路基施工與維護(hù)鐵路工務(wù)之——22023/1/15任務(wù)1排水固結(jié)法（砂井施工）1任務(wù)2排水固結(jié)法（塑料排水板施工）234任務(wù)3砂樁法施工任務(wù)4換填法施工項(xiàng)目二路基工程基本認(rèn)識5任務(wù)5CFG樁施工復(fù)合地基基本概念了解簡單計(jì)算施工檢驗(yàn)問題陳伏：施工工藝進(jìn)行原材料檢驗(yàn)施工方法問題復(fù)合地基

砂樁施工復(fù)習(xí)42023/1/15任務(wù)1排水固結(jié)法（砂井施工）1任務(wù)2排水固結(jié)法（塑料排水板施工）234任務(wù)3砂樁法施工任務(wù)4換填法施工項(xiàng)目二路基工程基本認(rèn)識5任務(wù)5CFG樁施工復(fù)合地基軟弱土地基處理方法分類表任務(wù)4換填法施工

任務(wù)4

換填施工通過學(xué)習(xí)換填施工知識，能夠承擔(dān)以下工作任務(wù)：(1)能根據(jù)地形地質(zhì)條件，確定合理的換填施工方案。(2)參與換填方案實(shí)施工作。工作任務(wù)1墊層分類和適用范圍2換填勘察要點(diǎn)3換填墊層設(shè)計(jì)4.換填層施工5.質(zhì)量檢查6.質(zhì)量問題本任務(wù)學(xué)習(xí)內(nèi)容換填法是指挖去地表淺層軟弱土層，回填堅(jiān)硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實(shí)，形成墊層的地基處理方法。1墊層分類和適用范圍墊層材料卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂素土灰土：灰土比2:8或3:7工業(yè)廢料：粉煤灰，礦渣AB組土適用范圍適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土及暗溝、暗塘等淺層軟弱地基和不均勻地基處理。土工合成材料、聚苯乙烯板塊詳見P27表2-1（注意點(diǎn)）從定義中找，你能找到嗎？表2-1換填材料適用范圍“淺層軟弱地基”與“淺”----到底是多少米？在實(shí)際工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？適用性：哈哈，問題來了……處理厚度問題太深太淺地下水位高而需要采用降水措施坑壁放坡占地面積大或需要基坑支護(hù)施工土方量大棄土多墊層太薄，則換土墊層的作用也不顯著特點(diǎn)：處理費(fèi)用增高，工期延長“淺層軟弱地基”與“淺”----到底是多少米？在實(shí)際工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？適用性：哈哈，答案來了……通常宜控制在3米以內(nèi)。但也不應(yīng)小于0.5米墊層的分類墊層分類回填材料砂墊層粉煤灰墊層粉質(zhì)粘土墊層灰土墊層礦渣墊層AB組土墊層土工合成材料墊層2．換填勘察要點(diǎn)

(1)查明不良土層的分布范圍、深度。

(2)查明換填處理地段的地形、地質(zhì)構(gòu)成、地層結(jié)構(gòu)、成因及物理力學(xué)性質(zhì)，評價(jià)換填處理地段的承載力和抗滑穩(wěn)定性，估算建筑物（構(gòu)筑物）的沉降變形。

(3)查明地下水的埋藏條件、類型、最低最高水位、年變化幅度，對建筑材料的腐蝕性等。

(4)查明換填土料的來源、種類、規(guī)格、價(jià)格，評定換填材料對地下水環(huán)境的影響（巖土及礦渣等回填材料的放射性及氡濃度測定）

(5)根據(jù)巖土工程條件、建筑工程的要求及材料的來源和種類等進(jìn)行綜合分析對比，提出合理的換填處理方案及施工方案。討論2．換填勘察要點(diǎn)

(1)查明不良土層的分布范圍、深度。

(2)查明換填處理地段的地形、地質(zhì)構(gòu)成、地層結(jié)構(gòu)、成因及物理力學(xué)性質(zhì)，評價(jià)換填處理地段的承載力和抗滑穩(wěn)定性，估算建筑物（構(gòu)筑物）的沉降變形。

