任務4換填土施工

1、路基施工與維護鐵路工務之22022-3-4任務任務1 1 排水固結法（排水固結法（砂井施工）砂井施工）1任務任務2 2 排水固結法（排水固結法（ 塑料排水板施工）塑料排水板施工）234任務任務3 3 砂樁法施工砂樁法施工任務任務4 4 換填法施工換填法施工項目 二 路基工程基本認識5任務任務5 5 CFG CFG樁施工樁施工基本概念基本概念了解簡單計算了解簡單計算施工檢驗問題施工檢驗問題：施工工藝進行原材料檢驗施工方法問題復合地基復合地基 砂樁砂樁 施工施工42022-3-4任務任務1 1 排水固結法（排水固結法（砂井施工）砂井施工）1任務任務2 2 排水固結法（排水固結法（ 塑料排水板施工）

2、塑料排水板施工）234任務任務3 3 砂樁法施工砂樁法施工任務任務4 4 換填法施工換填法施工項目 二 路基工程基本認識5任務任務5 5 CFG CFG樁施工樁施工編編號號 分分 類類 處處理理方方法法 原原理理及及作作用用 適適用用范范圍圍 1 碾壓及夯實 重錘夯實法，機械碾壓法，振動壓實法，強夯法（動力固結） 利用壓實原理，通過機械碾壓夯擊，把表層地基土壓實，強夯則利用強大的夯擊能，在地基中產生強烈的沖擊波和動應力，使土體動力固結密實 碎石、砂土、粉土、低飽和度的粘性土、雜填土等。對飽和粘性土可采用強夯法。 2 換土墊層 砂石墊層、素土墊層，灰土墊層，礦碴墊層 以砂石、素土、灰土和礦渣等強

3、度較高的材料，置換地基表層軟弱土，提高持力層的承載力，減少沉降量 暗溝、暗塘等軟弱土 地基 3 排水固結 天然地基預壓，砂井預壓，塑料排水板預壓， 真空預壓，降水預壓 通過改善地基排水條件和施加預壓荷載，加速地基的固結和強度增長，提高地基的穩(wěn)定性，并使基礎沉降提前完成 飽和軟弱土層；對于滲透性很低的泥炭土，則應慎重 4 振密擠密 振沖擠密，灰土擠密樁，砂樁，石灰樁，爆破擠密 采用一定的技術措施，通過振動或擠密，使土體孔隙減少， 強度提高； 也可在振動擠密的過程中，回填砂、礫石、灰土、素土等，與地基土組成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量 松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土 5 置換及拌入

4、振沖置換，深層攪拌， 高壓噴射注漿，石灰樁等 采用專門的技術措施，以砂、碎石等置換軟弱土地基中部分軟弱土，或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與周邊土組成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量 粘性土、沖填土、粉砂、細砂等 6 土工聚合物 土工膜、 土工織物、土工格柵等合成物 一種用于土工的化學纖維新型材料，可用于排水、隔離、反濾和加固補強等方面 軟土地基、填土及陡坡填土、砂土 7 其 它 灌漿，凍結，托換技術，糾偏技術 通過獨特的技術措施處理軟弱土地基 根據(jù)建筑物和地基基礎情況確定 軟弱土地基處理方法分類表 任務任務4 4 換換 填填 法法 施工施工 任務4 換填施工

5、通過學習換填施工知識，能夠承擔以下工作任務：v (1)能根據(jù)地形地質條件，確定合理的換填施工方案。v (2)參與換填方案實施工作。1 1墊層分類和適用范圍2 2換填勘察要點3 3換填墊層設計4.4.換填層施工5.5.質量檢查6.6.質量問題本本任務學習內容任務學習內容 換填法換填法是指挖去地表淺層軟弱土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，是指挖去地表淺層軟弱土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。并夯壓密實，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墊層材料卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或

