换填垫层法计算实例

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。

换填垫层法计算实例

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(Pk-Pc)]/(b+2ztgθ)=
99.91
kpa
独基垫层底面处附加压力标准值Pz=[bl(Pk-Pc)]/[(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）faz=fak+ηdγ[(d+z)-0.5]=
190
kpa
垫层底面处土自重压力标准值Pcz=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，碎石，矿渣
粉质粘土，粉煤灰
灰土
z/b
0.25
20
6
28
>=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
垫层计算
基础埋深d=

卵石土换填法及计算

重庆开县康园自行车厂厂房工程卵石换填垫层计算和处理方法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范围内），挖除素填土层及及局部的冲洪积层，换填厚的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≥）。

最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜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。

三、卵石垫层承载力特征值f ak 的确定由静载荷试验确定或由N120 超重型动力触探试验确定。

由灌水、灌砂法确定其压实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表确定：当压实系数在时，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+Pc≤z f az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 az-垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。

2、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=，基础及上覆土的平均重度γ =20kN/m3。

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。

卵石土换填法及计算

重庆开县康园自行车厂厂房工程卵石换填垫层计算和处理方法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范围内），挖除素填土层及及局部的冲洪积层，换填厚的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≥2mm）:中粗砂3（砾径2≥d≥）。

最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜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。

三、卵石垫层承载力特征值f ak的确定由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。

由灌水、灌砂法确定其压实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表确定：当压实系数在时，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 ≤f az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 az -垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。

2、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=，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m 3。

地基处理习题解答

地基处理习题解答1.某⼯程采⽤换填垫层法处理地基，基底宽度为10m ，基底下铺厚度2.0m 的灰⼟垫层，为了满⾜基础底⾯应⼒扩散要求，试求垫层底⾯宽度。

(12m)(解)z ／6＝2／10＝0.2，灰⼟028=θ垫层底⾯宽度2.某⼯程采⽤振冲法地基处理，填料为砂⼟，桩径0.6m ，等边三⾓形布桩，桩间距1.5m ，处理后桩间⼟地基承载⼒特征值kpa 120f ak =，试求复合地基承载⼒特征值。

(桩⼟应⼒⽐n ＝3)。

（kpa 8.154f spk =）3.⼀辆重车的总重⼒为300kN ，按横向分布两辆车，单辆车荷载分布长度5.6m ，荷载分布宽度5.5m ，如果将相应的车辆荷载换算成为底⾯积相同，重度为18.2kN ／m 3⼟柱的当量⾼度，试计算当量⾼度。

(h=1.07m)(解)⼀辆车的平均压⼒kpa 74.95.56.5300p =?=⼆辆车平均压⼒kpa 48.19274.9p =?=当量⾼度m h rh 07.1,48.19==4.某饱和黏⼟，厚H=6m ，压缩模量MPa E s5.1，地下⽔位和地⾯相齐，上⾯铺设80cm 砂垫层(r ＝18kN ／m 3)和设置塑料排⽔板，然后⽤80kPa ⼤⾯积真空预压3个⽉，固结度达85%，试求残余沉降(沉降修正系数取1.0，附加应⼒不随深度变化)。

(57mm)残余沉降5.某场地天然地基承载⼒特征值kpa 120f ak =，设计要求砂⽯桩法地基处理后复合地基承载⼒特征值达160kPa ，桩径0.9m ，桩间距1.5m ，试求砂⽯桩桩体单桩承载⼒特征值。

(261.8kpa)4．62某松散砂⼟地基，处理前现场测得砂⼟孔隙⽐e ＝0.81，砂⼟最⼤、最⼩孔隙⽐分别为0.9和0.6，采⽤砂⽯法处理地基，要求挤密后砂⼟地基相对密实度达到0.8，若桩径0.7m ，等边三⾓形布桩，试求砂⽯桩的间距(1.1=ζ)。

(s=2.54m)[解]砂⽯桩间距4．56某场地采⽤预压排⽔固结加固软⼟地基，软⼟厚6m ，软⼟层⾯和层底均为砂层，经⼀年时间，固结度达50％，试问经3年时间，地基⼟固结度能达多少?3年时地基⼟固结度达81％。

