换土垫层法计算说明书
换填垫层计算书
换填垫层法计算书依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)4 换填垫层法。
一. 参数信息上部结构传至基础顶面的竖荷载 F=1000kN/m；基底以上填土的平均重度=17kN/m3；基础与填土的平均重度0=20kN/m3；基础类型: 矩形基础, 基础截面长度 l=8m,宽度 b=4m；基础埋深 H d=2.5m；考虑相邻基础影响,相邻基础的距离 D=2.1m；换垫层材料重度:17kN/m3；压缩模量:25MPa；承载力特征值:180kPa，垫层厚度:.5m。
垫层底面处地基承载力特征值 f ak=225kPa；基础宽度对地基承载力的修正系数ηb=.15；埋深对地基承载力的修正系数ηd=1.4。
土层参数：──────────────────────────────────序号土层厚度h i(m) 重度i(kN/m3) 压缩模量E i(MPa)──────────────────────────────────1 1.5 18.8 13.3──────────────────────────────────2 6 18.3 5.85──────────────────────────────────二. 垫层厚度验算1.厚度验算原理：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 p z──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: 矩形基础：p cz──垫层底面处土的自重压力值(kPa)；f az──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；p k──相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压值(kPa)；p c──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。
2.荷载计算基础底面压力 p k=(F+G)/b=(1000+4.00×2.50×20.00)/4.00=300.00kN/m2基础底面处土自重的压力 p c=d=17×2.5=42.5kN/m2。
地基处理之换土垫层法(内容丰富)[详细]
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处理。
压实原理及压实参数
• 土的压实机理
人们很早就用土
作为建筑材料，
d d
而且知道要把松
土击实。公元前 200多年，我国
秦朝修筑驰实
（行车大道），
就有用“铁锥筑
土坚实”的记载，
说明那时人们已
砂（砂石、碎石）垫层
砂（碎石、砂石）垫层的设计
设计要求： 既要求有足够的厚度以置换可能被剪
切破坏的软弱土层，又要求有足够的宽度 以防止砂垫层向两侧挤出。
注意
排水砂垫层不同于置换垫层，前 者主要在基础底面设置厚度为 30cm的砂（或砂石、碎石）垫层， 以利于软土层的排水固结
（砂石、碎石）垫层
砂垫层的厚度设计
砂（砂石、碎石垫层）
• 砂（砂石、碎石）垫层质量检验
垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层 的压实系数符合设计要求后铺上层土。
检验方法有：环刀法、贯入仪、静力触探、轻 型动力触探或标准贯入试验检验；另对砂石垫 层也可用重型动力触探检验，并均应能过现场 试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检 验垫层的施工质量。压实系数也可用环刀法， 灌砂法等。
击实功能的影响 对同一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度也小，最 优含水率大；压实功能大，则能达到的最大干密度也大，最 优含水率小
压实原理及压实参数
施工现场如何控制压实程度？
压实度
c
d d max
现场施工的土料，土块大小不一，含 水量和铺填厚度又很难控制均匀，因此实 际压实土的均质性较差，固对现场土的压 实，应以压实系数来进行检验。
粉煤灰垫层
换土垫层法
A 换土垫层法承载力计算A.1 已知条件： A.1.1 基础参数：基础长度l （y 向，条形基础取1m ），基础宽度b （x 向），基础自重及其上覆土容重20kN /m 3。
