换填垫层法地基处理计算书

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土木工程施工第2章换填垫层法

换填法多用于公路构筑物的地基处理，在建筑工程中
也有一定范围的应用。换填法的加固原理是根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。
2、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土层的应力减小。
（2）减小沉陷量
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。以条形基础为例，在相当于基础宽度的
（7）土工合成材料由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂或粉质粘土等材料。当工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好的透水性。在软土地基上使用加筋垫层时，应保证建筑稳定
并满足允许变形的要求。
（8）聚苯乙烯板块垫层EPS
EPS是发泡聚苯乙烯俗名泡沫塑料。这种材料具有超轻的特点（密度约0.2～0.3kN/m3），仅为普通路堤填料质量
（应力扩散角θ=30°，z/B>0.5）（基础及其上填土平均重度γG=20kN/m3。）
答：（1）假定砂垫层的厚度z＝1.6m，并要求分层碾压夯实，干密度达到大于1.6g/cm3；则应力扩散角θ=30°。（2）砂垫层厚度验算基础底面平均压力设计值
F G 150 1.2 1 20 p 145kPa B 1.2
3、垫层承载力的确定
经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善，
垫层的承裁力宜通过现场载荷试验确定。当无试验资料时，可按下表选用，并应验算下卧层的承载力。
例题：某五层砖石混合结构的住宅建筑，墙下为条形基础，宽B＝1.2m，埋深பைடு நூலகம்=1m，上部建筑物作用于基础上的荷载
F=150kN/m。地基土表层为粉质粘土，厚h1=1m，重度γ1＝

道路换填垫层法计算,看完之后秒懂!

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一、换填设计原则
1、原理及适用范围
换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料以及土工合成材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。

换填处理深度范围0.5m〜3m ，处理宽度至少比基础每侧宽0.5m〜1m。

换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。

2、各种垫层的承载力
垫层的承载力宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按照下表选用，并应验算下卧层的承载力。

二、案例分析
案例分析
如圈地质资料,无地下水‘逋路采用换墳处理谶「换煩采用灰土换填r直表灰土垫雇承载力特征AS取bPOOIcp肯F灰土垫层重度取18KN/m* #道路填土高度为3m ’路珈面宽度为弓Om （填土及路面结构层重度取20KN/M ■问道路换煩深蛮多少能满足软弱下卧层淤泥质土层承哉力验算的蓉求？
f。

地基处理_3换填法

第3章换土垫层法
? 基底换填 ? 0.6m
灰土垫层施工检验
铺设砂垫层
天津港开发区
抽检砂垫层
路
基
填土
平整砂垫层
地下室底板下的砂垫层、砼垫层、防水层及砼保护层
基础灰土垫层施工阶段
3.1 概述
定义：当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑
物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大，压缩性能好的岩土材料（砂、碎石、矿渣、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料（土工格栅），并压（碾、夯、振）实至要求的密实度，并形成垫层。
? 换土垫层法包括：低洼地域筑高和堆填筑高 ? 优点：就地取材、施工简单、机械设备简单、工期短、造价低。 ? 处理深度：3~5m 以内。
3.1.1 加固机理和适用范围
加固机理：换填、振密、应力扩散。种类：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、
灰土垫层、二灰垫层、矿渣垫层和粉煤灰垫层、土工合成材料加碎石垫层等。
(3)加速软弱土层的排水固结。建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层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，可以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，避免地基土塑性破坏。
（二）素土施工要点 1．基坑（槽）在铺设素（灰）土前必须先进行验槽。 2．碾压前土料的含水率应接近最优含水率。 3．灰土应拌和均匀，拌好后应及时铺好压实，灰土压实后3天内不能受水浸泡。 4．灰土的虚铺厚度，可根据不同的施工方法按下表选用。每层灰土的夯打遍数，应根据设计要求的干密度在现场试验确定。

地基处理课程设计计算书

地基处理课程设计计算书武汉滨江住宅区2#住宅楼地基处理工程设计（编号B3D3F3）目录一、设计说明1、设计目的2、设计依据3、设计要求4、设计原则二、工程概况1、工程概述2、工程地质条件三、地基处理方案论证1、常用地基处理方案2、地基处理方法选择四、复合地基设计1、桩长及桩径的选择2、布置方式的设计3、承载力计算4、沉降计算5、施工设计五、设计总结1、施工图2、质量控制与检验一、设计说明1、设计目的（1）提高地基承载力结构的荷载最总都将传到地基上，结构建筑物的强度很大，而基础能够承受的强度却很小，压缩性很大。

