道路换填垫层法计算,看完之后秒懂!
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。
换填垫层法
换填垫层法一般规定换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理应根据建筑体型结构特点荷载性质岩土工程条件施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析进行换填垫层的设计和选择施工方法设计垫层的厚度应根据需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式中相应于荷载效应标准组合时垫层底面处的附加压力值垫层底面处土的自重压力值垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值垫层底面处的附加压力值可分别按和式计算矩形基础式中矩形基础或条形基础底面的宽度矩形基础底面的长度----------------------- Page 15-----------------------相应于荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值基础底面处土的自重压力值基础底面下垫层的厚度垫层的压力扩散角宜通过试验确定当无试验资料时可按表采用表压力扩散角换填材料中砂粗砂砾砂圆砾角粉质粘土灰土砾石屑卵石碎石矿渣粉煤灰注当除灰土取外其余材料均取必要时宜由试当时值可内插求得换填垫层的厚度不宜小于也不宜大于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式中垫层底面宽度压力扩散角可按表采用当时仍按表中取值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当地经验放坡确定垫层顶面每边超出基础底边不宜小于垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定并应进行下卧层承载力的验算对于垫层下存在软弱下卧层的建筑在进行地基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响当超出----------------------- Page 16-----------------------原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时宜早换填并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响层在满足本规范第条第条和第条的条件下垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形对沉降要求严的或垫层厚的建筑应计算垫层自身的变形垫层下卧层的变形量可按现行国家标准建筑地基基础设计规范的有关规定计算垫层可选用下列材料砂石宜选用碎石卵石角砾圆砾砾砂粗砂中砂或石屑粒径小于的部分不应超过总重的应级配良好不含植物残体垃圾等杂质当使用粉细砂或石粉粒径小于的部分不超过总重的时应掺入不少于总重的碎石或卵石砂石的最大粒径不宜大于对湿陷性黄土地基不得选用砂石等透水材料粉质粘土土料中有机质含量不得超过亦不得含有冻土或膨胀土当含有碎石时其粒径不宜大于用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层土料中不得夹有砖瓦和石块灰土体积配合比宜为或土料宜用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石灰宜用新鲜的消石灰其颗粒不得大于填垫层粉煤灰垫层上宜覆土粉煤灰垫层中采用掺加剂时应通过试验确定其性能及适用条件作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求粉煤灰垫层中的金属构件管网宜采取适当防腐措施大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣可分为分级矿----------------------- Page 17-----------------------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有机质及含泥总量不超过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其他工业废渣在有可靠试验结果或成功工程经验时对质地坚硬性能稳定无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层被选用工业废渣的粒径级配和施工工艺等应通过试验确定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所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根用技术规范的要求通过设计并进行现场试验后确定作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高受力时伸长率不大于耐久性好抗腐蚀的土工格栅土工格室土工垫或土工织物等土工合成材料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垫层的压实标准可按表选用表各种垫层的压实标准施工方法换填材料类别压实系数碎石卵石砂夹石其中碎石卵石占全重的碾压振密或夯实土夹石其中碎石卵石占全重的----------------------- Page 