基底换填计算
什么是换填垫层法-换填垫层法计算
什么是换填垫层法-换填垫层法计算什么是换填垫层法-换填垫层法计算换填法是将基础地面以下一定范围内的软弱土挖去，然后回填强度高，压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料的方法。
那么换填垫层法又是怎么样的呢?1.1 基本概念当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。
即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。
换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。
在饱和软土上换填砂垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，防止冻胀和加速软土排水固结的作用。
工程实践表明，在合适的条件下，采用换填垫层法能有效地解决中小型工程的地基处理问题。
本法的优点是：可就地取材，施工方便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价，因此，得到较为普遍的应用。
1.2 适用范围换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
但在用于消除黄土湿陷性时，尚应符合国家现行标准《湿陷性黄土地区建筑规范》中的有关规定。
在采用大面积填土作为建筑地基时，应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007)的有关规定。
换填时应根据建筑体型、结构特点、荷载性质和地质条件，并结合施工机械设备与当地材料来源等综合分析，进行换填垫层的设计，选择换填材料和夯压施工方法。
1.3 加固机理(1)置换作用。
将基底以下软弱土全部或部分挖出，换填为较密实材料，可提高地基承载力，增强地基稳定。
(2)应力扩散作用。
基础底面下一定厚度垫层的应力扩散作用，可减小垫层下天然土层所受的压力和附加压力，从而减小基础沉降量，并使下卧层满足承载力的要求。
(3)加速固结作用。
用透水性大的材料作垫层时，软土中的水分可部分通过它排除，在建筑物施工过程中，可加速软土的固结，减小建筑物建成后的工后沉降。
地基处理之换填地基
地基处理之换填地基灰土地基灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。
灰土地基具有一定的强度、水稳性和抗渗性，施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。
适于加固深1〜4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。
1.材料要求(1)土料采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，土内有机质含量不得超过5%。
土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。
12)石灰应用III级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1〜2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm,且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。
2.施工工艺方法要点(1)对基槽(坑)应先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。
如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除后用灰土分层回填夯实。
(2)灰土配合比应符合设计规定，一般用3：7或2：8 (石灰：土，体积比)。
多用人工翻拌，不少于3遍，使达到均匀，颜色一致，并适当控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜，一般最优含水量为14%〜18%；如含水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有球闭应打碎，要求随拌随用。
(3)铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可参见表7-1,夯实机具可根据工程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压，遍数按设计要求的干密度由试夯(或碾压)确定，一般不少于4遍。
灰土最大虚铺厚度表7-1（4）灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实，并作成直槎。
当灰土地基高度不同时，应做成阶梯形，每阶宽不少于500mm；对作辅助防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处理好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500mm，夯实时应夯过接缝300mm以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。
挡土墙基础换填专项处理方案