通过适当的措施，改善和提高土的承载能力。

（2）改善剪切特性地基的剪切破坏以及在土压力作用下的稳定性，取决于地基土的抗剪强度。

因此，为了防止剪切破坏以及减轻土压力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。

（3）改善压缩特性主要是采用一定措施以提高地基土的压缩模量，藉以减少地基土的沉降。

另外，防止侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形，也是改善剪切特性的目的之一。

（4）改善透水特性由于地下水的运动会引起地基出现一些问题，为此，需要采取一定措施使地基土变成不透水层或减轻其水压力。

（5）改善动力特性地震时饱和松散粉细砂（包括一部分轻亚粘土）将会产生液化。

因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震特性（6）改善特殊土的不良地基特性主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀性等特殊土的不良地基特性2、设计依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）《地基处理手册（第三版）》——“中国建筑工业出版社龚晓楠2008《工程使用地基处理手册》——中国建筑工业出版社 2005.7《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）《地基处理技术》——华中科技大学出版社郑俊杰2004《地基处理》——中国建筑工业出版社叶书麟 2003《基础工程》——北京高等教育出版社赵明华20033、设计要求根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），对比分析可选择的地基处理方案，结合工程的要求和天然地基存在的主要问题，结合上部结构的类型、荷载的性质，并认为主要考虑复合地基处理方法与均质人工地基处理方法同时要求：（1）对所选用的地基处理的方案进行比选后的可行性论证，同时要考虑经济、施工周期等各项条件进行的必要分析；（2）绘制平面布置图、剖面图；（3）编写设计计算说明书一份，内容包含完整的计算说明书，内容参照设计要求，详细叙述每一步设计的细节；书写清楚，字体端正，列入主要过程的计算步骤，计算公式；（4）图件：布图合理，图面整洁，线条及字体规范，图中书写字体一律采用仿宋体4、设计原则考虑建筑地基处理工程存在工程量大、工期紧张、施工条件差等客观因素，因而设计原则上确保工期的情况下、在确保工程质量不受影响的情况下，力争做到好、快同步，又快又好。

《地基处理》第二章换土垫层法

组织专业施工队伍，配备必要的施工设备、检测仪器等。
土方开挖与运
确定开挖范围
根据施工方案，确定需要开挖的区域和深度。
土方开挖
使用挖掘机等设备进行土方开挖，注意保持边坡稳定。
土方运输
将开挖出的土方运至指定地点，注意避免对环境造成污染。
垫层材料选择与处理
选择垫层材料
根据工程要求和地质条件，选择合适的垫层材料，如砂、碎石、矿渣等。
注浆法
要点一
总结词
将浆液注入地基土层中，通过浆液的凝固作用改善土体的物理性质。
要点二
详细描述
注浆法是一种常用的地基处理方法，通过将浆液注入地基土层中，利用浆液的凝固作用改善土体的物理性质，提高其承载力和稳定性。该方法适用于各种类型的软土地基处理，特别是对于含水量较高、压缩性较大的软土效果显著。注浆法可以根据不同的情况选择不同的浆液材料和注浆方式，以达到最佳的地基处理效果。
ERA
定义与原理
定义
换土垫层法是一种地基处理方法，通过将基础下一定深度范围内的软弱土层挖除，然后回填坚硬、密实、性能稳定的材料，如砂、碎石、石渣等，形成垫层，以提高地基承载力和减少沉降。
原理
换土垫层法的原理是通过换填材料的承载力和扩散作用，将基础荷载传递到下层土体中，从而减小基础沉降和提高地基承载能力。
软土地基，存在大量淤泥和腐殖质
建设规模
建筑面积约5万平方米，包括商业楼、办公楼和地下停车场
工程要求
确保建筑物安全稳定，提高地基承载力
换土垫层法应用过程
土方开挖
按照设计要求，逐层开挖至预定深度。
垫层铺设
将垫层材料分层铺设、压实，确保垫层密实度符合要求。