18-----------------------续表中砂粗砂砾砂角砾圆砾石屑粉质粘土碾压振密或夯实灰土粉煤灰注压实系数为土的控制干密度与最大干密度的比值土的最大干密度宜采用击实试验确定碎石或卵石的最大干密度可取当采用轻型击实试验时压实系数宜取高值采用重型击实试验时压实系数可取低值矿渣垫层的压实指标为最后二遍压实的压陷差小于对于工程量较大的换填垫层应按所选用的施工机械换填材料及场地的土质条件进行现场试验以确定压实效果施工垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械粉质粘土灰土宜采用平碾振动碾或羊足碾中小型工程也可采用蛙碾平板振动器蛙式夯矿渣宜采用平板振动器或平碾也可采用振动碾垫层的施工方法分层铺填厚度每层压实遍数等宜通过试验确定除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外一般情况下垫层的分层铺填厚度可取为保证分层压实质量应控制机械碾压速度粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量的范围内粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在的范围内最优含水量可通过击实试验确定也可按当地经验取用当垫层底部存在古井古墓洞穴旧基础暗塘等软硬不均的部位时应根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理并----------------------- Page 19-----------------------经检验合格后方可铺填垫层基坑开挖时应避免坑底土层受扰动可保留约厚的土层暂不挖去待铺填垫层前再挖至设计标高严禁扰动垫层下的软弱土层防止其被践踏受冻或受水浸泡在碎石或卵石垫层底部宜设置厚的砂垫层或铺一层土工织物以防止软弱土层表面的局部破坏同时必须防止基坑边坡坍土混入换填垫层施工应注意基坑排水除采用水撼法施工砂垫层外不得在浸水条件下施工必要时应采用降低地下水位的措施垫层底面宜设在同一标高上如深度不同基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接并按先深后浅的顺序进行垫层施工搭接处应夯压密实粉质粘土及灰土垫层分段施工时不得在柱基墙角及承重窗间墙下接缝上下两层的缝距不得小于接缝处应夯压密实灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压灰土夯压密实后内不得受水浸泡粉煤灰垫层铺填后宜当天压实每层验收后应及时铺填上层或封层防止干燥后松散起尘污染同时应禁止车辆碾压通行垫层竣工验收合格后应及时进行基础施工与基坑回填铺设土工合成材料时下铺地基土层顶面应平整防止土工合成材料被刺穿顶破铺设时应把土工合成材料张拉平直绷紧严禁有折皱端头应固定或回折锚固切忌曝晒或裸露连结宜用搭接法缝接法和胶结法并均应保证主要受力方向的连结强度不低于所采用材料的抗拉强度质量检验对粉质粘土灰土粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法贯入仪静力触探轻型动力触探或标准贯入试验检验对砂石矿渣垫层可用重型动力触探检验并均应通过现----------------------- Page 20-----------------------场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量压实系数也可采用环刀法灌砂法灌水法或其他方法检验垫层的施工质量检验必须分层进行应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土采用环刀法检验垫层的施工质量时取样点应位于每层厚度的深度处检验点数量对大基坑每不应少于个检验点对基槽每不应少于个点每个独立柱基不应少于个点采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时每分层检验点的间距应小于竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时每个单体工程不宜少于点对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数----------------------- Page 21-----------------------预压法预压法包括堆载预压法和真空预压法预压法适用于处理淤泥质土淤泥和冲填土等饱和粘性土地基预压法处理地基应预先通过勘察查明土层在水平和竖直方向的分布层理变化查明透水层的位置地下水类型及水源补给情况等并应通过土工试验确定土层的先期固结压力孔隙比与固结压力的关系渗透系数固结系数三轴试验抗剪强度指标以及原位十字板抗剪强度等对重要工程应在现场选择试验区进行预压试验在预压过程中应进行地基竖向变形侧向位移孔隙水压力地下水位等项目的监测并进行原位十字板剪切试验和室内土工试验根据试验区获得的监测资料确定加载速率控制指标推算土的固结系数固结度及最终竖向变形等分析地基处理效果对原设计进行修正并指导全场的设计与施工对堆载预压工程预压荷载应分级逐渐施加确保每级荷载下地基的稳定性而对真空预压工程可一次连续抽真空至最大压力对主要以变形控制的建筑当塑料排水带或砂井等排水竖井处理深度范围和竖井底面以下受压土层经预压所完成的变形量和平均固结度符合设计要求时方可卸载预压而增长的强度满足建筑物地基承载力或稳定性要求时方可卸载----------------------- Page 