土層中壓入濃漿液，在地基土中形成漿泡，擠壓周圍土體。通過壓密和置換改善地基性能。在灌漿過程中因漿液的擠壓作用可產(chǎn)生輻射狀上抬力，引起地面隆起適用范圍:中砂地基，排水條件較好的粘性土地基

深層攪拌法利用深層攪拌機將水泥漿或水泥粉和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續(xù)墻式的水泥土增強體，形成復(fù)合地基以提高地基承載力，減小沉降。也常用它形成水泥土防滲帷幕。適用范圍:正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土地基高壓噴射注漿法

利用高壓噴射專用機械，在地基中通過高壓噴射流沖切土體，用漿液置換部分土體，形成水泥土增強體。按噴射流組成形式，高壓噴射注漿法有單管法、二重管法、三重管法。高壓噴射注漿法可形成復(fù)合地基，以提高承載力，減少沉降適用范圍:淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基加筋加筋土墊層法

在地基中鋪設(shè)加筋材料，如土工織物、土工格柵、金屬板條等，形成加筋土墊層，以增大壓力擴散角，提高地基承載力，較少沉降適用范圍:筋條間用無黏性土，加筋土墊層可適用各種軟弱地基在地基中設(shè)置如樹根狀的微型灌注樁（直徑約70～250mm），提高地基或土坡的穩(wěn)定性

樹根樁法適用范圍：各類地基

低強度混凝土樁復(fù)合地基法

在地基中設(shè)置低強度混凝土樁，與樁間土形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少沉降適用范圍：各類深厚軟土地基

鋼筋混凝土樁復(fù)合地基法

在地基中設(shè)置鋼筋混凝土樁，與樁間土形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少沉降適用范圍：各類地基

地基處理的方法眾多，分類方法也不統(tǒng)一。歸納起來無非是“挖”、“換”、“壓”、“夯”、“擠”、“拌”、“噴”七個字。

地基處理常用方法的分類

排水固結(jié)法真空預(yù)壓法換土墊層法機械碾壓法重錘夯實法平板振動法灰土擠密樁堆載預(yù)壓法降水預(yù)壓法電滲排水法強夯法強夯法強夯置換法擠密法砂石擠密樁石灰擠密樁化學加固法振沖碎石樁CFG樁深層攪拌法粉體噴射攪拌法高壓旋噴樁1.5地基處理方法選用原則及設(shè)計程序

地基處理方法的選用原則：技術(shù)先進，經(jīng)濟合理、安全適用、質(zhì)量可靠。

重要前提：全面了解地質(zhì)情況

(巖土工程勘察報告）地基處理設(shè)計施工程序：

搜集詳細的巖土工程勘察資料、上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計資料等；根據(jù)工程的要求和采用天然地基存在的主要問題，確定地基處理的目的、處理范圍和處理后要求達到的各項技術(shù)經(jīng)濟指標等；結(jié)合工程情況，了解當?shù)氐鼗幚斫?jīng)驗和施工條件，對于有特殊要求的工程，尚應(yīng)了解其他地區(qū)相似場地上同類工程的地基處理經(jīng)驗和使用情況等；調(diào)查鄰近建筑、地下工程和有關(guān)管線等情況；了解建筑場地的環(huán)境情況。否是天然地基條件天然地基是否滿足天然地基地基處理建（構(gòu)）筑物對地基要求處理方案可行性研究提出多種可行性方案機具、材料條件經(jīng)驗教訓地基處理原理是技術(shù)、經(jīng)濟、進度比較分析、并滿足環(huán)保要求地基處理設(shè)計地基處理施工質(zhì)量檢驗是否符合要求人工地基修改、補充設(shè)計必要時進行現(xiàn)場試驗、補充調(diào)查典型地基處理工程—