砂石粉煤灰垫层换填法地基处理设计

§2.3 换填垫层法
【解】:
(1)先假设砂垫层的厚度为1m，并要求分层碾压夯实，干密度达到>1.5t/m³。
(2)砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均压力设计值为：
P F G 120 1.2 1 20 120kPa
b
1.2
(3)砂垫层底面的附加应力计算:
z
1.2(120 17.5 1) 1.2 2 1 tan 30
这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则:
b'
z cz 34.46 30为.76 65.36kPa f x 72.83kPa
(5)确定砂垫层的底宽:
b' b 2z tan
1.2 2 1.7 tan 30 3.2m
§2.4 粉煤灰垫层
§2.4 粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响
自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响
粉煤灰垫层经压实后承载能力的试验结果可知，具有遇水后强度降低的特性。当无试验资料时，压实系数为0.9~0.95时的浸水垫层，其容许承载力可采用120~200kPa,但尚应满足软弱下卧层的强度和地基变形要求。
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。
注意
排水砂垫层不同于置换垫层，前者主要在基础底面设置厚度为 30cm的砂（或砂石、碎石）垫层，以利于软土层的排水固结
§2 .3 砂（厚度z应根据砂垫层底面下卧层的承载力及建筑物对地基变形要求确定。
自重轻对工程来讲是好还是不好？
§2.4 粉煤灰垫层
粉煤灰简介
粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

换填计算书

---------------------------------------------------------------------- 计算项目: 地基处理计算 1---------------------------------------------------------------------- [ 计算简图 ]---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ]---------------------------------------------------------------------- [ 基本参数 ]地基处理方法：换填垫层法[ 基础参数 ]基础类型：矩形基础基础埋深： 1.400(m)基础宽度： 4.800(m)基础长度： 7.050(m)基础覆土容重： 20.000(kN/m3)基底压力平均值： 220.0(kPa)基底压力最大值： 220.0(kPa)[ 土层参数 ]土层层数： 6地下水埋深： 18.420(m)压缩层深度： 18.000(m)沉降经验系数： 0.400地基承载力修正公式：承载力修正基准深度d0： 0.500(m)序号土类型土层厚容重饱和容重压缩模量承载力鏱鏳(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (MPa) (kPa)1 素填土 2.000 19.3 --- 10.780 20.0 0.000 1.0002 粘性土 0.500 18.5 --- 9.140 90.0 0.000 1.6003 粘性土 0.800 18.1 --- 8.920 130.0 0.000 1.6004 粘性土 0.700 18.7 --- 21.300 210.0 0.000 1.6005 粘性土 4.300 18.3 --- 16.990 150.0 0.000 1.0006 粘性土 6.000 19.0 --- 19.890 170.0 0.000 1.600***鏱-- 基础宽度地基承载力修正系数***鏳-- 基础深度地基承载力修正系数[ 换填垫层参数 ]材料类型： C***A类：中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣等***B类：粉质粘土、粉煤灰等***C类：灰土等压缩模量： 25.000(MPa)承载力： 220.000(kPa)厚度： 1.850(m)顶面宽度： 9.575(m)底面宽度： 6.800(m)顶面长度： 11.825(m)底面长度： 9.050(m)压力扩散角： 28.000(°)----------------------------------------------------------------------计算结果:----------------------------------------------------------------------1. 垫层承载力验算基底平均压力pk： 220.0(kPa)基底最大压力pkmax： 220.0(kPa)基底自重压力pc： 27.0(kPa)垫层承载力特征值fz： 247.8(kPa)pk <= fz, 满足！pkmax <= 1.2*fz, 满足！因此换土垫层承载力满足要求！2. 换填垫层底面处承载力验算垫层应力扩散角瑁 28.0(度)垫层底附加应力pz： 107.0(kPa)垫层底自重应力pcz： 61.4(kPa)垫层底pz + pcz： 168.4(kPa)垫层底地基土承载力特征值fz： 213.2(kPa)pz + pcz <= fz,垫层底面地基土的承载力满足要求！3. 垫层尺寸验算按照构造要求验算垫层顶面宽度和长度:基础底面宽度B： 4.800(m)垫层顶面宽度B1： 9.575(m)(B1-B)/2>=300mm，满足构造要求：垫层顶面宽度超出基础底边宽度不小于300mm！基础底面长度L： 7.050(m)垫层顶面长度L1： 11.825(m)(L1-L)/2>=300mm，满足构造要求：垫层顶面长度超出基础底边宽度不小于300mm！按应力扩散角验算垫层底面宽度和长度:垫层底面宽度B2: 6.800(m)基底压应力传递到垫层底面处的应力分布宽度B + 2ztg: 6.767(m) 垫层底面宽度B2 >= B + 2ztg,垫层底面满足应力扩散要求！垫层底面长度L2: 9.050(m)基底压应力传递到垫层底面处的应力分布长度L + 2ztg: 9.017(m) 垫层底面长度L2 >= L + 2ztg,垫层底面满足应力扩散要求！4. 下卧层承载力验算土层号深度pz pcz pz + pcz fz 是否满足(m) (度) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa)4 3.30 15.9 106.2 62.3 168.6 294.6满足！5 4.00 23.0 91.7 75.4 167.1 216.0满足！6 8.30 23.0 44.5 154.1 198.6 401.7满足！7 14.30 23.0 22.0 268.1 290.1 584.0满足！***-- 土层的应力扩散角***pz -- 下卧层顶面处的附加应力值***pcz -- 下卧层顶面处土的自重压力值***fz -- 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值5. 沉降计算沉降计算点坐标(X0,Y0) = (0.000,0.000)层号厚度压缩模量 Z1 Z2 压缩量应力系数积分值 (m) (MPa) (m) (m) (mm) (z2a2-z1a1)1 0.60 25.000 0.00 0.60 4.62 0.59892 0.50 25.000 0.60 1.10 3.78 0.48953 0.75 25.000 1.10 1.85 5.30 0.68704 0.05 8.920 1.85 1.90 0.93 0.04305 0.70 21.300 1.90 2.60 5.06 0.55816 4.30 16.990 2.60 6.90 22.12 1.94727 11.10 19.890 6.90 18.00 12.15 1.2520压缩模量的当量值： 19.942(MPa)沉降计算经验系数： 0.400总沉降量：0.400 * 53.96 = 21.58(mm)***Z1 -- 基础底面至本计算分层顶面的距离***Z2 -- 基础底面至本计算分层底面的距离。