(3)查明地下水的埋藏條件、類型、最低最高水位、年變化幅度，對建筑材料的腐蝕性等。

(4)查明換填土料的來源、種類、規(guī)格、價(jià)格，評定換填材料對地下水環(huán)境的影響（巖土及礦渣等回填材料的放射性及氡濃度測定）

(5)根據(jù)巖土工程條件、建筑工程的要求及材料的來源和種類等進(jìn)行綜合分析對比，提出合理的換填處理方案及施工方案。換地的基本情況換填材料的基本要求3.1換土墊層作用（1）提高地基的承載力

（2）減少地基沉降量

（3）加速軟弱土層的排水固結(jié)

（4）防止凍脹和消除膨脹土地基的脹縮作用軟土墊層3換填墊層設(shè)計(jì)3.2砂墊層設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則：對墊層的設(shè)計(jì)，既要求有足夠的厚度z以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬度b′以防止砂墊層向兩側(cè)擠出。換填墊層法

z軟土墊層建筑物地基設(shè)計(jì)的基本要求：穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）變形要求：變形小于設(shè)計(jì)允許值S[S]與土的強(qiáng)度有關(guān)與土的壓縮性有關(guān)地基承載力沉降計(jì)算（分層總和法）荷載過大超過地基承載力地基產(chǎn)生滑動破壞承載力要求地基土沉降、變形建筑物基礎(chǔ)沉降和沉降差變形要求

設(shè)計(jì)內(nèi)容

墊層厚度z墊層寬度b’墊層壓實(shí)度λc3.2墊層設(shè)計(jì)的步驟墊層厚度的確定沉降計(jì)算墊層寬度的確定墊層承載力的確定墊層設(shè)計(jì)墊層尺寸了解(1)砂墊層的厚度設(shè)計(jì)

砂墊層厚度z應(yīng)根據(jù)砂墊層底面下臥層的承載力及建筑物對地基變形要求確定。按下臥層的承載力確定b回填土b=b+2ztgdz：相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，墊層底面處的附加壓力（kPa）；：墊層底面處土的自重壓力值（kPa）；faz：墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（kPa）。p

c填z

(2)各參數(shù)的計(jì)算條形基礎(chǔ)fz-經(jīng)深度修正后的墊層底面處軟弱下臥層土的地基承載力設(shè)計(jì)值b回填土b=b+2ztgdzpp=(N+G)/A條形基礎(chǔ)：（僅考慮寬度方向擴(kuò)散）

式中：p：基礎(chǔ)底面壓力值（kPa）；p

c：基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值（kPa）；b：基礎(chǔ)底面寬度（m）；l：矩形基礎(chǔ)底面長度（m）；θ：墊層壓力擴(kuò)散角。墊層底面處的附加壓力值計(jì)算（按擴(kuò)散角θ進(jìn)行簡化計(jì)算）p

c（2-2）Ztanθ基底附加壓力z換填墊層法

壓力擴(kuò)散角θ確定

換填材料z/b中、粗砂、礫石、卵石、碎石粉質(zhì)粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023注：當(dāng)時(shí)z/b<0.25，除灰土取θ=28o外，其余材料θ=0；當(dāng)0.25<z/b<0.5時(shí)，θ可由內(nèi)插法求得。壓力擴(kuò)散角θ(單位：度)表3-2(3)砂墊層的承載力確定a.經(jīng)換填墊層處理的地基其承載力宜通過試驗(yàn)、尤其是通過現(xiàn)場原位試驗(yàn)（載荷、標(biāo)貫、觸探）確定。中砂、粗砂、礫砂墊層應(yīng)控制密實(shí)度在中密以上。b.對于按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》劃分安全等級為三級的建筑物及不太重要、小型、輕型或?qū)Τ两狄蟛桓叩墓こ?，在無試驗(yàn)資料時(shí)可按下表取用承載力特征值。換填材料壓實(shí)系數(shù)λc承載力特征值fak/kPa碎石、卵石0.94-0.97200-300砂夾石（碎、卵石占30%-50%）200-250土夾石（碎、卵石占30%-50%）150-200中砂、粗砂、礫砂150-200粘性土和粉土（8<IP<14）130-180灰土0.93-0.95200-250土或灰土0.93-0.95150-200注：壓實(shí)系數(shù)小的墊層承載力取低值，反之取高值碾壓或振密重錘施工表3-3墊層的承載力（）地基承載力特征值faz計(jì)算換填墊層法