22-----------------------设计堆载预压法对深厚软粘土地基应设置塑料排水带或砂井等排水竖井当软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层且固结速率能满足工期要求时可不设置排水竖井堆载预压法处理地基的设计应包括下列内容选择塑料排水带或砂井确定其断面尺寸间距排列方式和深度确定预压区范围预压荷载大小荷载分级加载速率和预压时间计算地基土的固结度强度增长抗滑稳定性和变形排水竖井分普通砂井袋装砂井和塑料排水带普通砂井直径可取袋装砂井直径可取塑料排水带的当量换算直径可按下式计算塑料排水带宽度塑料排水带厚度排水竖井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列竖井的有效排水直径与间距的关系为等边三角形排列正方形排列排水竖井的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定设计时竖井的间距可按井径比选用为竖井直径对塑料排水带可取塑料排水带或袋装砂井的间距可按选用普通砂井的间距可按选用排水竖井的深度应根据建筑物对地基的稳定性变形要----------------------- Page 23-----------------------求和工期确定对以地基抗滑稳定性控制的工程竖井深度至少应超过最危险滑动面对以变形控制的建筑竖井深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量确定竖井宜穿透受压土层一级或多级等速加载条件下当固结时间为时对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算式中时间地基的平均固结度第级荷载的加载速率各级荷载的累加值分别为第级荷载加载的起始和终止时间从零点起算当计算第级荷载加载过程中某时间的固结度时改为参数根据地基土排水固结条件按表采用对竖井地基表中所列为不考虑涂抹和井阻影响的参数值表值排水固结竖向排向内径竖向和向内径向条件水固结向排水排水固结竖井说明参数固结穿透受压土层土的径向排水固结系数土的竖向排水固结系数土层竖向排水距离双面排水土层或固结应力均匀分布的单面排水土层平均固结度----------------------- Page 24-----------------------当排水竖井采用挤土方式施工时应考虑涂抹对土体固结的影响当竖井的纵向通水量与天然土层水平向渗透系数的比值较小且长度又较长时尚应考虑井阻影响瞬时加载条件下考虑涂抹和井阻影响时竖井地基径向排水平均固结度可按下式计算式中固结时间时竖井地基径向排水平均固结度天然土层水平向渗透系数涂抹区土的水平向渗透系数可取涂抹区直径与竖井直径的比值可取对中等灵敏粘性土取低值对高灵敏粘性土取高值竖井深度竖井纵向通水量为单位水力梯度下单位时间的排水量一级或多级等速加荷条件下考虑涂抹和井阻影响时竖井穿透受压土层地基之平均固结度可按式计算其中围土层的平均固结度和竖井底面以下受压土层的平均固结度通----------------------- Page 25-----------------------过预压使该两部分固结度和所完成的变形量满足设计要求预压荷载大小应根据设计要求确定对于沉降有严格限制的建筑应采用超载预压法处理超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加应力预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围加载速率应根据地基土的强度确定当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时可一次性加载否则应分级逐渐加载待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方可加载计算预压荷载下饱和粘性土地基中某点的抗剪强度时应考虑土体原来的固结状态对正常固结饱和粘性土地基某点某一时间的抗剪强度可按下式计算式中时刻该点土的抗剪强度地基土的天然抗剪强度预压荷载引起的该点的附加竖向应力三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角预压荷载下地基的最终竖向变形量可按下式计算式中最终竖向变形量第层中点土自重应力所对应的孔隙比由室内固结试验曲线查得第层中点土自重应力与附加应力之和所对应的孔隙比由室内固结试验曲线查得----------------------- Page 