A.1.2 荷载参数：标准组合轴力F k （kN ），绕x 轴标准组合弯矩M kx （kN ·m ，条基取0），绕y 轴标准组合弯矩M ky （kN ·m ）。
A.1.3 垫层参数：垫层厚度z （m ），垫层材料，压力扩散角θ：A.1.4 土层参数：室内外高差△d ，基底埋深d ，基底以上原状土加权平均重度m γ（地下水位超过基础底面时取浮重度，且按水位分层计算），基底至垫层底面各土层加权平均重度z γ（地下水位超过垫层顶面时取浮重度，且按水位分层计算），垫层底面土层承载力特征值f azk （kP a ）。
A.1.5 基底尺寸未知时，先计算基底尺寸l 、b ：确定基础底面积、埋深时：0.0b η=， 1.0d η=（P7第3.0.4条）。
垫层承载力特征值f ak（kP a ），题中未能给出时，可大致取砂石类150 kP a 、灰土200 kP a 。
修正后的垫层载力特征值 f a = f ak +γm (d －0.50)。
条形基础取l ＝1m ，仅计算b 向，轴心受压：20(0.5)ka F bl f d d =-+∆；偏心受压：令20(0.5)k A F d d =++∆，2.4ab lf =6kx kM b e F =≤）。
矩形基础偏心受压假设l ＝1.2m 后，按两个方向分别计算。
A.2 垫层底面承载力验算：A.2.1 基础底面（垫层表面）的附加压力：基础及其上覆土自重压应力：G k = 20(d ＋0.5△d ) ，△d —室内外高差，d —基底埋深。
矩形基础基底压应力：轴心受压k k k F p G bl=+；偏心受压2266ky k kx k k M F M p G bllbl b=+++。
换填垫层法计算实例
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
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
kp
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]=
垫层计算
基础埋深d=
1.6
m
垫层厚度z=
1.4
换土垫层法
Hale Waihona Puke 4.2 换土垫层法4.2.2 设计 设计 4.2.2
4.2 换土垫层法
1.垫层的设计原则
足够的厚度以置换可能受剪破坏的软弱土层； 足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出； 设计垫层为排水垫层。
2.垫层材料选用
因地制宜，根据工程的具体条件合理选用。 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处理1～4m厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的2：8或3：7灰土。垫层强度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按2：8或3：7体积比加适当水拌和均匀后 分层夯实。其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土。
ch4 置换
4.2.2 设计 设计 4.2.2
4.2 换土垫层法
以满足基础底面压力扩散和不破坏垫层侧面土质为原则进行设计。 对条形基础，铺设宽度 B b 2 z tan 垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上，按当开挖 基坑经验放坡。
3.垫层的铺设范围
4.确定垫层厚度
据垫层底面下卧层的地基承载力确定：
pz pcz f az
一般情况下，垫层的厚度不宜大于3m，太厚则施工困难；也不宜小于0.5m， 太簿则换土垫层的作用不显著。
5.沉降验算
分层总和法计算沉降量，垫层模量见表4-2-2
ch4 置换
4.2.3 施工 施工 4.2.3
4.2 换土垫层法
开挖换土：注意避免坑底土层扰动，用干挖法。 铺填垫层：选用适宜的施工机械，分层铺填，分层密实。
4.2.1 加固机理和适用范围 加固机理和适用范围 4.2.1
换土垫层法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 后分层填入强度高、压缩性好的岩土材料，如砂、碎石、灰土等性能稳定和 无侵蚀性的材料，碾压或振密至要求的密实度。 加固机理：通过垫层将上部荷载扩散传到垫层下卧层地基中，以满足提高 地基承载力和减少沉降的要求。 适用范围：软弱土层分 布在浅层且较薄的各类不良 地基的处理。 材料分类：砂垫层、碎石 垫层、素土垫层、干渣垫层和 粉煤灰垫层。