港珠澳大橋人工島地基處理用于橋、隧道轉(zhuǎn)換的東、西人工島是港珠澳大橋全線設(shè)計與施工展開的起點和基石，其建設(shè)所在地處于離岸超過20km的外海，超水深、大波浪、多臺風、30～50m厚的深厚軟基等惡劣自然條件給人工島的建設(shè)帶來超大難度。地基處理方案如圖所示，島壁區(qū)采用部分開挖換填中粗砂振沖密實＋擠密砂樁＋排水砂樁地基處理方案；島內(nèi)填海區(qū)采用陸上插排水板+降水聯(lián)合堆載預(yù)壓方案對島域進行大超載比預(yù)壓。同時為滿足沉降控制和橋隧平順過渡的要求，在相應(yīng)區(qū)域還采用了如下地基處理技術(shù)：①利用合適的填料如砂石或碎石換填軟土；②在軟粘土處采用減沉樁（或稱為沉降控制樁，非支承樁）；③在軟粘土層采用深層攪拌樁；④擠密砂樁（SCP）。地基處理工程相關(guān)專家黃文熙（1909~2001），水工結(jié)構(gòu)和巖土工程專家，中國科學院院士，中國土力學學科的奠基人之一，新中國水利水電科學研究事業(yè)的開拓者。畢生致力于有關(guān)水工建設(shè)的結(jié)構(gòu)力學和巖土力學的科學研究，從試驗資料直接確定了土的彈塑性模型的理論，建立了清華彈塑性模型，推動了土的本構(gòu)關(guān)系研究在我國的發(fā)展。首次在國內(nèi)大學開設(shè)土力學課程并建立了土工實驗室。創(chuàng)建了地基沉降和應(yīng)力分布的新的計算方法，建議用動三軸儀進行砂土動力特性的研究，首次提出用有效應(yīng)力原理解釋液化機理。主持的“土的本構(gòu)關(guān)系研究”項目獲國家自然科學三等獎，主編了《土的工程性質(zhì)》和《水工建設(shè)中的結(jié)構(gòu)力學與巖土力學問題·黃文熙論文選集》兩本專著。本章結(jié)束第二章?lián)Q填墊層法地基處理概述1換填墊層設(shè)計2墊層碾壓施工3質(zhì)量檢驗4572.1概述換填墊層法

換填墊層法——是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)不滿足地基性能要求的土層（或局部巖石），全部或部分挖出，換填上符合地基性能要求的材料，然后分層夯實作為基礎(chǔ)的持力層。

換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。換填墊層法按其換填材料的功能不同，又分為墊層法和褥墊法。

墊層法——通常指當軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建（構(gòu)造、）筑物的要求，而軟弱土層的厚度又不很大時，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，然后分層換填強度較大的砂（碎石、素土、灰土、礦渣、粉煤灰）或其它性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并壓（夯、振）實至要求的密實度。它包括低洼地域筑高（平整場地）或堆填筑高（道路路基）。墊層法

砂石墊層施工三合土墊層施工提高地基承載力減少沉降量加速軟弱土層的排水固結(jié)防止凍脹消除地基的濕陷性和脹縮性

墊層作用沉降承載力不足適用范圍《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)中規(guī)定：墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。淤泥濕陷性黃土

褥墊法——是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)局部壓縮性較低的巖石鑿去，換填上壓縮性較大的材料，然后分層夯實的墊層作為基礎(chǔ)的部分持力層，使基礎(chǔ)整個持力層的變形相互協(xié)調(diào)。褥墊法是我國近年來在處理山區(qū)不均勻的巖土地基中常采用的簡便易行又較為可靠的方法。褥墊法2.2換填墊層設(shè)計

砂（砂石、碎石、粉煤灰、礦渣）墊層設(shè)計

一般要求：既要有足夠的厚度以置換可能受到剪切破壞的軟弱土層，又要滿足建筑物地基強度和變形的要求，另外，還要有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出增加沉降，同時還應(yīng)盡量做到經(jīng)濟合理。

主要內(nèi)容：確定墊層的合理厚度和寬度。應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物體形、結(jié)構(gòu)特點、荷載性質(zhì)、巖土工程條件、施工機械設(shè)備及填料性質(zhì)和來源等綜合考慮。

(1)墊層厚度的確定根據(jù)需置換軟弱土層的深度或下臥土層的承載力確定

條形基礎(chǔ)：

矩形基礎(chǔ)：

換填墊層的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。條形基礎(chǔ)：

矩形基礎(chǔ)：

b——矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度l——矩形基礎(chǔ)底面的長度pk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值pc——基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值(kPa)；z——基礎(chǔ)底面下墊層的厚度(m)；θ——墊層的壓力擴散角(°)(2)墊層寬度的確定墊層底面的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴散和防止墊層向兩側(cè)擠出的要求。

墊層頂面寬度可從墊層底面兩側(cè)向上，按基坑開挖期間保持邊坡穩(wěn)定的當?shù)亟?jīng)驗放坡確定，墊層頂面每邊超出基礎(chǔ)底邊不宜小于300mm。(3)墊層承載力的確定

墊層的承載力宜通過現(xiàn)場試驗確定，當無試驗資料時，可按表2-2采用，并應(yīng)進行下臥層承載力的驗算。施工方法換填材料類別壓實系數(shù)λc承載力特征值fak(kPa)碾壓、振密或夯實碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夾石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)200～250土夾石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)150～200中砂、粗砂、礫砂、角礫、圓礫150～200粉質(zhì)粘土130～180灰土0.95200～250粉煤灰0.90～0.95120～150石屑0.94～0.97120～150礦渣-200～300重錘夯實土或灰土0.93～0.95150～200壓實系數(shù)λc為土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax的比值