26-----------------------第层土层厚度经验系数对正常固结饱和粘性土地基可取荷载较大地基土较软弱时取较大值否则取较小值变形计算时可取附加应力与土自重应力的比值为的深度作为受压层的计算深度预压法处理地基必须在地表铺设与排水竖井相连的砂垫层砂垫层厚度不应小于砂垫层砂料宜用中粗砂粘粒含量不宜大于砂料中可混有少量粒径小于的砾石砂垫层的干密度应大于在预压区边缘应设置排水沟在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟砂井的砂料应选用中粗砂其粘粒含量不应大于真空预压法真空预压法处理地基必须设置排水竖井设计内容包括竖井断面尺寸间距排列方式和深度的选择预压区面积和分块大小真空预压工艺要求达到的真空度和土层的固结度真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算真空预压后地基土的强度增长计算等排水竖井的间距可按本规范第条选用砂井的砂料应选用中粗砂其渗透系数应大于真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线每边增加量不得小于每块预压面积宜尽可能大且呈方形真空预压的膜下真空度应稳定地保持在以上且应均匀分布竖井深度范围内土层的平均固结度应大于当建筑物的荷载超过真空预压的压力且建筑物对地基变形有严格要求时可采用真空堆载联合预压法其总压力宜超过建筑物的荷载对于表层存在良好的透气层或在处理范围内有充足水源补给的透水层时应采取有效措施隔断透气层或透水层真空预压地基最终竖向变形可按本规范第条计算其中可取真空堆载联合预压法以真空预压为主时可取真空预压所需抽真空设备的数量可按加固面积的大小和形状土层结构特点以一套设备可抽真空的面积为确定施工堆载预压法塑料排水带的性能指标必须符合设计要求塑料排水带在现场应妥加保护防止阳光照射破损或污染破损或污染的塑料排水带不得在工程中使用砂井的灌砂量应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算其实际灌砂量不得小于计算值的灌入砂袋中的砂宜用干砂并应灌制密实塑料排水带施工所用套管应保证插入地基中的带子不扭曲塑料排水带需接长时应采用滤膜内芯带平搭接的连接方法搭接长度宜大于袋装砂井施工所用套管内径宜略大于砂井直径塑料排水带和袋装砂井施工时平面井距偏差不应大于井径垂直度偏差不应大于深度不得小于设计要求塑料排水带和袋装砂井砂袋埋入砂垫层中的长度不应小于对堆载预压工程在加载过程中应进行竖向变形边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测且根据监测资料控制加载----------------------- Page 28-----------------------速率对竖井地基最大竖向变形量每天不应超过对天然地基最大竖向变形量每天不应超过边桩水平位移每天不应超过并且应根据上述观察资料综合分析判断地基。
换土垫层法计算及施工要点图片较多
由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就
不显著，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”。
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击实曲线 d
击实G试s验w
1 w 1e
Gs w
1 Gsw
S
d
1 w
人工压实不是挤出土中水，而是挤出土中气来达到压实目的的。
在工地上对压实度的检验，一般可用环刀法、灌 砂（或水）法、湿度密度仪法或核子密度仪法等来测定 土的干密度和含水量，具体选用哪种方法，可根据工地 的实际情况决定。
3.3 垫层设计计算
18
1. 垫层材料 2. 垫层厚度 3. 垫层宽度 4. 沉降验算
1. 垫层材料
19
（1) 砂、碎石或砂石料； （2）灰土； （3）粉煤灰或矿渣； （4）土工合成材料加碎石垫层等。
17
土的压实度（或压实系数c），定义为土压实时
要求达到的干密度d与室内击实试验所得到的 最大干密度dmax之比值，可由下式表示：
c =d /dmax
在工程中，填土的质量标准常以压实度来控制。
要求压实度越接近于1，表明对压实质量的要求越高。
根据工程性质及填土的受力状况，所要求的压实度是不 一样的。
3.2 垫层作用机理
15
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，如还不能有效地克服引力而使
振 密
土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水
机
量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实
理
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
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。
2021.3.21地基处理方法：换填垫层法详解
地基处理方法：换填垫层法详解垫层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。
垫层法分类1、按垫层材料分类：砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。
2、按垫层所起作用分类：换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。