换填垫层法的概念施工技术与工程实例

换填垫层法的概念、施工技术与工程实例
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，
200～500
平板振动器
150～250
压实遍数 6～8 8～16 3～4 6～8 10 — —
为了保证有效压实深度，机械碾压速度控制范围为：平碾为2km/h；羊足碾3km/h；振动碾2km/h；振动压实机0.5km/h。
2）重锤夯实法
重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。
d s ——土粒相对密度； wop ——土的最优含水量。
（3）击实功
击实功是用击数来反映的，如用同一种土料，在同一含水线，从而得出以下结论。
•
1）对于同一种土，最优含水率和最大干密度随击实功
而变化；击实功愈大，得到的最优含水率愈小，相应的最大
1）粉煤灰材料粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出并被收尘
器收集的物质，其主要成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3等。粉煤灰颗粒尺寸变化范围大，从几百微米到几微米，比表面积一般
为2500～7000cm2/g，比重为2.01～2.22。我国根据粉煤灰的细度和烧失量将其分为三个等级： Ⅰ级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于12%，烧失量小于5%； Ⅱ级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于20%，烧失量小于8%； Ⅲ级粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余量小于45%，烧失量小于15%。

换填垫层法的EXCEL计算表格

换填垫层法的EXCEL计算表格换填垫层法的垫层设计一、材料的选择砂石粉质粘土灰土粉煤灰矿渣其他工业废渣土工合成材料二、垫层厚度(公式法)p z +p c z ≤f azp z =k 0p 0=k 0（p -γD )条形基础 p z =b (p -p 0)/(b +2z tan φ)=12.48矩形基础 p z =bL (p -p 0)/(b +2z tanφ)(L +2z tan φ)=p z +p c z =57.48≤f az =59所以垫层厚 z =1.5三、垫层宽度宽度定为 1.801、按公式计算b '≥b +2z tan φ≥ 2.532、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。

2.当0.25＜z /b ＜0.5，φ值可内插值求得。

当z≤1.2m当z＞1.2m2.53b. 参照垫层侧面图的承载力决定垫层宽度B 。

116 f 侧≥200kPa 200kPa ＞ f 侧≥120kPa f 侧＜120kPa1.7~3.8c. 按b z =b +2z /3决定宽度，且b z ≥b +0.6m 1.8≥ 1.4z ＞2m ，b z 适当加宽b z ≥b +1.4m ≥ 2.2垫层厚度一般可取b z ≥b +2.5z z=0.4图b z =b =B ≥b +（0~0.36）z B ≥b +（0.6~1.0）z B ≥b +（0.6~2.0）zb z =b +2z ta n φ =b'=b +2（300~400）mm =灰土取φ，φ图1 垫层厚度确定图3 垫层宽度B确定图2 垫层宽度确定。

卵石土换填法及计算

卵石土换填法及计算重庆开县康园自行车厂厂房工程卵石换填垫层计算和处理方法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≥2mm）: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。

三、卵石垫层承载力特征值f ak的确定由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。

由灌水、灌砂法确定其压实系数后，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 ≤f az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 az -垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。

2、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）

地基土压缩模量及变形模量计算方法

地基土变形模量及压缩模量计算方法1.工程实例某建筑物地基基础因天然地基承载力不能满足设计要求，故本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层材料采用级配良好的无侵蚀性碎石土材料，换填范围基础边每边扩出不小于1米，换填厚度不小于2.0m，压实系数不小于0.97，换填后地基承载力特征值不小于160kPa。

2.变形模量及压缩模量计算方法载荷试验的变形模量E0（MPa）和压缩模量ES（MPa），可按下式计算：①变形模量计算公式：EO =IO(1-u2)pd/s②压缩模量计算公式：ES =EO/[1-2u2/(1－u)]其中：EO—变形模量MPa；ES—压缩模量MPa；I-刚性承压板的变形系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886，矩形承压板当长宽比l/b=l.2 时，取0.809，当l/b= 2.0时，取0.626，其余可计算求得，但l/b不宜大于2；μ-土的泊松比（碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉质黏土取0.38，黏土取0.42）d-承压板直径（1平方米圆形承压板：d=0.565×2=1.13m；1平方米方形承压板：d=1m；2平方米圆形承压板：d=0.8×2=1.6m；2平方方形：d=1.415m）p-p-s曲线线性段的压力（kPa）s-与p对应的沉降（mm）3.变形模量及压缩模量计算过程依据地基静载试验得出地基承载力特征160kPa对应沉降量s为7.5mm；故该试验点变形模量及压缩模量分别为：①变形模量E O =IO(1-u2)pd/s=[0.785（1-0.27×0.27）×160kPa×1.13m]/7.5mm=17.544MPa；②压缩模量E S =EO/[1-2u2/(1－u)]=17.544MPa/[（1-2×0.27×0.27）/（1-0.27）]=14.993MPa。