6、3:7工業(yè)廢料：工業(yè)廢料：粉煤灰，礦渣粉煤灰，礦渣 AB組土組土適用范圍適用范圍適用于適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土土及及暗溝、暗塘暗溝、暗塘等等淺淺層軟弱地基和不均勻地基處層軟弱地基和不均勻地基處理理 。土工合成材料、聚苯乙烯板塊土工合成材料、聚苯乙烯板塊詳詳見見P27表表2-1（注意點）（注意點）從定義中找，你能從定義中找，你能找到嗎？找到嗎？表2-1換填材料適用范圍“淺層軟弱地基淺層軟弱地基” 與與“淺淺”-到底是多少米？在實際到底是多少米？在實際工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？ 適用性：適用性：哈

7、哈 哈，問題來了哈，問題來了地下水位高而需要采地下水位高而需要采用降水措施用降水措施坑壁放坡占地面積大坑壁放坡占地面積大或需要基坑支護或需要基坑支護施工土方量大棄土多施工土方量大棄土多墊層太薄，則換墊層太薄，則換土墊層的作用也土墊層的作用也不顯著不顯著特點：特點：處理費用增高，處理費用增高，工期延長工期延長“淺層軟弱地基淺層軟弱地基” 與與“淺淺”-到底是多少米？在實際到底是多少米？在實際工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？工程中，什么情況下優(yōu)先選用該法？ 適用性：適用性：哈哈 哈哈，答案來，答案來了了墊層分類回填材料砂墊層粉煤灰墊層粉質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

8、勘察要點 (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、地質構成、地層結構、成因及物理力學性質，評價換填處理地段的承載力和抗滑穩(wěn)定性，估算建筑物（構筑物）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行綜合分析對比，提出合理的換填處理方案及施工方案。2換填勘察要點 (1)(1)查明不良土層的分布范圍、查明不良土層的分布范圍、深度。深度。 (2)

9、(2)查明換填處理地段的地形、查明換填處理地段的地形、地質構成、地層結構、成因及物地質構成、地層結構、成因及物理力學性質，評價換填處理地段理力學性質，評價換填處理地段的承載力和抗滑穩(wěn)定性，估算建的承載力和抗滑穩(wěn)定性，估算建筑物（構筑物）的沉降變形。筑物（構筑物）的沉降變形。 (3)(3)查明地下水的埋藏條件、類查明地下水的埋藏條件、類型、最低最高水位、年變化幅度，型、最低最高水位、年變化幅度，對建筑材料的腐蝕性等。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

10、及材料的來源和種類等進行綜合分析對比，提出合理的換填處理方案及施工方案。換地換地的基的基本情本情況況換填材料的換填材料的基本要求基本要求3.1換土墊層作用換土墊層作用（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（4）防止凍脹和消除膨脹土地基的脹縮作用軟土軟土墊層墊層3換填墊層設計 設計原則設計原則：對墊層的設計，既要求有足夠的厚：對墊層的設計，既要求有足夠的厚度度z以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬度足夠大寬度b以防止砂墊層向兩側擠出。以防止砂墊層向兩側擠出。換填墊層法換填墊層法 z軟土軟土墊層墊層建筑物地基設計的

11、基本要求：建筑物地基設計的基本要求：穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力抗力）變形要求：變形小于設計允許值變形要求：變形小于設計允許值 S S與土的強度有關與土的強度有關與土的壓縮性有關與土的壓縮性有關荷載過大超過地基承載力地基產生滑動破壞承載力要求地基土沉降、變形建筑物基礎沉降和沉降差變形要求 設計內容u墊層厚度墊層厚度zu墊層寬度墊層寬度bu墊層壓實度墊層壓實度c墊層厚度的確定沉降計算 墊層寬度的確定 墊層承載力的確定 墊層設計墊層尺寸墊層尺寸(1)砂墊層的厚度設計 砂墊層厚度砂墊層厚度z應根據(jù)應根據(jù)砂墊層底面下臥層的承載砂墊層底面下臥層的承載力力及及建筑物對地基變形要

