换填承载力计算
基底换填计算
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。
碎石换填承载力计算
碎石换填承载力计算
碎石换填是一种常见的地基处理方法，用于增加地基的承载力。
在进行碎石换填承载力计算时，需要考虑多个因素。
首先，需要考
虑碎石的颗粒大小和形状，因为这些因素会影响填土的密实性和排
水性能。
其次，需要考虑填土层的厚度和覆盖范围，因为这些因素
会影响地基的承载能力。
此外，还需要考虑地基原有的土壤类型和
承载能力，以及碎石换填后的整体地基结构稳定性。
在进行承载力
计算时，通常会使用相关的地基工程计算方法和软件，如有限元分
析等工具来进行模拟和计算。
另外，还需要考虑地基处理的成本和
施工可行性等因素，以便进行综合评估和决策。
总之，碎石换填承
载力计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑材料特性、结构稳
定性、施工成本等多个方面的因素。
龙门吊基础计算
28m/120吨跨龙门吊基础计算龙门吊基础按照宽度0.8m，高0.6m条形基础计算，换填0.5m 深，1.5m宽卵石土，根据地质报告，地基承载力按100 kPa。
（1）换填地基承载力计算根据midas建模，各个内力如下：计算出地基反力为81KN，则：基础底面最大的竖向压应力为：Pkmax=81/0.5x0.8=202.5kPa采用换填法地基，换填材料采用卵石土，换填后压实系数λ>0.97地基承载力特征值大于200 kPa，换填深度为1.5m，厚度0.8m，基础埋深0.6m，扩散角θ=30°耕植图的天然重度按18kN/m3计算，基底土自重压力为：Pz=b(Pk – Pc)/(b+2ztanθ)=0.8x(202.5-18x0.6)/(0.8+2x1.5 tan30)=60.58 kPaPcz=18x1.5=27kPa垫层地面进行深度修正后的承载力特征值：as = ƒak+ηdγm（d-0.5）=100+1x18x（1.5-0.5）=118 kPaPz+Pcz=60.58+27=87.58 kPa<ƒa=118 kPa因此地基处理换填深度为1.5m，换填厚度为0.8m，基础埋深0.6m 的卵石土满足要求，要求换填压实系数λ>0.97，换填宽度为b’=b+2ztanθ= 0.8+2x1.5 tan30=2.5m.（2）基础配筋计算1）抗弯钢筋根据表中最大弯矩，基础截面底部配置二级钢HRB335级7Ф22,顶部配置4Ф22,相对界限受压区高度：ζb=β1/(1+ƒz/Esξcu)=0.8/(1+300/200000x0.00355)=0.56混凝土保护层厚度30mm，受压钢筋和受拉钢筋到截面边缘的距离：as=a’s=30+10=40mmAs=2659.58mm2 A’s=1519.76mm2Ho=600-50=550mm根据力的平衡方程：a1 ƒcbx= ƒyAs- ƒ’yA’s求得x=29.89mm<ζb Ho=0.56x550=308mmx< 2as =80mmρ= As/b Ho=0.00265958/0.8x0.55=0.604%>ρmin=0.2%该截面可以承受的正弯矩值M= ƒyAs（h- as-a’s）=300x1000x0.00265958x（0.55-2x0.04）=375 KN.m>300 KN.m 由于基础顶部钢筋少于基础底部钢筋，顶部受弯承载力为：M= ƒyA’s（h- as-a’s）=300x1000x0.00151976x（0.55-2x0.04）=214.29 KN.m>137.8 KN.m基础满足抗弯要求。
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。
地基承载力计算公式
地基承载力计算公式的说明:f=fk+ηbγ(b-3)+ηdγο(d-0.5)fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m2）ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数b－－基础宽度（m）d——基础埋置深度（m）γ－－基底下底重度（kN/m3）γ0——基底上底平均重度（kN/m3）地基的处理方法利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：1）淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；2）冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。
局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。
在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。
地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。
对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。
经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。
对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。
结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值；根据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地基变形允许值合理提出设计要求。
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。
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砂垫层底部实测地基土的承载力[
σ](kPa)
K 1基础底面长度a(m)
基础底面宽度b(m) 2.2设计要求的基底承载力(kPa)
换填深度hs(m)
换填材料的扩散角(度)45基础底面的埋置深度h（m）
砂砾垫层顶面以上回填土容重γ(kN/m)
换填材料容重γs(kN/m)18换填后垫层底面压应力(kPa)
矩形基础换填砂垫层的长度A(m)30.4换填深度是否满足设计要求矩形基础换填砂垫层的宽度B(m) 6.618026250 软土地基上的砂垫层厚度,一般是根据垫层底部软土层的容许承载力决定。
应使垫层传给软土层的压力不超过软土层顶部的容许承载力，一般不大于3m，由公式σH =σ'H +γh+γs h s 求出。
砾垫层的厚度通过现场实测地基承载力[σ]后，经σH ≤[σ]计算确定。
满足2.21.418178.57基底换填承载力计算。