(4)沉降計算墊層地基的變形等于墊層自身的變形量s1與下臥土層的變形量s2之和，可按下式進行計算：s——基礎(chǔ)沉降量（mm）；s1——墊層自身變形量（mm）；s2——壓縮層厚度范圍內(nèi)（自墊層底面算起）各土層壓縮變形之和（mm）。p——基底平均有效壓力α——基底壓力擴散系數(shù)。注意事項：碎石、卵石、砂夾石、砂和礦渣墊層，在地基變形計算中，可以忽略墊層自身部分的變形值對于細粒材料的尤其是厚度較大的換填墊層，則應(yīng)計入墊層自身的變形墊層下臥層的變形量s2可按現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2012）的有關(guān)規(guī)定計算

【例2-1】某四層混合結(jié)構(gòu)，承重墻為240mm厚的磚墻，傳至基礎(chǔ)頂部的豎向力Fk=180kN/m，地基的表層為1.2m厚的雜填土，γ=17.5kN/m3；其下為7.8m厚的淤泥，含水量w=50%，承載力特征值fak=75kPa。地下水位深度為1.0m，基礎(chǔ)埋深d=0.8m，試設(shè)計該墻基的砂墊層。解：1.計算基礎(chǔ)寬度b和基底附加壓力p0墊層材料選用中砂，查《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2012）其承載力特征值fak=200kPa，γ=18kN/m3，γ’=10kN/m3，寬度修正系數(shù)ηb=3.0，深度修正系數(shù)ηd=4.4，經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值為：2.確定墊層底面淤泥的承載力特征值fzb=1.0m<3.0m

3.計算墊層底面處的自重應(yīng)力pcz和附加壓力pz4.驗算墊層厚度z5.確定墊層寬度b’素土和灰土墊層設(shè)計

素土墊層（簡稱土墊層）和灰土墊層（石灰與土的體積配合比一般為2:8或3:7）在濕陷性黃土地區(qū)使用較廣泛，處理厚度一般為1～3m。通過處理基底下的部分濕陷性土層，可達到減小地基的總濕陷量，并控制未處理土層濕陷量的處理效果。素土墊層或灰土墊層可分局部墊層和整片墊層。當僅要求消除基底下處理土層的濕陷性時，宜采用素土墊層；除上述要求外，還要求提高土的承載力或水穩(wěn)性時，宜采用灰土墊層。

局部墊層一般設(shè)置在矩形(或方形)基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面下，主要用于消除地基的部分濕陷量，并可提高地基的承載力。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，局部墊層的平面處理范圍，每邊超出基礎(chǔ)底邊的寬度不應(yīng)小于其厚度的一半，即使地基處理后，地面水仍可從墊層側(cè)向滲入下部未經(jīng)處理的濕陷性土層而引起濕陷，故對有防水要求的建筑物不得采用。

整片墊層一般設(shè)置在整個建(構(gòu))筑物(跨度大的工業(yè)廠房除外)的平面范圍內(nèi)，每邊超出建筑物墻基礎(chǔ)外緣的寬度不應(yīng)小于墊層的厚度，并不得小于2m。整片墊層的作用是消除被處理土層的濕陷量，以及防止生產(chǎn)和生活用水從墊層上部或側(cè)向滲入下部未經(jīng)處理濕陷性土層。。墊層厚度的確定

計算方法同砂墊層墊層寬度的確定

a.局部墊層的平面處理范圍，每邊超出基礎(chǔ)底邊的寬度，可按下式計算確定，并不應(yīng)小于墊層厚度的一半：

b.整片墊層的平面處理范圍，每邊超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度，不應(yīng)小于墊層的厚度，并不應(yīng)小于2m。(3)墊層承載力的確定宜通過現(xiàn)場載荷試驗確定。當無試驗資料時，土墊層承載力特征值不宜超過180kPa；灰土墊層承載力特征值不宜超過250kPa。(4)沉降計算計算方法同砂墊層。

褥墊瀝青基巖基礎(chǔ)褥墊Ⅰ土層Ⅰ基巖基礎(chǔ)Ⅰ-Ⅰ瀝青褥墊層設(shè)計

褥墊的作用是調(diào)整地基的壓縮性，用褥墊改造壓縮性低的地基，使之與壓縮性較高的地基相適應(yīng)，從而調(diào)整巖土交界部位地基的相對變形.