2019年《地基处理技术》换填垫层法、排水固结法、强夯法和强夯置换法

2 控制压实效果的主要因素
（1）最优含水量在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。最优含水量大致为塑限＋2％。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。（2）压实功能当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。

3.5 粉煤灰垫层(Flyash Cushion)
粉煤灰垫层适用于厂房、机场、公路和堆场等

工程大面积填筑。粉煤灰的工程特性（1）自重轻。松散重度6～7kN/m3，击实后干重度9.2～13.5 7kN/m3。（2）击实性能好。粉煤灰的最优含水量变动幅度是4％，大于土的2％的变动幅度。（3）抗剪强度。粉煤灰的抗剪强度指标与粉煤灰的灰种、剪切方法、压实系数大小和龄期长短有关。当压实系数为0.9~0.95时,黏聚力 5~30kPa,内摩擦角23~30度。
b( p k pc ) b 2 z tg
压力扩散角
换填材料 z/b
中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣
粉质黏土、粉煤灰灰土0.25源自20628
≥ 0.50
30
23
28

2 垫层宽度的确定
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：

b b 2 z tg
垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算：

对条形基础 p z bl ( p k pc ) pz 对矩形基础 (b 2 z tg )(l 2 z tg ) 式中 b－－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）； l －－矩形基础底面的长度（m）； pk －－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）； pc－－基础底面处土的自重压力值（kPa）； z －－基础底面下垫层的厚度（m）； θ－－垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。

地基换填处理计算

垫层底面压力Pkz≤修正后的地耐力faz为合格
垫层底面下
0.90 土的类别
150 基础底面处土的自重压力黄土状土 Pc=基础底面以上∑(γ×hi)
垫层材料技术参数
换填垫层底面宽度 b' =b+2ztgθ 垫层附加压力值 Pz =bL(Pk-Pc)/(b+2ztgθ)/(L+2ztgθ)
修正后的地耐力faz=fak+ηbr(bj-3)+ηdrm(d-0.5)
#DIV/0! #DIV/0!
0.16 #DIV/0!
22.40 10.08 28.00
0.62 0.57 7.31 0.00
3.00 3.00 6.00 3.00
0.30 0.30 0.00
1.60 1.60 0.00
153.05 163.41 150.00 150.00
17.90 17.90 149.36 #DIV/0!
换填垫层底面宽度
b'(m)
垫层底面宽度计算值bj(m)
垫层宽度地基承载力修正系
数η b
垫层深度地基承载力修正系
数η d
垫层底面修正后的地耐力faz （kN/m2）
垫层底面实际压力值 Pkz(kN/m2)
砂石 0.75 粉质粘土 1.6 6.25 1.35 180 3:7灰土 1
0.75 1.60 2.35 0.00
z/b＜0.25
z/b=0.25
z/b≥0.5
0
20
30
0
20
30
0
20
30
0
20
30
28
28
28
0
6
23