垫层法适用条件：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、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基处理。
换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。
垫层的作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。
1、换土垫层（1）提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。
因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。
（2）减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。
另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。
（3）加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。
（4）防止地基土冻胀由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。
2、排水垫层排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。
换填垫层法的垫层设计
15.68 p 基底压 p 0基底土 p cz垫底土 40
三、垫层宽度 宽度定为 8.80 b '≥b +2z tanφ ≥ 1、按公式计算 9.39 2、按经验 a. 参照垫层厚度 z 决定垫层尺寸 一般垫层厚度为1~1.5m，不宜大于3m和小于0.5m。 b' =b +2（300~400）mm = 当z≤1.2m b z =b = 当z＞1.2m b z=b +2z tanφ =
换填垫层法的垫层设计 一、材料的选择 砂石 粉质粘土 灰土 二、垫层厚度(公式法) p z+p cz≤f az p z=k 0p 0=k 0（p -γD )
(建筑地基基础设计P317) 粉煤灰 矿渣 其他工业废渣 土工合成材料
z 垫层厚 φ 扩散角 b 基础宽 1.2 14.53283 40 压力扩散角φ (° ) z/b 0.25 ≥0.5
c. 按b z=b +2z /3决定宽度，且b z ≥b +0.6m 8.8 ≥ 8.6 z ＞2m，b z适当加宽 b z ≥b +1.4m ≥ 垫层厚度一般可取 b z ≥b +2.5z z= 9.4 0.32
图3 垫层宽
L 基础长 F 轴力
γ 土容重 D 基埋深 f a基承载 η
b
η
D
17.5 5600 18 0.1 40 0 1 f az基承修=f a+η bγ (b -3)+η Dγ m(D -0.5) 地基基础设计规范表5.2.4 40
20 30
注：1.当z /b ＜0.25，除灰土取φ =28° 外，其余材料 2.当0.25＜z /b ＜0.5，φ 值可内插值求得。
8.6 ~ 8
8.8
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．
６血
一
（２）确定 接 假想 条 形 基 础 算 出 的 垫 层 厚
度 ｌｚ。基 Ｊ耄压力 ：‘
‘
Ｐ 善＋枷 ＝ ＋．２０×ｏ－ ８
某三层建筑物 独立柱基础 （见图 １），轴
；１２５．９４ｋＰ粤 －
． ．
心荷重（算至 ±０．００）Ｆ ＝２１１．Ｏ８５ｋＮ，淤泥质
数据代人 （Ｓ）式褥 ：
６（Ｐ．一Ｐ
ｂ＋２Ｚｉｇ８ 。
（ｄ＋Ｚ一０．５）
整理 后得 ｔ
３．６ｔｇ６酽 ＿ ＋［１：ｓ（２ｄｔｇ￣＋６，）一１９．￣Ｓｔｇ０＋
０ｌｇ钆 ］ｚ ＾５十 Ｌ．￥ｄｂ－：－９￣９ｂ·一 （ 一Ｐ ）
＝０ －
换填法垫层厚度的实用计算法
１
和坩（ｄ＋－ ０．５》一 ＋ ） 。）］ （１２）
Ｘ
（
与条
形基
础一样 ，可 ．■
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８
、，
取
＝０， ＝１．１，
＝ｌｓｋ￣ｎ？，将此散据代人 （１２）式得 ：
。
载力罄芷系数 仉 为 Ｏ；基 础埋量深度惨 正系
［（ｂ＋２ ｔｇ ）（ｊ＋ ＋２Ｚ２培 ）］／ｆ（６＋
数 粕 ＝１．１，并且 辞 取 １８ｋＮ／ 将 逮 些 ２ｚｌｔｇ８） ｔＡ ＋１．１ ｘ：１８（ ４－ｚｉ—ｎ．５，一（ｄ
．
Ｐｑ＝（ｄ＋ ），，
一 （４）
将（２）、（３）、（４）代人（１）式得 ￡’
ｆ ＋（ｄ＋ｚ） 。＝＾ （６·一３）＋
舶 ｙ。（ｄ＋＝一０．５） 式中 ６—条形基础的宽度（ｍ）；‘
（５）
变 化 ，一般随着 垫层 厚度 ｚ的增 大 ， 、Ｐ 增 大而 Ｐ。减 小 ，因而 目前普遍 采 用的设计方法
换 土垫层设 计 的主要 内容是 确定 垫层的 厚度 和 宽度 ，而确 定 垫 层厚 度是 换 土 垫 层设 计 的关键 ，只要 确定 了垫层 厚度 ，根据压力扩 散角理论不难确定垫层的宽度 规范确定垫 层厚度 的方 法是根 据作用 在垫层底 面处 土的 自重应力 Ｐ 与附加应力 Ｐ 之和碰不大于 软弱 土层地 基承载 力 试 算满足这 一条 件。 但 由于 、Ｐ 均 随垫 层厚度 ｚ钧变 化 而
法领反复试 算 的缺点 。
关麓词 兰兰兰．兰墨墨壅 实用兰兰 毛 张 。亏 越 ．
１ 换填法的应 用现状及垫层厚度确定 的方
法
。