路基挡土墙基底处理专项处理方案一、概况璧山县S208线河福路福禄古镇规划区段公路工程河福路（K4+651.009~K8+264.951）挡土墙工程已陆续投入施工，就已进行基础开挖的挡墙基础承载力试验结论来看，很大部分基底承载力不能满足设计要求，因此，针对这种普遍情况，我项目部本着经济、适用的原则制定挡墙基础换填专项施工方案。
二、编制依据1、本工程施工设计图；2、《公路路基施工技术规范》；3、《公路路基设计规范》；4、《建筑地基处理技术规范》。
三、处理方案1、采用基础换填法提高路堤挡土墙地基承载力。
通过利用换填搞抗压强度、大应力扩散角、稳定性好、抗侵蚀性强的材料，并进行分层压实至满足承载要求。
2、换填材料采用片石及碎石，片石料尺寸控制在30cm内。
3、换填层计算。
①、换填尺寸根据σH≤[σ]确定。
其中σH，为换填层底面计算压力，KPa；[σ]为换填层层底处地基承载力，KPa。
挡土墙作为带状构造物，基础视为条形基础。
因此，计算换填厚度和换填层宽度以单位长度的挡墒进行计算。
②、换填层厚度计算。
换填层厚度可由公式计算：其中:b为挡墙基础宽度；σ为由荷载引起的挡墙基础地面平均压应力；&为换填材料应力扩散角；Υ为原地面至换填层顶面之间回填土容重；Υs为换填材料容重；hs 为换填层厚度；h为原地面至换填层层顶距离；k为安全系数，可根据《公路路基设计规范》JTGD30-2004表5.4.2-1取值。
由上式公式可知,换填层层顶荷载和挡土墙墙底宽度不变的前提下,换填层层底应力σn与换填层厚度hs 之间呈曲线变化关系,当换填层厚度（本公式可通过函数偏导求最大值法求得）后，换填层层底应力随换填层层厚增加而减小变为随换填层厚度增加而增大。
目前公路工程中普遍认为换填厚度为1.5-3m，小于1.5m 换填作用甚微。
③、换填宽度计算换填层宽度的计算中，不考虑换填层侧土承压能力，即换填层在传递荷载过程中，不对侧土产生横向压力。
专题地基处理方法--换填法
击实试验 《土工试验方法标准》（国家标准）
轻型：土d<5mm； V=947cm3, m=2.5kg, 3层, 25击， 落高30.5cm 重型：土d<40mm； V=2104cm3, m=4.5kg, 5层, 56击， 落高47.7cm
击实仪 •19
2 压实原理 质量控制
•17
2 压实原理
压实原理:当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能
作用下，不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土 样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动 而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自 由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就显著，此时自由水填充在孔 隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择 一个”最优含水量”wop ，这就是土的压实机理。
❖ 粉煤灰可分为湿排灰和调湿灰。按其燃烧后形成玻璃体的粒经分析， 应属粉土的范畴。但由于含有CaO、SO3等成分，具有一定的活性， 当与水作用时，因具有胶凝作用的火山灰反应，使粉煤灰垫层逐渐 获得一定的强度与刚度，有效地改善了垫层地基的承载能力及减小 变形的能力。不同于抗地震液化能力较低的粉土或粉砂，由于粉煤 灰具有一定的胶凝作用，在压实系数大于0.9时，即可以抵抗7度地 震液化。
换填法是浅层软土地基的处理方法。
b
回填土 换填土
•3
2. 换填法处理方法
按施工机械不同，施工方法有： 机械碾压 重锤夯实 平板振动
作为压（夯、振）实垫层的不同机具对待，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。 按回填材料不同,垫层(Cushion)可分为： 砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、 二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等；及土工合成材料 加筋垫层。
换填法垫层厚度的实用计算法
建 设部 对 小康住 宅建设 的一 条基 本要求 是设立集中管井，实现户外查表，表具可集 中 或分 楼层设 置 。这 对 于 提 高 管理 水平 ，提 高 居 住 质量具 有重 要意 义 。
由于也度 表 易 出 户 ，一般 住 宅 楼 已 将 电 度表装在楼梯问或其它公共场所 ，所以实现
１
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取矩形基础宽度 ｂ＝Ｌ２ｍ，长度 ｛＝１．
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一
（２）确定 接 假想 条 形 基 础 算 出 的 垫 层 厚
度 ｌｚ。基 Ｊ耄压力 ：‘
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Ｐ 善＋枷 ＝ ＋．２０×ｏ－ ８
某三层建筑物 独立柱基础 （见图 １），轴
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心荷重（算至 ±０．００）Ｆ ＝２１１．Ｏ８５ｋＮ，淤泥质
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7.2 置换法(换填法)
文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58浙江大学龚晓南编著同济大学叶书麟主审中国建筑工业出版社7.2 置换法（换填法）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。