第四节换土垫层法第五节排水固结预压法
第五节排水固结预压法
4.稳定性分析 4.稳定性分析 由于地基土在预压荷载作用下可能失稳破 因此， 坏，因此，预压加载过程中必须验算每 级荷载下地基的稳定性。 级荷载下地基的稳定性。 进行稳定性分析时， 进行稳定性分析时，通常假定地基的滑动 面为圆筒面，可采用圆弧法（条分法） 面为圆筒面，可采用圆弧法（条分法） 进行分析。 进行分析。
& qi α Ut = ∑ [(Ti − Ti −1 ) − e β ∆ i =1 ∑ p
n
βt
(e βTi − e βTi −1 )]
考虑井阻和涂抹的影响，瞬时加载条件下， 考虑井阻和涂抹的影响，瞬时加载条件下， 固结时间t 固结时间t时竖井地基径向排水平均固结 8C 度可按下式计算： 度可按下式计算： − t
σ z + σ cz ≤ f az b( pk − pc ) σ =
z
b + 2z tan θ
lb( pk − pc ) σz = (b + 2 z tan θ )(l + 2 z tan θ )
第四节 换土垫层法
压力扩散角θ
z/b
换填材料 中砂、粗砂、砾砂、圆 粉质粘土、粉 粉质粘土、 中砂、粗砂、砾砂、 角砾、石屑、 砾、角砾、石屑、 煤灰 卵石、碎石、 卵石、碎石、矿渣 0.25 ≥0.5 20° 20° 30° 30° 6° 23° 23° 灰土
第五节排水固结预压法
3.排水过程中地基强度增长值的推算 在预压荷载作用下，地基土在某一时刻t的 抗剪强度τft为:
τ ft = τ f 0 + ∆σ zU t tan φcu
τf0——地基中某点在加荷前的天然土抗
剪强度，kPa。其值可由十字板剪切试验 测定； Δσz——预压荷载引起的该点附加竖向压 力； Ut——该点土的固结度
课程设计计算书-换土垫层法
通过三维模型或实体模型展示换土垫层法的施工效果，使观众更加直 观地了解设计成果。
设计成果评价
创新性评价
评价设计成果是否具有创新性，是否采用了 新的设计理念、方法或技术。
实用性评价
评价设计成果是否符合实际需求，是否能够 在实际工程中应用。
可靠性评价
评价设计成果的可靠性，包括结构安全性、 稳定性等方面的评估。
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根据工程地质勘察报告和建筑物荷载 要求，选择合适的垫层材料和厚度， 进行换土垫层法的设计计算。
设计要求
确保换土垫层后的地基承载力满足建 筑物荷载要求；控制地基沉降量在允 许范围内；保证垫层材料的强度和稳 定性。
02 场地工程地质条件分析
场地地形地貌
场地地形
描述场地地形起伏、高程变化、地貌类型（如山 地、丘陵、平原等）。
检验验收
对完成的换土垫层进行检验验收，确保施 工质量符合要求。
测量放线
根据设计图纸，在场地内放出换土垫层的 边线和控制点。
垫层施工
按照设计要求，在开挖后的基坑底部铺设 砂、碎石、素土等垫层材料，并使用压路 机进行压实。
挖掘土方
使用挖掘机进行土方开挖，将不符合要求 的土层挖除。
施工注意事项
安全第一
在施工过程中，要严格遵守安全操作规程，确保 人员和设备安全。
换土垫层法简介
换土垫层法是一种地基处理方法，通过挖除基础底面下一定范围内的软弱土层， 然后回填强度较高、压缩性较低的砂、碎石、素土等材料，并分层夯实至设计要 求的密实度，作为地基的持力层。
换土垫层法适用于浅层地基处理，可有效提高地基承载力，减小沉降量，加速软 弱土层的排水固结。
换土垫层法地基处理工程课程设计计算书范本
邮电与信息工程学院岩土工程课程设计计算书课题名称：换土垫层法设计学生学号：0944510108专业班级：09建筑工程技术01班学生姓名：李宜学生成绩：指导教师：张晓敏换土垫层法地基处理工程课程设计计算书一、地基处理方案论证由于建筑地基大部分在暗滨区域,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,由于暗滨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,故采用砂垫层处理,置换暗滨填土,则既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 ,重新再验算,直到满足要求为止.