在软弱地基 上建造建 筑物 ，在我国 占有
相当大的比例 ，但由于软土压缩性高 ，承载力
3 换填垫层法
山东科技大学 王清标
3.4 换填垫层法施工技术
3.4.1 施工方法 按密实方法和施工机械，换填垫层法分为机械碾压法、重锤夯实法和 振动压实法。应根据不同的换填材料选择施工机械。 1）机械碾压法 常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大的工程。 施工设备有平碾、振动碾、羊足碾、振动压实机、蛙式夯、插入式 振动器和平板振动器等。 粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采 用蛙式夯、柴油夯，砂石等宜用振动碾，粉煤灰宜采用平碾，振动碾、 平板振动器，蛙式夯。 矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。
山东科技大学 王清标
2）最优含水量
工程上，对垫层碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度 dmax ，一般可通过室 内击实试验确定 dmax 。
粗砂
干密度ρ d /g.cm
干密度ρ d /g.cm
粉质 粘土
c b d a
粘土
最大干密度必须是 针对某一特定的压 实功能而言的。
含水量w/% 含水量w/%
砂土和粘土的压实曲线
现场碾压与室内击实试验的比较
a-碾压6遍；b-碾压12遍；c-碾压24遍； d-室内击实试验 。
山东科技大学 王清标
施工含水量:
w wop (2% ~ 3%)
压实系数:
c d / dmax
dmax w .d s
1 0.01wop .d s
土的最大干密度:
3.2.2 土的压实原理 1）土的压实原理
山东科技大学 王清标
①粘性土含水量（以质量分数计）较小时，水化膜 很薄，颗粒间引力大，压实效果差。
②增加土含水量时，结合水膜逐渐增厚，颗粒间引 力减弱，土粒在相同的压实功能下易于移动而挤密， 压实效果提高，土干密度也随之提高。
换填垫层法计算例
换填垫层法计算例————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：垫层计算基底平均压力标准值（包括基础自重）P k=180 kpa基底处土自重压力标准值P c=dγ=28.8 kpa垫层宽b'=b+2tgθ= 4.39 m 条基垫层底面处附加压力标准值Pz=[b(P k-P c)]/(b+2ztgθ)=99.91 kpa 独基垫层底面处附加压力标准值Pz=[b l(P k-P c)]/[(b+2ztgθ)(l+2ztgθ)]=66.02 kpa 地基承载力特征值（垫层底面处经深度修正）f az=f ak+ηdγ[(d+z)-0.5]= 190 kpa垫层底面处土自重压力标准值P cz=γ(d+z)=54 kpa垫层底每边超出基础宽度(不小于0.3)b1=ztgθ=0.74 m独基计算结果(pz+pcz)-faz=120.02 —190.0 = -69.98 满足要求条基计算结果(pz+pcz)-faz=153.91 —190.0 = -36.09 满足要求表4.2.1压力扩散角θ（度）换填材料中砂.粗砂，砾砂，园砾，角砾，石宵，卵石，碎粉质粘土，粉煤灰灰土基础埋深d= 1.6 m垫层厚度z= 1.4 m基础宽度b= 2.9 m基础长度l=2.9 m垫层压力扩散角θ=28 度土容重γ=18 kn/m3地基承载力特征值：f ak=100 kpa 地基承载力深度修正系数：ηd= 2z/b石，矿渣0.25 20 628 >=0.50 30 23注：1.当z/b<0.25,除灰土取θ=28。
外,其余材料均取θ=0。
，必要时宜由试验确定。
2.当0.25<z/b<0.5时，θ值可内插求得。
3.垫层厚度不宜小于0.5m,也不宜大于3m。
4.垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300。
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。
换填垫层法课件
3.3.5 垫层材料的选用
1）砂石
宜用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm部分 不超过总重45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石 粉（粒径小于0.075mm部分不超过总重9%）时，应掺入不少于总重30%碎石或卵 石。
砂石最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄上地基，不得选用砂石等透水材料。
垫层表的2.5每垫层层铺的填每层厚铺度填和厚度压及实压遍实遍数数
施工设备
每层铺填厚度/mm
平碾（8～12t）
200～300
羊足碾（5～16t）
200～350
蛙式夯（200kg）
200～250
振动碾（8～15t）
600～1300
振动压实机（2t，振动力 98kN）
1200～1500
插入式振动器
200～500
换填垫层法
3.1 概述 3.1.1换填垫层法概念与应用