换填垫层法计算书

换填垫层法计算书项目名称_____________构件编号_____________设计_____________校对_____________审核_____________ 计算时间 2020年9月5日（星期六）13:46一、设计资料1.1地基处理方法：换填垫层法1.2基础参数：基础类型：矩形基础基础长度L：1.50m基础宽度B：1.50m基础覆土容重：18.00kN/m31.3荷载效应组合：标准组合轴力F k：70.00kN标准组合弯矩M x：7.00kN·m标准组合弯矩M y：-6.00kN·m准永久组合轴力F：60.00kN1.4垫层参数：垫层厚度：0.70m顶面长度L1：2.90m底面长度L2：2.10m顶面宽度B1：2.90m底面宽度B2：2.10m承载力特征值：60.00kPa压缩模量：2.00MPa计算附加压力用垫层压力扩散角：23.00°尺寸验算用压力扩散角：23.00°XY442140040021007121515001.5地基处理设计依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002 J220－2012）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 1.6土层参数:天然地面标高：0.00m 水位标高：-0.50m 基底标高：-1.20m5.003.503.00天然地面标高土层参数表格层号土层名称厚度m容重kN/m 3 压缩模量MPa承载力kPa ηd 1 填土 3.00 18.00 2.00 60.00 1.00 2 粉质粘土 3.50 19.90 7.90 230.00 1.00 3粉质粘土5.0020.006.20140.001.00注:表中承载力指天然地基承载力特征值(kPa)、ηd 基础埋深的地基承载力修正系数二、垫层地基承载力验算经处理后的地基，当考虑基础宽度和深度对地基承载力特征值进行修正时，一般宽度不作修正，即基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础深度的地基承载力修正系数取1.0。

地基处理计算公式

一、换填1.垫层厚度的确定垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要求。

zcz z f p p ≤+（1.1-1）式中）附加应力值（组合时，垫层底面处的—相应于荷载效应标准—pa K p z ；）压力值（—垫层底面处土的自重—kpa cz p ；）值（正后的地基承载力特征—垫层地面处经深度修—kpa z f 。

垫层底面处的附加压力值z P 也可按压力扩散角θ进行简化计算:①条形基础：θtan 2)(⋅+-=z b p p b p c k z （1.1-2）②矩形基础)tan 2)(tan 2()(θθ⋅+⋅+-⋅=z l z b p p l b p c k z （1.1-3）式中)m (底面的宽度—矩形基础或条形基础—b ；)m (—矩形基础底面的长度—l ；)kpa (平均压力组合时，基础底面处的—相应于荷载效应标准—k p ；)m (度—基础底面下垫层的厚—z ；采用可按表—垫层的压力扩散角—1-1),(︒θ。

)(压力扩散角︒θ表1-1注意：1.︒=︒=<03025.0/θθ外，其余材料均取时，除灰土仍取当b z 2.当值可内插求得时，θ5.0/25.0<<b z 2.垫层宽度的确定关于垫层宽度，目前还缺乏可靠的经验一般可按下式计算或根据当地经验确定：θtan 2z b b ⋅+≥'（1.2-1）式中—垫层底面宽度—b '取值。

时，仍按采用，当可按表—垫层的压力扩散角—25.0/25.0/1-1),(=<︒b z b z θ3.地基承载力修正当基础宽度大于3m 或埋置深度大于0.5m 时，从载荷试验或其他原位测试、规范表格等方法确定的地基承载力特征值，应按下式进行修正：)5.0()3(-+-+=d b f f m d b ak a γηγη（1.3-1）式中特征值—修正后的地基承载力—a f ；—地基承载力特征值—ak f ；基底下土的类别确定基承载力修正系数，按—基础宽度和埋深的地—、d b ηη；效重度度，地下水位以下取有—基础底面以下土的重—γ；取值时按取值，大于按底宽度小于—基础底面宽度，当基—m m m m b 6633；重度水位以下的土层取有效均加权重度，位于地下—基础底面以上土的平—m γ；—基础埋置深度—d 。