不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。
7.2.1 换土垫层法7.2.1.1 加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。
通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高地基承载力和减少沉降的要求。
填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。
7.2.1.2 设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度的确定，以及地基沉降计算等。
1.垫层材料选用 P59采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料：⑴砂、碎石或砂石料；⑵灰土；⑶粉煤灰或矿渣；⑷土工合成材料加碎石垫层等。
2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。
对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算：≥+B b zθ2tan式中 B—垫层厚度，m；b—基础底面宽度，m；Z—垫层厚度，m；θ—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。
垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。
3.确定垫层厚度垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。
换填法
z cz f z
f z fk b (b 3) d d (d 0.5)
b
zd
回填土 砂垫层
P
θ
Pcz Pz b
z cz f z fz f0 b 0 (b 3) d d (d 0.5)
σz垫层底面处附加应力设计值 fz垫层底面修正承载力设计值
E si
s
将软弱土换填，刚度提高，相 应的地基沉降减小
D
i-1z
zi
σc线
计算下限
σc(i-1) p 1i σci
σc
σz(i-1) Δp1i
σzi
σz线
p1i=(σci+σc(i-1))/2 Δpi=(σzi+σz(i-1))/2
σz=0.2或0.1σc
Hi
s
n i 1
e1i 1
e2i e1i
z /b 1/1.2 0.83 0.5
砂垫层
查表得 Pcz 3Pz00
b
砂垫层底面附加应力：
z
b p
b 2z tan
1.2102.5 1.2 21 tan300
52.2(kpa)
P
d
z
cz
1h
2
z
回填土
θ
17.51 (1砂7垫.8层 10) 1
w
结合水膜增厚，孔隙中出现自由水，由于
自由水充填于孔隙之中，阻止了土粒移动。
（2）不同压实功下：
干密度ρd
压实功越大，最大干密度相应 增大，而最优含水量越小。
A 碾压6遍
B 碾压12遍 C 碾压24遍
换填法
5.矿渣垫层
垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混 合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地 坪，也可用于小型建筑，构筑物地基。选用矿渣的松散 重度不小于11kN/m3，有机质及含泥总量不超过5%。
设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性 能稳定并符合安全规定后方可使用。作为建筑物垫层的 矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响 的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时， 应考虑对地下水和土壤的环境影响。
b’—垫层底面宽度(m)； θ—垫层的压力扩散角（°），可按查表；当<0.25时，
仍按=0.25取值。
注意！
垫层顶面每边宜比基础底面大0.3m，或从 垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的 要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的 要求适当加宽。
3.垫层承载力的确定
垫层的承载力宜通过现场试验确定，并应验算 下卧层的承载力。
五、垫层的作用
(1)提高地基承载力
(2)减少沉降量
基础
垫层
(3)加速软弱土层的排水固结
(4)防止冻胀
(5)消除膨胀土的胀缩作用
六、换填法处理地基前的准备工作
查明地层土性质及不良地质现象；查明沟、塘、 洞等分布范围和深度；查明填土的成分、范围、 厚度、均匀性、填筑年限和方法等
垫
垫层宽度的确定
垫
层
层
设
尺
计
垫层承载力的确定
寸
沉降计算
1.垫层厚度的确定
(1).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：
pz pcz f az
pz—垫层底面处的附加应力设计值（kPa）; pcz—垫层底面处土的自重压力值（kPa）； faz—经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）
换填垫层法参考