换填垫层法也称为换填法，是指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是很大时，将基础底面以下处理 范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂、碎石、 素土、灰土、粉煤灰、高炉干渣等强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料，
b2z.tan
图3.3 垫层内应力分布
矩形基础：
pz(b2zb t(alp k)n l(p c2 )ztan )
3.3.4 沉降计算
ssdse[s]
sd 1E.s5i(z mhi)
se e11ee12hi
m1 3(xyz)
式中 [ s ]——建筑物的允许沉降量；
sd ——地基瞬时沉降，； se ——地基主固结沉降； hi ——各分层土的厚度； e1 ——自重作用下土的孔隙比； e2 ——加上部荷载作用后土的孔隙比； Esi ——土层的压缩模量；
2 换填垫层法
法和褥垫法。
湖南科技大学
地基处理
垫层法
垫层法——通常指当软弱土地基 的承载力和变形满足不了建（构造、） 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 分层换填强度较大的砂（碎石、素土、 灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳 定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振） 实至要求的密实度。它包括低洼地域 筑高（平整场地）或堆填筑高（道路 路基）。
1.4
0
10
15
20
含水量w（%）
图2-4 不同压实功能的击实曲线
低含水量下可达到更大的密 实度。
湖南科技大学
地基处理
•
室内击实试验是土样在有侧限的击实筒内进行试验，因此 不可能发生侧向位移，试验时力作用在有侧限体积的整个土体 上，且夯实均匀。现场施工的土料，土块大小不一，含水量和 铺填厚度又很难控制，实际压实土的均质性差。因此，对现场 土的压实，应以压实系数λc（土的控制干密度ρd与最大干密 度ρdmax之比）与施工含水量（最优含水量）来进行控制。图25为羊足碾（接触压力170kPa）不同碾压遍数的工地试验结果 与室内击实试验结果的比较，说明用室内试验来模拟工地压实 是可靠的，但施工参数如施工机械、虚铺土厚度、碾压遍数及 填筑含水量都必须由工地试验确定。
湖南科技大学
地基处理
3 褥垫层设计 • 褥垫的作用是调整地基的压缩性，用褥垫改造压缩性低的地 基，使之与压缩性较高的地基相适应，从而调整岩土交界部位 地基的相对变形.
Ⅰ
沥青
基础
土层 褥垫 基岩 Ⅰ Ⅰ -Ⅰ 湖南科技大学 基础
沥青 褥垫
基岩
地基处理
由于褥垫材料要求比换填的地基压缩性大，因而不存在褥垫 向四周挤出的问题，所以褥垫的宽度通常取稍大于基底的宽度， 不需进行另行计算确定。显然，褥垫的设计主要是根据地基变形 的要求确定其厚度z 。 褥垫的厚度是按照地基所需调整的沉降量的大小确定的，通 常褥垫的厚度z可按下述方式进行计算。
换填垫层法案例计算分析
换填垫层法案例计算分析摘要：主要介绍换填垫层法的概念，适用范围，并结合具体工程进行垫层承载力计算和垫层下软弱土层的沉降变形验算。
关键词：垫层承载力计算；沉降变形验算1.引言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、煤渣、矿渣等材料分层充填，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。
2.适用范围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、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。
换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
3.工程案例本工程位于某市工业园，结构体系为轻型门式刚架结构，建筑高度10.0m，最大跨度为30.0m，柱距为8.0，基本风压为0.30KN/m2，本工程建筑抗震设防类别为丙类.抗震设防烈度为六度；设计基本加速度为0.05g，所在场地设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。
3.1、垫层承载力计算（1）根据岩土工程勘察报告，土层分布分别为：（1）素填土、（2）淤泥质粉质黏土、（3）黏土、（4）粉质黏土、（5）黏土。
（2）根据工程勘察报告，室外地面以下存在较厚软弱层（淤泥质粉质黏土），本层土工程性能差，力学强度低，承载力较低，不能作为持力层。
鉴于轻型门式刚架结构竖向轴力不大，本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层的承载力特征值fak=100Kpa，垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定。
（3）基础的尺寸为2600X2600，基础埋深为1.0m，砂垫层厚度为1.5m，竖向轴力标准值为286KN，砂垫层剖面示意图详图1。
满足规范要求。
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道路换填垫层法计算，看完之后秒懂！
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。