12、求建筑物對地基變形要求確定。確定。按下按下臥層臥層的承的承載力載力確定確定 b 回填土回填土b = b+2ztg dz：相應于相應于荷載效應標準組合荷載效應標準組合時時，墊層底面處墊層底面處的附加壓力（的附加壓力（kPa）； ：墊層底面處墊層底面處土的自重壓力值（土的自重壓力值（kPa）；）； faz：墊層底面處墊層底面處經深度修正后的地基承載力特征值經深度修正后的地基承載力特征值 （kPa）。）。p cazczzf 填填z cdczczz (2)各參數(shù)的計算各參數(shù)的計算ztgbbpcz2)(zcdcz填條形基礎條形基礎fz-經深度修正后的墊層底面處軟弱下臥層土的地基承載力設計值經深度修正后的

13、墊層底面處軟弱下臥層土的地基承載力設計值azczzf b 回填土回填土b = b+2ztg dzpp=(N+G)/A條形基礎條形基礎：（僅考慮寬度方向擴散僅考慮寬度方向擴散） 式中：式中：p：基礎底面壓力值（基礎底面壓力值（kPakPa）；）； p c：基礎底面處土的自重壓力值：基礎底面處土的自重壓力值（kPakPa）；）； b：基礎底面寬度（：基礎底面寬度（m m）；）；l：矩形基礎底面長度（：矩形基礎底面長度（m m）；）；：墊層壓力擴散角。：墊層壓力擴散角。u墊層底面處的附加壓力值計算墊層底面處的附加壓力值計算（按擴散角（按擴散角進行簡化計算進行簡化計算）p c（2-2）Z tan基底附

14、加壓力基底附加壓力zztgbbpcz2)(換填墊層法換填墊層法 u壓力擴散角壓力擴散角確定確定注：當時注：當時z/b0.25z/b0.25，除灰土取，除灰土取=28=28o o外，其余材料外，其余材料=0=0； 當當0.25z/b0.50.25z/b0.5時，時，可由內插法求得?？捎蓛炔宸ㄇ蟮?。壓力擴散角壓力擴散角(單位：度單位：度) 表表3-2(3)(3)砂墊層的承載力確定砂墊層的承載力確定a.經換填墊層處理的地基其承載力宜通過試驗、尤其是通過現(xiàn)場原位試驗（載經換填墊層處理的地基其承載力宜通過試驗、尤其是通過現(xiàn)場原位試驗（載荷、標貫、觸探）確定。荷、標貫、觸探）確定。中砂、粗砂、礫砂墊層應控

15、制密實度在中密以上。中砂、粗砂、礫砂墊層應控制密實度在中密以上。b.對于按對于按建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范劃分安全等級為三級的建筑物及不太重要、劃分安全等級為三級的建筑物及不太重要、小型、輕型或對沉降要求不高的工程，在無試驗資料時可按下表取用承載力特小型、輕型或對沉降要求不高的工程，在無試驗資料時可按下表取用承載力特征值。征值。換填材料壓實系數(shù)c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（8IP1.5t/m。(2)砂墊

16、層厚度的驗算：根據(jù)題意，基礎底面平均砂墊層厚度的驗算：根據(jù)題意，基礎底面平均壓力設計值為：壓力設計值為：kPabGFP1202 . 12012 . 1120(3)砂墊層底面的附加應力計算砂墊層底面的附加應力計算: kPaz2 .5230tan122 . 1) 15 .17120(2 . 1kPacz3 .258 . 75 .17 (4)驗算驗算: 根據(jù)淤泥的含水量根據(jù)淤泥的含水量W=65%,查規(guī)范得查規(guī)范得:0=45kPa;因因深度大于深度大于3m,故不做修正故不做修正: kPa450kPakPaczZ455 .773 .252 .52這說明所設計的墊層厚度不夠，再假設墊層厚度為這說明所設計的

17、墊層厚度不夠，再假設墊層厚度為1.7m，則，則:kPafkPaxczz83.7236.6576.3046.34(5)確定砂墊層的底寬確定砂墊層的底寬: b為mzbb2 .330tan7 .122 .1tan2 【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1Om。 已知該基礎為條形基礎，基礎寬度為2.0 m，基礎埋深位于地表下1.5 m，作用在基礎上的荷載為：p=200 kN/m;自地面至6.0 m均為淤泥質土，其天然重度為17.6 kNlm3，飽和重度為19.7 kNlm3，承載力待征值ak =100 kPa，地下水位在地表下2.7 m。試求：1)作用于換填層底