根据重庆宏源勘测设计有限公司提供的重庆开县康园自行车有限公司厂房工程地勘报告，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各1.5m范围内），挖除素填土层及及局部的冲洪积层，换填1.2m厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。
换填卵石层置于粘土层上，粘土层地基基础承载力特征值不小于160 kPa。
具体要求及计算：一、卵石填料的标准要求：要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即：卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2m m）:中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。
最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。
二、施工参数：①、使用18-24吨振动压路机；②、压路机行驶度≤50m/min；③、毎层压实填料虚铺厚度≤40cm；④、毎层先静压2遍，再振压8遍。
的确定三、卵石垫层承载力特征值fak由静载荷试验确定或由N超重型动力触探试验确定。
由灌水、灌砂法确定其压120实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表4.2.6确定：当压实系数在0.94-0.97时，对于地基基础设计等级为丙级的建筑，其承载力特征值可取250kPa。
四、卵石垫层的计算：1、依据JGJ79-2002规范第4.2.1条，垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定，并符合下式：Pz+Pcz≤faz式中：Pz-垫层底面处的附加压力Pcz-垫层底面处土的自重压力f-垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。
az2、灰土垫层的承载力卵石垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，本工程的地基础设计等级为丙级，当4:3:3卵石垫层的压实系数不小于0.95时，其承载力特征值f a 可采用250kPa 。
3、计算基础底面面积A ：卵石垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚f a =250kPa ，单柱荷重标准值F k =2400kN ，基础埋深d=2.50m ，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m 3。
换填垫层法手算计算书(修正版)
建筑分院Xxx项目换填垫层法计算书（试讲）编制人 zhn免责声明:本次试讲的内容为本人工作快5年的个人经验总结,不代表是对规范完全正确的理解,本文所述项目存属虚构，请各位自行甄别。
由于经验有限,欢迎大家批评指正.换填垫层法计算书对于砂垫层厚度的确定，可先假设一个垫层的厚度或者根据需要置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定，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。
依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)第4节换填垫层法。
三.参数信息本工程±0.000绝对高程为3.400，基础顶绝对高程为2.400，基础底绝对高程为1.800m上部结构传至基础顶面的竖荷载F=3776kN基底以上填土的平均重度γ=18.8kN/m3；基础与填土的平均重度γ0=20kN/m3；基础类型: 独立基础, 基础截面长度 l=8m,宽度 b=4m，高度0.6m；基础埋深 Hd=2.5m ；不考虑相邻基础影响,因相邻基础的距离 D=2.1m＞2倍的（相邻基础高差为1m）=2m。
换垫层材料重度:17kN/m3；压缩模量:25Mpa(根据条文说明表7砂一般取值为20~30 Mpa)；换填垫层承载力特征值:200kPa（砂夹石按照条文说明表6取值为200~250 kPa），换填垫层厚度:0.5m。
（砂夹石压实系数依据表4.2.4取值为≥0.97）回填土地基承载力特征值为 fak=0，粉质粘土地基承载力特征值 fak=225kPa；（来源地勘报告）基础宽度对地基承载力的修正系数ηb=0.15；埋深对地基承载力的修正系数ηd=1.4。
土层参数：──────────────────────────────────-——序号土层描述土层基地标高hi(m) 重度i(kN/m3) 压缩模量Ei(MPa)──────────────────────────────────-——1 回填土 0.60 18.8 13.3──────────────────────────────────-——2 粉质粘土 -6.0 18.3 5.85────────────────────────────────────四.垫层厚度验算1.厚度验算原理：（依据《建筑地基处理技术规范》第4.1.4条规定）换填垫层的厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m，且满足下式要求：式中 pz──相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值(kPa),按下式计算（式4.2.2.-1）矩形基础：（式4.2.2.-3）pcz──垫层底面处土的自重压力值(kPa)；faz──垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)：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,取 l=8m；pk──相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压值(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)；──垫层的压力扩散角(度)，由表查出。