由于暗滨深度为2.8米,基础埋深d=1.3米,因此砂垫层厚度假设为1.5米,其干密度要求大于1.6t/米21．计算基础底面平均压力P k:基础自重和基础以上的土重G k=γG Ad-γw Ah w=20×1.3×1.3—9.8×1.3×(1.3—0.5)=27.3kN故荷载效应标准组合时,基础底面平均压力P k=(F k+G k)/A=(145+27.3)÷1.3=132.6kPa2．计算基础底面处土的自重压力P c:P c=∑γi h i=18.5×0.8+(18.5—9.8)×0.5=19.2kPa3．计算垫层底面处土的自重压力P cz:P cz=∑γi h i=(18.6—9.8)×2.0+18.5×0.8=32.2kPa:4．计算垫层底面处的附加压力Pz由砂石垫层厚度 z=1.5米,基础宽b=1.3米,得z/b=1.5/1.3=1.15＞0.5取压力扩散角θ=30°,则垫层底面处的 附加应力P z =b(P K —P C )/(b+2ztan θ)=1.3×(132.6—19.2)/(1.3+2×1.5×tan30°) =40.87kPa5．计算下卧层地基承载力设计值由表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： f az =f ak +ηb γ(b —3)+ ηd γ米(d+z —0.5)=68+0+1×[(18.5—9.8)×2+18.5×0.8×(2.8—0.5)]/2.8=94.5kPa 6．下卧层承载力验算垫层的 厚度 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 于下卧层地基承载力的 要求,即：P z + P cz =48.7+32.2=80.9＜f az =94.5kPa,满足设计要求故砂石垫层厚度 取1.5米四、确定垫层宽度垫层的 宽度 除要满足应力扩散的 要求外,还应防止垫层向两边挤动.如果垫层宽度 不足,四周侧面土质又较软弱时,垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中,使基础沉降增大 .宽度 计算通常可按扩散角法.b ’=b+2ztan θ=1.3+2×1.5×tan30°=3.0米,按1:1.5边坡开挖五、沉降计算换土垫层后建筑物的 地基沉降由垫层自身的 变形量s 1和下卧层的 变形量s 2两部分组成,其中：sE hP P s 2)(1α+=式中 h —砂垫层厚度 (米).对条形基础,压力扩散系数α可按下式计算： θαhtg b b2+==1.3/(1.3+2×1.5×tan30°)=0.429(1)对砂垫层压缩模量E s 可取20米Pa,则砂垫层自身的 变形S 1为：sE hP P s2)(1α+==(132.6+0.429×132.6)×1.3×103/(2×20×103)=6.16米米(2)下卧层土的 变形量s 2可按分层总合法分层总和法规范修正公式计算,S 2=S 's ϕ=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=∑1110i i i i ni si s Z Z E P ααϕ 垫层底面处的 附加压力P 0=P z =48.7,因而,可计算i S '∆： Z=0～2米(第二层土)：iS '∆=()m m Z Z E P i i i i i4.343672.1287.37.48110=⨯=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----αα Z=2～7.7米(第三层土)：iS '∆=()672.312268.60.773.127.48110⨯-⨯=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----i i i i iZ Z E P αα=47.8米米确定Zn ：由表2知,Z=13米深度 范围内的 计算变形量∑'∆S =99米米,相应于Z=12.4~13米的 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=13米. 确定s ϕ：由公式∑∑∆=n isiii iEA A/E ns _确定Zn 的 深度 范围内的 压缩模量的 当量值s _E ：snn 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=2.5米pa表1： 下卧层土的 变形量S 2的 计算结果(一)查表6-4(土力学教材)P 0≦0.75f ak 的 1.1s =ϕ,因而地基的 沉降量S 2： ⨯='∆=∑=1.1S S 1i S 2ni ϕ99=108.9米米所以综上地基的 最终沉降量：S=115.1mm 6.2108.9S S 21=+=+'﹤[]mm S 200=六、施工设计1．