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
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
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。
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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
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+2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]=
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。
垫层计算
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：fak=
100
kpa
地基承载力深度修正系数：ηd=
2
基底平均压力标准值（包括基础自重）Pk=
180
kpa
基底处土自重压力标准值Pc=dγ=
28.8
4.垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300