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。
路基软基换填计算书
1、荷载标准及作用范围
本工程为: 二级公路
交通等级： 中等交通
车辆荷载：公路I级
根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014），公路I级和公路Ⅱ级的汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值，车辆荷载的立 面、平面布置及标准值应采用现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）车辆荷载的固定值。
b1=b+2h×tanα= 6.227m b2=b1+2R×tanβ= 6.227m b3=b2+2H×tanθ= 7.960m b4=b3+2S×tanγ= 8.353m
k=b4= 8.353m
同理， 两车并排纵向向2轴后轮着地长度a，见图6（b） a=2×(0.2/2)+1.4= 1.600m
a1=a+2h×tanα= 2.327m a2=a1+2R×tanβ= 2.327m a3=a2+2H×tanθ= 4.060m a4=a3+2S×tanγ= 4.453m
（b）轮着地长度方向
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
原路基验算
设计路面至软基的距离Y= 4 m
5
软基顶面平均压应力p z+p cz= 122.392 kPa
软基顶面修正后的承载力f az= 120.205 kPa
p z+p cz
公路盖板涵基底换填深度计算
公路盖板涵基底换填深度计算摘要：结合中交四公局吉尔吉斯南北路（一期）2标段项目的盖板涵工程实践，通过对盖板涵基底承载力进行计算确定基底换填的深度，总结出吉国公路盖板涵基底换填施工的技术质量措施和工艺流程，为以后类似工程施工提供了宝贵的经验和借鉴。
关键词：盖板涵施工基底处理换填深度1、工程概述中交四公局吉尔吉斯南北第二条公路建设项目(一期)第2标段项目全长43.15公里。
设计桩号为K341+850-K385+000，位于吉尔吉斯斯坦贾拉拉巴德州中部，本项目施工内容主要为：路基工程、路面工程、排水防护工程和桥梁涵洞工程。
全线大部分为挖方路基，部分为填方路堤，一般路段路面总宽度15m，其中：行车道2×3.75m，硬路肩2×0.75m，土路肩2×3m。
路面结构形式从上到下依次为：6cm细粒式沥青混凝土+9cm粗粒式沥青混凝土+20cm级配碎石基层+25cm天然砂砾底基层。
本标段共有涵洞84道，其中盖板涵30道/587.26m，圆管涵54道/1304.23m，小桥4座。
盖板涵洞（通道）是高速公路工程中最常见的一种小型结构物之一，但是往往由于受到地质不良和地下水浸泡的缘故，导致盖板涵洞基底承载力满足不了设计要求，甚至在施工和运营的过程中盖板涵发生下沉或不均匀，导致涵身出现裂缝，造成返工浪费资金，延误工期。
在高速公路的盖板涵洞软土基底处理中，常见的处理方式有换填法、粉喷桩、碎石桩、水泥搅拌桩、排水固结法、强夯法、抛石填筑、水泥搅拌桩等。
对于一般浅层软土的基底处理，较多采用换填法进行处理。
换填材料可用中(粗)砂，级配良好的砂石、灰土、素混凝土、片石混凝土、石屑或煤渣等。
换填法的作用，是提高持力层的承载力，改善土的压缩性，减小地基变形。
当软弱土较薄时，可全部挖去；当软弱土较厚时，可部分挖去。
现行的设计思路是将换填垫层作为基础的持力层，利用基底附加应力在换填垫层中向下扩散时应力不断小的特点，选择合适的垫层厚度，以达到软弱下卧层顶面所受的压应力不大于其容许应力。
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 。
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基底换填应力计算
垫层底面地基的承载力容许值fa=180.0kPa
基础底面压力标准值Pk=240.0kPa地基土的容许承载力[σ0]=180基础底面自重压力标准值Gk=27.00kPa地基土容许承载力宽度修正系数k1=0
垫层底面自重压力标准值Gsk=56.25kPa基底下持力层土的天然容重γ1=18
回填土容重γ=18.00KN/m3基础底面的最小边宽b=66砂砾垫层容重γs=19.50KN/m3地基土容许承载力深度修正系数k2=2
基底埋置深度h= 1.50m基础底面的埋置深度h= 3.3 3.3换填深度z= 1.50m
基础长度l=13.00m
基础宽度b= 1.90m
z/b=0.79
砂砾扩散角ф=30.00度
砂砾垫层长度A=14.73m
砂砾垫层宽度B= 3.63m
条形基础垫层底面附加应力标准值Pok=111.42kPa
矩形基础垫层底面附加应力标准值Pok=98.32kPa
条形基础垫层底面要求承载力Pok+Gsk167.67kPa
矩形基础垫层底面要求承载力Pok+Gsk154.57kPa
条形基础计算结果满足设计要求地基土修正后的容许承载力[σ0]=190.8
矩形基础计算结果满足设计要求
一个基础换填工程量113.41m3
453.63。