由于褥墊材料要求比換填的地基壓縮性大，因而不存在褥墊向四周擠出的問題，所以褥墊的寬度通常取稍大于基底的寬度，不需進行另行計算確定。褥墊的設(shè)計主要是根據(jù)地基變形的要求確定其厚度z

。褥墊的厚度是按照地基所需調(diào)整的沉降量的大小確定的，通常褥墊的厚度z可按下述方式進行計算。

（1）確定要求褥墊的沉降量s2

褥墊的沉降量：

（2）褥墊的厚度z

褥墊的厚度z：

也可查根據(jù)褥墊材料的側(cè)限壓縮試驗得出的p~s曲線，按下式進行計算：

墊層材料選用

(1)砂石

砂石墊層材料宜選用質(zhì)地堅硬的碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂、或石屑（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過總重的45%），應(yīng)級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)。當使用粉細砂或石粉（粒徑小于0.075mm的部分不應(yīng)超過總重的9%）時，應(yīng)摻入不少于總重的30%的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。對濕陷性黃土地基，不得選用砂石等滲水材料。

(2)粉質(zhì)粘土土料中有機質(zhì)含量不得超過5%，亦不得含有凍土或膨脹土。當含有碎石時，其粒徑不宜大于50mm。用于濕陷性黃土或膨脹土地基的粉質(zhì)粘土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊

(3)灰土體積配合比宜為2:8或3:7。土料宜用粉質(zhì)粘土，不宜使用塊狀粘土和砂質(zhì)粘土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒粒徑不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒粒徑不得大于5mm。

(4)粉煤灰可用于道路、堆場、和小型建筑、構(gòu)筑物的換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土0.3~0.5m。作為建筑物墊層的粉煤灰應(yīng)符合放射性安全標準的要求。粉煤灰墊層中的金屬構(gòu)件、管網(wǎng)宜采用適當防腐措施。大量填筑粉煤灰時應(yīng)考慮對地下水和土壤的環(huán)境影響。(5)礦渣墊層使用的礦渣是指高爐重礦渣，可分為分級礦渣或不分級礦渣、混合礦渣及原狀礦渣。礦渣墊層主要用于堆場、道路和地坪，也可用于小型建筑、構(gòu)筑物地基。(6)其他工業(yè)廢渣在有可靠試驗結(jié)果或成功工程經(jīng)驗時，對質(zhì)地堅硬、性能穩(wěn)定、無腐蝕性和放射性危害的工業(yè)廢渣等均可用于填筑換填墊層。被選用工業(yè)廢渣的粒徑、級配和施工工藝等應(yīng)通過試驗確定。

(7)土工合成材料由分層鋪設(shè)的土工合成材料與地基土構(gòu)成加筋層。所用土工合成材料的品種與性能及填土的土類應(yīng)根據(jù)工程特性和地基土條件，按照現(xiàn)行國家標準《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）的要求，通過設(shè)計并進行現(xiàn)場試驗后確定。

(8)聚苯乙烯板（EPS）

土工格柵土工格室三維土工網(wǎng)墊2.3墊層碾壓施工

含水量

Wop： 顆粒表面水膜很薄，相對移動困難含水量=Wop： 水膜潤滑作用效果最佳，孔隙氣尚沒有形成封閉氣泡，易排出含水量﹥Wop： 水膜潤滑作用不再明顯增加；封閉氣泡難以排出;

水的相對含量增加

壓實機理顆粒破碎（細粒土較少）粒間聯(lián)結(jié)力被破壞，顆粒

間孔隙被壓縮土粒定向排列0481216202428

含水量w(%)2.01.81.61.4干密度

d(g/cm3)飽和曲線

dmaxWop

壓實與含水量

在工程實踐中，對墊層的碾壓質(zhì)量進行檢驗，要求獲得填土的最大干密度ρdmax，它可通過室內(nèi)擊實試驗確定：

室內(nèi)基實試驗

試驗設(shè)備：擊實筒V=1000cm3；擊實錘w=25牛頓試驗條件：土樣分層n=3層；落高d=30cm；

擊數(shù)N=27/層擊實能量

試驗方法：對w=cosnst的土，分三層壓實；

測定擊實后的w、

，算定

d

注意：僅適用于細粒土；對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀土壓實功能

相同的壓實功能對于不同土料的壓實效果并不完全相同，粘粒含量較多的土，土粒間的引力就越大，只有在比較大的含水量時，才能達到最大干密度的壓實狀態(tài)最優(yōu)含水量在一定的壓實機械的功能條件下，土最易于被壓實、并能達到最大密實度時的含水量，稱為最優(yōu)含水量，相應(yīng)的干密度稱為最大干密度。最優(yōu)含水量大致為塑限＋2％。土中粘土礦物含量大，則最優(yōu)含水量越大。改變壓實功能，曲線的基本形狀不變，但其最大干密度位置卻發(fā)生移動，隨著壓實功能的增大，曲線向上方移動，亦即在加大壓實功時，最大干密度增大，而最優(yōu)含水量卻減少。圖2-4不同壓實功能的擊實曲線