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。

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

地基处理(换土垫层法工程实例)第10讲

（3）深向分布 • 图10-5(a)为本工程动探击数随深度变化的典型线，主旋律是随深度增加而增加，达到最大值后，又随深度增加而减小，收敛较快。 • 实际的曲线因施工因素而复杂化，如图10-5(b)、(c)；图10-5(d)则是围压很低的角部点曲线。 • 由于垫层顶部上覆压力很小，故垫层表面均有约0.4m 厚不易密实，大多较松。动探试验也易产生隆起破坏，击数变小。
17
图10-5 典型动探曲线
二、碎石（砂石）垫层的强度分布规律
3. 原因分析
• 客观条件：换填垫层是因为原地基土不能或不适于承载结构物。绝大多数情况下，垫层的四周也是些低强度的土体，下面土体的强度也低于垫层的设计强度，上面更是临空面。因此，周围压力低是垫层工作的客观条件，而垫层体中心附近条件最好。在施加同等机械重量、速度、遍数作用下，使之密实的效果就会由中心向周围减弱，因而平向和深向上部表现出由中心向边沿渐低的强度分布规律。
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二、碎石（砂石）垫层的强度分布规律
1. 工程概况
• 本工程有7栋6层住宅楼。建筑场地上部为1．0～5.0m
厚松散的、以生活垃圾为主的杂填土；其下为粉土和粉质黏土，承载力标准值90—130kPa。地下水位 3.0m。
• 在先期经过管井降水，挖除杂填土后，碎石垫层用总重40t载重汽车直接进入基坑卸料。垫层外扩2.5m，长 36～60m，宽17～20m，厚1.2～3.2m，碎石粒径2～ 4cm，分层(步)用13t铲车和16t推土机推平并碾压一遍。第一步厚50cm，其余每步30cm，最后至要求高程，用30t振动轧道机碾压两个来回。设计承载力标准值200kPa。
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二、碎石（砂石）垫层的强度分布规律
• 人为因素：实际达到的碾压遍数是影响垫层强度分布的人为因素。料车的运载通道路径，压实机械的调车

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。

换填垫层的例题与讲解

换填垫层法第三讲地基处理技术---换填垫层法、预压法3.1 换填垫层法3.1.1 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。

3.1.2 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。

3.1.3 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。

(4)防止冻胀。

由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。

地基处理(换土垫层法工程实例)第10讲

一、换土垫层法工程实例
（3）效果及评价
1) 建筑物变形实测沉降量约20cm，纵向相对弯曲值0.0008，均未超过《上海市地基基础设计规范》(1975)规定的容许沉降量和实测相对弯曲最大值。 2) 由于十字条形基础和砂垫层处理都起到了均匀传递和扩散压力的作用，还改善了暗浜(浜底淤泥未挖除)内冲填土的排水固结条件。冲填土和淤泥在承受上部结构荷载后，孔隙水压力增大，并通过砂垫层排水，同时将应力传递给土粒。当颗粒间应力大于土的抗剪强度时，土粒发生相对运动，土层逐渐固结，强度随之提高。 3) 浜底淤泥的存在，致使井点降水效果受到限制，影响冲填土固结和天然地基承载力的提高，并给地基处理带来 9 不少困难。
二、碎石（砂石）垫层的强度分布规律
• 碎石垫层检测的目的是评价其均匀性；同时提出承载能力的建议。检测采用的重型动探边角试验点，距垫层边2.0m，间距10m左右。所有点要求穿过碎石垫层不小于0.5m，个别点在连续3个以上特大值击数时终止试验。 • 碎石垫层的承载力标准值由经验公式： • fk=24N63.5+60（kPa）确定，式中N63.5为动探击数平均值。除角部外，一般均超过了200kPa。动探完毕后，所作的三点静载试验承载力对比，结果基本一致，上式是偏安全的。设计按动探确定的承载力设计。
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一、换土垫层法工程实例
表10-1 地基土分层及主要物理力学指标
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一、换土垫层法工程实例 3. 设计与施工概况
（1）设计方案比较 1) 如落深基础至淤泥质亚粘土层内，需挖土4m，因此地下水位高，且浜底淤泥渗透性差，采用井点降水效果不佳，施工困难。 2) 不挖土，打20cmX20cm的钢筋混凝土短桩，桩长58m，单桩承载力只有50-80kN。因冲填土尚未完全固结，需做架空室内地板，增加了造价。 3) 如采用表面压实法处理，可使地下水位高的砂性冲填土发生液化。 4) 用砂垫层置换部分冲填土，辅以井点降水，并适当降低基底压力。最后设计采用第4)种方案，并控制基底压力为74kPa。