换填垫层法、预压法处理地基

地基
第一章
换填垫层法处理地基
第一章
换填垫层法处理地基
第一节
换填垫层设计
换填法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实（或振实）至要求的密实度。按换填材料的不同，将垫层分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但根据实验结构及实测资料，垫层地基的强度和变形特性基本相似，因此可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的设计方法进行计算。根据施工时使用的机具不同，施工方法可分为机械碾压法、重锤夯实法、振动压实法等。这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。并将建换填法常用作地基的浅层处理，其主要作用包括： ! 提高持力层的强度，筑物基底压力扩散到垫层以下的软弱地基，使软弱地基土中所受应力减小到该软弱从而可减地基土的容许承载力范围内，从而满足强度要求； " 垫层置换了软弱土层，少地基的变形量； #加速软土层的排水固结。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； $ 防止冻胀。由于粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象，因此可防止在寒冷地区土中结冰造成的冻胀； % 对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，处理的目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性、胀缩性等。
施工方法碾压或振密重锤夯实砂夹石（其中碎石、卵石占全重的 $(. ’ !(. ）土夹石（其中碎石、卵石占全重的 $(. ’ !(. ）中砂、粗砂、砾砂粘性土和粉土（/ 0 ! 1 0 #&）灰土土或灰土 (23$ ’ (23! (23$ ’ (23! (23& ’ (234

地基处理方法换填垫层法

pz pcz f z
矩形基础：
pz
b
bl pk 2ztanθ l
pc 2ztanθ
条形基础：
pz
b pk pc
b 2ztanθ
式中：压力扩散角θ与深宽比z/b及垫层材料有关。计算时首先假定一个垫层厚度，通过试算逐步达到设计要求。
压力扩散角 θ（ °）表2-2
换填材料中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角粉质粘土灰土
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矿渣垫层
适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理
2.1 适用范围和垫层分类
2.1 适用范围和垫层分类
3.2.2 设计前的勘察与调查
主要查明：（1）需换填土层的范围与深度（浜区、沟、塘分布）等基本情况；（2）场地地形、地质构成及土的物理力学性质；（3）地下水情况；（4）地下管线、防空洞及地下障碍物情况；（5）换填材料类型的选用（市场调查，因地制宜）。
➢机械碾压速度：平碾2km/h；羊足碾3km/h；振动碾2km/h。
➢人工级配砂石应拌和均匀，细砂不宜用平振、插振和水振
➢当地下水位高于基坑地面时，宜采用排水或降水措施，注意保持边坡稳定，防止坍土混入砂石垫层中。
3.2.4.3 砂垫层质量检验
（1）环刀法：测定干密度。

换土垫层法地基处理工程课程设计计算书

换土垫层法地基处理工程课程设计计算书课题名称：换土垫层法设计学生学号：专业班级：学生姓名：学生成绩：指导教师：换土垫层法地基处理工程课程设计计算书一、地基处理方案论证由于建筑地基大部分在暗滨区域，因此必须进行处理。

若打钢筋混凝土短桩，费用比较昂贵；若采用水泥混凝土搅拌桩，由于暗滨土中有机物含量较高，因此处理效果可能不好；若采用基础梁跨越低，则因暗滨宽度太大而不可能，故采用砂垫层处理，置换暗滨填土，则既可满足建筑物对地基水载力的要求，又可达到改善排水途径及控制下卧层压力的目的。

因此，对各种地基处理方案进行技术经济比较，决定采用砂垫层处理方案。

二、计算垫层厚度对于砂垫层厚度的确定，可先假设一个垫层的厚度，然后再根据下卧层地基承载力，按公式进行验算，若不符合要求，则改变厚度，重新再验算，直到满足要求为止。