faz：墊層底面處修正后的地基承載力特征值，kPa：fak：墊層底面處地基承載力特征值，kPa；γ：墊層底面以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3；ηd：相應(yīng)于基礎(chǔ)寬度和埋置深度的承載力修正系數(shù)，按土類不同可查表得到；2.0d：基礎(chǔ)埋深，m。說明：墊層地基承載力特征值

faz僅進(jìn)行經(jīng)深度修正。

(4)砂墊層的寬度b′—墊層底面寬度，m。注意：墊層頂面寬度宜超出基礎(chǔ)底面每邊不小于300mm，或從墊層底面兩側(cè)向上按開挖基坑的要求放坡。墊層底面寬度應(yīng)滿足基底面應(yīng)力擴(kuò)散要求確定墊層寬度時(shí)，除應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求處同，還應(yīng)考慮墊層應(yīng)有足夠的寬度及側(cè)面土的強(qiáng)度條件，防止墊層材料向側(cè)邊擠出而增大墊層的豎向變形量。ZtanθZtanθ放坡1：3(5）工程實(shí)例例題

:某四層磚混結(jié)構(gòu)的住宅建筑，承重墻下為條形基礎(chǔ)，寬1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基礎(chǔ)的荷載每米120kN，基礎(chǔ)的平均重度為20kN/m3。地基土表層為粉質(zhì)粘土，厚1m，重度為17.5kN/m3，第二層為淤泥質(zhì)粘土，厚15m，重度為17.8kN/m3，含水量W=65%,第三層為密實(shí)的砂礫石,地下水距地表為1m.因?yàn)榈鼗凛^軟弱,不能承受建筑物的荷載,試設(shè)計(jì)砂墊層.【解】:(1)先假設(shè)砂墊層的厚度為1m，并要求分層碾壓夯實(shí)，干密度達(dá)到>1.5t/m3。(2)砂墊層厚度的驗(yàn)算：根據(jù)題意，基礎(chǔ)底面平均壓力設(shè)計(jì)值為：(3)砂墊層底面的附加應(yīng)力計(jì)算:

(4)驗(yàn)算:

根據(jù)淤泥的含水量W=65%,查規(guī)范得:σ0=45kPa;因深度大于3m,故不做修正:這說明所設(shè)計(jì)的墊層厚度不夠，再假設(shè)墊層厚度為1.7m，則:(5)確定砂墊層的底寬:為【例3-1】某工程地基為軟弱地基，采用換填法處理，換填材料為礫砂，換填厚度為1．Om。已知該基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度為2.0m，基礎(chǔ)埋深位于地表下1.5m，作用在基礎(chǔ)上的荷載為：p=200kN/m;自地面至6.0m均為淤泥質(zhì)土，其天然重度為17.6kNlm3，飽和重度為19.7kNlm3，承載力待征值ak=100kPa，地下水位在地表下2.7m。試求：1)作用于換填層底部的附加應(yīng)力值。

2)下臥層承載力能否滿足要求。

【解】4.1)作用于換填層底部的附加應(yīng)力值。

2)下臥層承載力能否滿足要求。

【解】1)作用于換填層底部的附加應(yīng)力值計(jì)算由題可知：b=2m;z=1.0m;d=l.5m;fak=100kPa；因z/b=1/2，30基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力值：

d.=yXd=17.6×1.5=26.4(kPa)基礎(chǔ)底面處的平均應(yīng)力值：pk一詈一警一loO(kPa)則：一6（pk-仃c）一2（100-26.4）=46.7(kPa)oz=b+2ztan0-2+2×1×tan30.(2)下臥層承栽力能否滿足要求換填層底面處土的自重應(yīng)力值：仃。='/X(h+z)=17.6×2.5=44.o(kPa)

換填層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值可根據(jù)基本承載力特征值：

faz一ak十T/dy[(h+z)-0.5]=100+2×17.6×（1.5+1.0-0.5)=170.4(kPa)

