换土垫层法计算说明书

武汉工程大学

课程设计（学年论文）

说明书

课题名称：换土垫层法地基处理设计

学生学号：**********

专业班级：建筑工程02班

学生姓名：**

学生成绩：

指导教师：***

课题工作时间：至

武汉工程大学教务处

填写说明：

1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。

2. 表中第一、二、三在在课程设计（学年论文）开始前填写，第四、五、六项在课程设计（学年论文）完成后填写。

3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。

换土垫层法地基处理设计

一． 地基处理方案论证

由于建筑地基大部分在暗区浜域，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，由于暗浜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而采用砂垫层处理，置换暗浜填土，则即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． 计算垫层的厚度

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，重新在验算，直到满足要求为止。

由于暗浜深度为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 ／m 2。

① 基础地面的平均压力P k ： k P =

()Kpa b 6.1325.08.9208.0203

.1145

bd F A G F G =⨯-+⨯+=+=+γ ② 基础底面处土的自重压力c P ：

Pc ＝18.5×0.8＋﹙18.5－9.8﹚×0.5＝19.2Kpa ③ 垫层底面处土的自重压力cz P ：

cz P ＝18.5×0.8＋﹙18.5－9.8﹚×2.0＝32.2Kpa

④ 计算垫层底面处的附加压力Z P ：﹙对于条形基础，可按压力扩散角的方

法进行﹚ 由15.13

.15

.1h ==b s

﹥0.5

表3.11，压力扩散角（°） θ

注：l 当＜0.25，除灰土取＝28°外，其余材料均取＝0°，必要时，宜由试验确定；

2 当0.25＜＜0.5 时，O 值可内插求得。

经查表得θ＝30° ()()Kpa z b P P b c k 7.4830tan 5.123.12.196.1323.1tan 2P z =⨯⨯+-⨯=+-=

θ 下卧层地基承载力设计值f ：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：

()()()

8

.25.08.28.05.1828.95.180.1685.00-⨯⨯+⨯-⨯+=-++=z d f f d ak az γη

=94.5Kpa

下卧层承载力验算：砂垫层厚度为Z 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卧层地基承载力的要求即： cz Z P P +＝48.7＋32.2＝80.9Kpa ＜az f ＝94.5Kpa 满足设计要求，故砂垫层厚度为1.5 m 。

三． 确定砂垫层的宽度

砂垫层的宽度按压力扩散角的方法进行，即：b ′＝b ＋z 2θtan ＝

⨯⨯+5.123.1θtan ＝3.0m

四． 沉降计算

换土垫层后的建筑物 地基沉降由垫层自由的变形量和 下卧层的变形量两部分所构成，其中垫层自由的变形量S 1：

S

k k E Z P P S ⎪⎭⎫

⎝

⎛+=21α

其中对于条形基础，压力扩散系数α：

α＝

429.030

tan 5.123.13

.1tan 2=⨯⨯+=+

θZ b b ①砂垫层压缩模量Es ，取Mpa 20，则砂垫层自身的变形 S 1为 ：

S

k k E Z P P S ⎪⎭⎫

⎝

⎛+=21α

＝33

1020103.126

.132429.06.132⨯⨯⨯⨯+ =6.16mm

②下卧层土的变形量S2，可按分层总和法规范修正公 计算：

S 2=S 's ϕ=⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--

---=∑1110i i i i n

i si s Z Z E P ααϕ 垫层底面处的附加压力P 0=P z =48.7Kpa ，因而，可计算i S '∆： Z=0～2m （第二层土）：

i

S '∆=()mm Z Z E P i i i i i 4.343672.1287.37.48110=⨯=⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--

---αα Z=2～7.7m （第三层土）：

i

S '∆=()672.312268.60.773.127.48110⨯-⨯=⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-----i i i i i Z Z E P αα =47.8mm

下卧层土的变形量S 2的具体计算结果见表2，表 3

确定Zn ：

由表3知，Z=13m 深度范围内的计算变形量

∑'∆S =99mm ，相应于

Z=12.4~13m 的土层的计算量2.1／99=0.0021≦0.025，满足要求，故可确定地基变形量的计算深度Zn=13m 。

确定s ϕ：

由公式∑∑∆=

n i

si

i

i i

E

A A

/E n

s _

确定Zn 的深度范围内的压缩模量的当量值s _

E ：

sn

n n n n s s E Z Z P E Z Z P E Z P ⎪⎭⎫ ⎝

⎛-++⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=--

-------

-110211*********n n 0S _

..........00Z P E αααααααα =

⎪

⎭⎫ ⎝⎛+++++⨯93.10830.093.10442.093.13400.0.093.14473.013.23595.287

.37492.17.48023

.57.48

=2.5Mpa