由于暗滨深度为2.8m，基础埋深d=1.3m，因此砂垫层厚度假设为1.5m,其干密度要求大于1.6t/m21．计算基础底面平均压力P k:基础自重和基础以上的土重G k=γG Ad-γw Ah w=20×1.3×1.3—9.8×1.3×（1.3—0.5）=27.3kN故荷载效应标准组合时，基础底面平均压力P k=(F k+G k)/A=(145+27.3)÷1.3=132.6kPa2．计算基础底面处土的自重压力P c:P c=∑γi h i=18.5×0.8+（18.5—9.8）×0.5=19.2kPa3．计算垫层底面处土的自重压力P cz:P cz=∑γi h i=(18.6—9.8)×2.0+18.5×0.8=32.2kPa:4．计算垫层底面处的附加压力Pz由砂石垫层厚度z=1.5m，基础宽b=1.3m，得z/b=1.5/1.3=1.15＞0.5取压力扩散角θ=30°，则垫层底面处的附加应力P z =b(P K —P C )/(b+2ztan θ)=1.3×（132.6—19.2）/(1.3+2×1.5×tan30°) =40.87kPa5．计算下卧层地基承载力设计值由表1可得砂垫层底面处淤泥质粉质粘土的地基承载力特征值F ak =68kPa,再经深度修正后可得下卧层地基承载力设计值为： f az =f ak +ηb γ(b —3)+ ηd γm (d+z —0.5)=68+0+1×[（18.5—9.8）×2+18.5×0.8×（2.8—0.5）]/2.8=94.5kPa 6．下卧层承载力验算垫层的厚度应满足作用在垫层底面处土的自重压力与附加压力之和不大于下卧层地基承载力的要求,即：P z + P cz =48.7+32.2=80.9＜f az =94.5kPa ，满足设计要求故砂石垫层厚度取1.5m四、确定垫层宽度垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤动。

路基软基换填计算书

3
p z+p cz≤f az 式中：p z—相应于作用的标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa）；
p cz—软弱下卧层顶面处土的自重压力值（kPa）； f az—软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。两辆车的两个后轴并排时，作为受力最不利组合，共4轴，每轴荷载140kN。车辆荷载ΣF=140×4=560kN。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.1.5条规定，汽车荷载包括冲击力和离心力，采用车辆荷载计算时，分项系数γ=1.8，软基顶面处的附加压力值Fk为：
（b）轮着Leabharlann 长度方向2一个轮的作用力传递至软基顶面的宽度b2，＞两车并排的轮距1.3m，也＞一辆车的轮距1.8m，因此，作用至软基顶面的车辆荷载按照两车并排4轮计，作用在软基顶面的宽度k为两个后轴4个车轮向下扩散在软基的尺寸。
同理，纵向一组后轮着地长度a=0.2m，见图4（b）。
a1=0.2+2h×tanα= 0.927m a2=a1+2Z×tanβ= 1.636m
换填层采用换填层厚1500m扩散角30换填处理两车并列后轮车轮的作用力分布如图6所示a轮着地宽度方向b轮着地长度方向4图6换填两车并排横向4组后轮着地宽度b见图6ab20621813185500m作用在软基顶面的宽度k即为图6中的b4按下式计算
工程名称： XX市XX工程
一、设计参数
道路等级：
二级公路
图3
作用在软基顶面的车辆荷载，路面结构层以30°的压力扩散角向下传递至路床，再以路基土的压力扩散角传递至软基顶面。
（a）轮着地宽度方向图4
一组车轮的作用力分布如图4所示横向一组后轮着地宽度b=0.6m，见图4（a）。

塔吊基础下换填地基设计

塔吊基础下换填地基设计计算书
一、设计依据：建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002
二、计算内容：
1、垫层厚度根据置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：
根据上式计算如下：P z=【5.3×5.3×（140-18）】/（5.3+2×Z×tg28）2
=3426.98/（5.3+1.063×Z）
P z+P cz≤ƒaz P z≤110-18=92KPa Z≈0.75
因此，Z值最小取值0.8m厚。

(b、l取值参见塔基基础说明书，P k、P C取值参见地基勘察报告)
2、垫层底面宽度要满足基础底面应力扩散的要求，可按下式计算确定：
根据上式计算如下：b′≥5.3+2×0.8×tg28=6.15m
整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。

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坡度放坡确定。

垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。

垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定。

3、垫层选用材料：
灰土，体积配比为3：7。

土料宜为粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。

石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。

垫层的压实标准按下表选用：。