吼十u。=46.7+44.0=90.7<厶=170.4kPa（合格）4．換填層施工

①根據(jù)換填的范圍進(jìn)行施工放樣，設(shè)置臨時(shí)防排水設(shè)施，開工前對現(xiàn)場需處理的范圍、深度進(jìn)行復(fù)查，備足換填材料。②對于需換填處理地段．采用機(jī)械挖除換填深度內(nèi)土層，直至高于設(shè)計(jì)換填深度30～50cm處，由人工清除剩余換填層，并達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

③采用自卸汽車將挖除的土方運(yùn)至指定棄土場。

及時(shí)回填排水問題

(1)施工方法④回填前，應(yīng)排除積水，防止地表水流入，以保證正常施工和避免邊坡遭受沖刷。換填施工采用自卸汽車運(yùn)輸換填料進(jìn)場，后傾法卸料，推土機(jī)進(jìn)行初攤鋪、平整，壓路機(jī)碾壓。避免自卸汽車直接駛上原位土層，對其造成擾動

⑤換填部位開挖完成后，應(yīng)及時(shí)回填。填料應(yīng)符合路基所處部位的設(shè)計(jì)要求，填筑應(yīng)分層進(jìn)行并達(dá)到相應(yīng)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)換填層路基所處部位進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)。不符合設(shè)計(jì)要求者，報(bào)監(jiān)理單位確認(rèn)后采取措施進(jìn)行處理。⑥換填完成后，應(yīng)立即進(jìn)行下道工序施工，以防雨水浸入。及時(shí)回填4．換填層施工

(2)施工工藝

(3)施工要求

換填分層壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)根據(jù)換填料種類及換填路堤所處部位進(jìn)行相應(yīng)質(zhì)量檢測控制。換填頂面高程、橫坡應(yīng)符合表2-5的要求。表2-5換填頂面高程、橫坡允許偏差及檢查要求

主要機(jī)具應(yīng)根據(jù)工程所處的地質(zhì)、地形條件，結(jié)合甲方對工程質(zhì)量和工期要求等綜合確定，具體如表2-6所示

(4)主要機(jī)具設(shè)備振動碾羊足碾蛙式夯柴油夯平碾蛙式夯

人員組織應(yīng)根據(jù)工程的復(fù)雜程度、機(jī)械設(shè)備數(shù)量、工期要求等綜合安排，具體如表2-7所示。(5)人員組織5．質(zhì)量檢查(1)換填所用的填料種類、質(zhì)量、使用范圍應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位每換填10000m3時(shí)檢查2組，每增加5000m3，增加1組檢驗(yàn)；監(jiān)理單位按施工單位檢查數(shù)量的20%見證檢驗(yàn)或10%乎行檢驗(yàn)，且不得少于1組。

檢驗(yàn)方法：檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明文件及抽樣試驗(yàn)。(2)凍土地基基底換填時(shí)，含冰量大的凍土、泥炭應(yīng)清除至棄土場或至少距路基坡腳20m以外。挖除后應(yīng)做好基坑邊坡保溫和加固工作。

檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位對挖除部位的高程、厚度、寬度、邊坡全部檢查。

檢驗(yàn)方法：觀察、尺量。5．質(zhì)量檢查(3)換填的深度和范圍應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。．檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查表2-5中的所有項(xiàng)目。檢驗(yàn)方法：觀察、尺量。5．質(zhì)量檢查(4)換填地基的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對路堤高度小于基床厚度的低路堤，設(shè)計(jì)需換填時(shí)，其換填后的地基壓實(shí)質(zhì)量（除塊石類混合料外）應(yīng)采用雙指標(biāo)控制，壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2-8規(guī)定；不同種類填料的控制指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定。①細(xì)粒土和黏砂土，應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)。②砂類土（黏砂土除外）應(yīng)采用相對密度和地基系數(shù)。③礫石類土和碎石類土，應(yīng)采用孔隙率和地基系數(shù)。④塊石類混合料，應(yīng)采用地基系數(shù)。檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位每100m換填層等間距檢查4點(diǎn)，監(jiān)理單位每200m換填層見證檢