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。

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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？
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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
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（２）确定接假想条形基础算出的垫层厚
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某三层建筑物独立柱基础（见图１），轴
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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。

02030307换填垫层法

换填垫层法
换土法（换填垫层法）
1.换土法的适用范围当建筑物的地基土为软弱土、不均匀土、湿陷性土、
膨胀土、冻胀土等，不能满足上部结构对地基强度和变形的要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，常采用换土法（也称为换填垫层法）处理。即：将基础下一定范围内的土层挖去，然后换填密度大、强度高的砂、碎石、灰土、素土，以及粉煤灰、矿渣等性能稳定、无侵蚀性的材料，并分层夯（振、压）实至设计要求的密实度。
适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土地基的处理
适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基的处理，也可用于膨胀土地基处理
粉煤灰垫层
用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑，粉煤灰垫层在地下水位以下时，其强度降低幅度在30％左右
矿渣垫层
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和场地平整，铁路、道路地基等；但不得用于受酸性或碱性废水影响的地基处理
换土法的处理深度通常控制在3m以内时较为经济合理。
换填法适用于处理淤泥、淤泥质土、湿陷性土、膨胀
土、冻胀土、素填土、杂填土以及暗沟、暗塘、古井、古
墓或拆除旧基础后的坑穴等浅层地基处理。对于承受振动荷载的地基，不应选择换填垫层法进行处理。
根据换填材料的不同，可将换土分为砂石（砂砾、碎卵
石）垫层、土垫层（素土、灰土）、粉煤灰垫层、矿渣垫层等，其适用范围见表。
表1 换土的适用范围
换土种类砂石（砂砾、碎卵石）
垫层
土垫层
素土垫层灰土垫层
Байду номын сангаас
适用范围
适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理；不宜用于湿陷性黄土地基，也不适宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理；可有条件地用于膨胀土地基；砂垫层不宜用于有地下水且流速快、流量大的地基处理；不宜采用粉细砂作垫层

换填垫层法(建筑土木)

换填垫层法2—1 概述换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。

当在建筑范围内上层软弱土较薄，则可采用全部置换处理。

对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱土层在荷载下的长期变形依然很大。

例如，对较深厚的淤泥或淤泥质土类软弱地基，采用垫层仅置换上层软土后，通常可提高持力层的承载力，但不能解决由于深层土质软弱而造成地基变形量大对上部建筑物产生的有害影响；或者对于体形复杂、整体刚度差、或对差异变形敏感的建筑，均不应采用浅层局部置换的处理方法。

对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、大古墓或拆除旧基础后的坑穴，均可采用换填法进行地基处理。

在这种局部的换填处理中，保持建筑地基整体变形均匀是换填应遵循的最基本原则。

开挖基坑后，利用分层回填夯压，也可处理较深的软弱土层。

但换填基坑过深，常因地下水位高，需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或边坡需要支护；因此易引起邻近地面、管网、道路与建筑的沉降变形破坏；再则施工土方量大、弃土多等因素，常使处理工程费用增高、工期拖长、对环境的影响增大等。

因此，换填法的处理深度通常控制在3m以内较为合理。

大面积填土产生的大范围地面荷载影响深度较深，地基压缩变形量大，变形延续时间长，与换填垫层法浅层处理地基的特点不同，因而大面积填土地基的设计施工应另行按国家现行有关规范执行。

换填垫层法常用厂处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

采用换填垫层全部置换厚度不大的软弱土层，可取得良好的效果；对于轻型建筑、地坪、道路或堆场，采用换填垫层处理上层部分软弱土时，由于传递到下卧层顶面的附加应力很小，也可取得较好的效果。

但对于结构刚度差、体形复杂、荷重较大的建筑，巾于附加荷载对下的影响较大，如仅换填软弱土层的上部，地基仍将产牛较大的变形及不均匀变形；仍有可能对建筑造成破坏。

在我国东南沿海软土地区，许多工程实践经验或教训表明，采用换填垫层时，必须考虑建筑体形、荷载分布、结构刚度等因素对建筑物的影响，对于深厚软弱土层，不应采用局部换填垫层法处理地基。

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=