18、部的附加應力值。 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力值計算由題可知：b=2 m;z=1.0m;d=l.5m;fak=100 kPa；因z/b=1/2，30基礎底面處土的自重應力值： d.=yXd=17.61.5=26. 4(kPa) 基礎底面處的平均應力值： pk一詈一警一loO(kPa) 則： 一6（pk -仃c）一2（100-26.4）=46. 7(kPa) oz=b+2ztan 0-2+21tan30. (2)下臥層承栽力能否滿足要求 換填層底面處土的自重應力值：仃。=/X

19、(h+z) =17.62.5=44. o(kPa) 換填層底面處經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+217.6（1.5+1. 0-0.5)=170. 4(kPa) 吼十u。=46.7+44. 0=90. 7厶=170.4 kPa（合格）4換填層施工根據(jù)換填的范圍進行施工放樣，設置臨時防排水設施，開工前對現(xiàn)場需處理的范圍、深度進行復查，備足換填材料。對于需換填處理地段采用機械挖除換填深度內土層，直至高于設計換填深度3050 cm處，由人工清除剩余換填層，并達到設計高程。 采用自卸汽車將挖除的土方運至指定棄土場。 及時回填排水

20、問題 (1)(1)施工方法施工方法 回填前，應排除積水，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輸換填料進場，后傾法卸料，推土機進行初攤鋪、平整，壓路機碾壓。避免自卸汽車直接駛上原位土層，對其造成擾動 換填部位開挖完成后，應及時回填。填料應符合路基所處部位的設計要求，填筑應分層進行并達到相應的壓實標準。根據(jù)換填層路基所處部位進行相應的質量檢驗。不符合設計要求者，報監(jiān)理單位確認后采取措施進行處理。換填完成后，應立即進行下道工序施工，以防雨水浸入。及時回填4換填層施工 (2)施工工藝 (3)施工要求 換填分層壓實質量應根據(jù)換填料種類及換填路堤所處部位進行相應質量檢測

21、控制。換填頂面高程、橫坡應符合表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 v 主要機具應根據(jù)工程所處的地質、地形條件，結合甲方對工程質量和工期要求等綜合確定，具體如表2-6所示 (4)主要機具設備振動碾振動碾羊足碾蛙式夯柴油夯平碾蛙式夯v 人員組織應根據(jù)工程的復雜程度、機械設備數(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質量檢查(1)換填所用的填料種類、質量、使用范圍應符合設計要求。 檢驗數(shù)量：施工單位每換填10 000 m3時檢查2組，每增加5000 m3 ，增加1組檢驗；監(jiān)理單位按施工單位檢查數(shù)量的20%見證檢驗或10%乎行檢驗，且不得少于1組。 檢驗方

22、法：檢查產品質量證明文件及抽樣試驗。(2)凍土地基基底換填時，含冰量大的凍土、泥炭應清除至棄土場或至少距路基坡腳20 m以外。挖除后應做好基坑邊坡保溫和加固工作。 檢驗數(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。 檢驗方法：觀察、尺量。5質量檢查(3)換填的深度和范圍應符合設計要求。 檢驗數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查表2-5中的所有項目。 檢驗方法：觀察、尺量。5質量檢查(4)換填地基的壓實標準應符合設計要求。對路堤高度小于基床厚度的低路堤，設計需換填時，其換填后的地基壓實質量（除塊石類混合料外）應采用雙指標控制，壓實質量標準應符合表2-8規(guī)定；不同種類填料的控制指標應符合下列規(guī)定。v 細粒土和黏砂土，應采用壓實系數(shù)和地基系數(shù)。v 砂類土（黏砂土除外）應采用相對密度和地基系數(shù)。v 礫石類土和碎石類土，應采用孔隙率和地基系數(shù)。v 塊石類混合料，應