對現(xiàn)場土的壓實，應(yīng)以壓實系數(shù)λc（土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax之比）與施工含水量（最優(yōu)含水量）來進行控制。Ⅰ、Ⅱ級土石壩λc>95~98%III~Ⅴ級土石壩λc>92~95%工程上常采用壓實度λc，作為填方壓實密度控制的標準：壓實方法

（1）機械碾壓法平碾羊足碾蛙式夯振動碾所有施工參數(shù)如施工機械、鋪筑厚度、碾壓遍數(shù)及填筑含水量等都必須由工地試驗確定。由于現(xiàn)場條件終究與室內(nèi)試驗的條件不同，因而對現(xiàn)場應(yīng)以壓實系數(shù)λc與施工含水量進行控制。施工時先按設(shè)計挖掉要出處理的軟弱土層，把基礎(chǔ)底部土碾壓密實后再分層填筑，并逐漸壓密。壓實效果取決于被壓實填料的含水量和壓實機械的能量。注意事項：

平板振動法是使用振動壓實機來處理無粘性土或粘粒含量少、透水性較好的松散雜填土地基的一種方法。（2）平板振動法

重錘夯實法用起重機械將夯錘提升到一定高度，然后自由落錘，不斷重復(fù)夯擊以加固地基。重錘夯實法一般適用于地下水位距地表0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土。（3）重捶夯實法吊環(huán)1430680l=1000鋼板圖2-7

夯錘三種方法的作用和原理及適用范圍處理方法原理及作用適用范圍機械碾壓法挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為砂墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、灰土墊層、二灰墊層和素土墊層等。它可提高持力層的承載力，減少沉降量，消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性，防止土的凍脹作用以及改善土的抗液化性常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、素填土和雜填土地基重錘夯實法一般適用于地下水位以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土以及分層填地基。平板振動法適用于處理無粘性土或粘粒含量少和透水性好的雜填土地基

⑶鋪填厚度：墊層的施工方法、分層鋪填厚度，每層壓實遍數(shù)等宜通過試驗確定。墊層的分層鋪填厚度一般取200～300mm。換填墊層法施工

三合土墊層施工

⑴基坑排水：除采用水撼法施工砂墊層外，換填墊層不得在浸水條件下施工，必要時應(yīng)采用降低地下水位措施。

⑵含水量：粉質(zhì)粘土和灰土墊層土料宜控制在最優(yōu)含水量(擊實試驗確定或按當?shù)亟?jīng)驗取用)±2%的范圍內(nèi)。

⑷施工順序：墊層底面如深度不同，基坑底土面應(yīng)挖成階梯或斜坡搭接，并按先深后淺的順序進行墊層施工，搭接處應(yīng)夯壓密實。1

換填墊層法共70頁

第9頁

⑸分段施工：粉質(zhì)粘土及灰土墊層不得在柱基、墻角及承重窗間墻下接縫。上下兩層的縫距不得＜500mm?；彝翍?yīng)拌合均勻并當日鋪填夯壓，3d內(nèi)不得受水浸泡。

1.3

換填墊層法施工

⑹加筋材料鋪設(shè)：鋪設(shè)時將土工合成材料張拉平直、繃緊，嚴禁有折皺；切忌曝曬或裸露；連結(jié)宜用搭接法、縫接法和膠結(jié)法。砂石墊層的三邊沖擊碾分層壓實粘土墊層的振動碾分層壓實砂石墊層上的土工格柵鋪設(shè)共70頁

第10頁

（1）墊層施工應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機械。粉質(zhì)粘土、灰土宜采用平碾、振動碾或羊角碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯；砂石等宜用平碾、振動碾、平板振動器、蛙式夯；礦渣宜采用平板振動器、平碾，也可采用振動碾。施工要點

（2）墊層的施工方法、分層鋪填厚度、每層壓實遍數(shù)等宜通過試驗確定。一般情況下，墊層的分層鋪填厚度可取200~300mm（3）粉質(zhì)粘土和灰土墊層土料的施工含水量宜控制在最優(yōu)含水量的范圍內(nèi)

（4）當墊層底部存在古井、古墓、洞穴、舊基礎(chǔ)、暗塘等軟硬不均