垫层材料垫层材料为砂石垫层,应选用级配良好,质地坚硬的 中砂材料,材料中不得含有植物质残体、垃圾等杂物质,且含泥量不超过5％(排水砂石垫层不应超过3％),该垫层的 总厚度 为1.5米 2．施工机具垫层施工应根据不同的 换填材料选择合适的 机具,此工程中为砂石垫层,宜采用平板振动器、蛙式夯、平碾或插入式振动器3．含水量要求为获得最佳夯实效果,宜采用垫层材料的 最优含水量,作为施工的 控制含水量.对于砂石垫层,当使用平板振动器时,含水量可取15％~20％;当使用平碾或挖夯时,含水量可取8%~12%;当使用插入式振动器时,砂石材料则宜为饱和.4．分层厚度砂石垫层的 分层铺填厚度 以及每层压实的 遍数宜根据垫层材料、施工机械设备及设计要求等通过现场试验确定.一般情况下垫层的 分层厚度 可取200~300米米,在不具备试验条件的 场合可按下表选用：5.垫层施工基坑开挖时应避免坑底上层受扰动,可保留约200米米厚的土层暂不挖去,侍铺填垫层前再挖至设计标高.严禁扰动垫层下的软弱土层,防止其被践踏.受冻或受水浸泡.在碎石或卵石垫层底部宜设置150～300米米厚的砂垫层或铺一层土工织物,以防止软弱土层表面的局部破坏,同时必须防止基坑边坡坍土混入垫层.换填垫层施工应注意基坑排水,除采用水撼法施工砂垫层外,不得在浸水条件下施工,必要时应采用降低地下水位的措施.垫层竣工验收合格后,应及时进行基础施工与基坑回填七、质量控制与检验砂垫层的质量必须分层控制及检验,并且以满足设计要求的最小密度控制为标准.质量的检验方法主要有环刀法和贯入测定法;另外对于垫层的填筑工程竣工质量验收还可用：动测法、静立触探法和标准贯入法等其中的一种方法检验.垫层底面应铺设在同一标高上,各分层搭接的位置应错开0.5—1.0米,施工时应按先深后浅的顺序进行.垫层施工前应验槽,浮土应清除,边坡必须稳定,如发现孔、洞、沟、穴或软弱土层,应挖除后填实.在本工程中的砂垫层中,对于中砂,要求最小干密度;对于粗砂,要求最小干密度;检查施工过程中的各项测试数据和施工记录,不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施.采用环刀法检验垫层的施丁质量时,取样点应位于每层厚度的2/3 深度处.检验点数量,对大基坑每50～100米2 不应少于1 个检验点;对基槽每10～20米不应少于1 个点;每个独立柱基不应少于1 个点.采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时, 每分层检验点的间距应小于4米.垫层的施工质量检验必须分层进行.应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土.竣工验收承载力检验的数量,应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定,对于简单场地上的一般建筑物,每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3 点; 对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数.强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%,且不应少于3 点.八、主要参考文献1．郑俊杰．地基处理技术．武汉：华中科技大学出版社,2004;2．叶书麟,叶观宝．地基处理．北京：中国建筑工业出版社,2003;3．袁聚云等．土木工程专业毕业设计指南(岩土工程分册)．北京：中国水利水电出版社,1999;4．《地基处理》编写委员会．地基处理手册．北京：中国建筑工业出版社,2000;5．中华人民共和国行业标准．建筑地基处理技术规范(JGJ79－2002)．北京：中国建筑工业出版社,2000;6．湖北省地方标准．建筑地基基础技术规范(DB42/242－2003);7．祝龙根等．地基基础测试新技术．北京：机械工业出版社,2002;8．地基与基础工程新技术实用手册;9．龚晓南．地基处理新技术．西安：陕西科学技术出版社,1997;10．周景星等．基础工程．北京：清华大学出版社,2000;11．赵明华．基础工程．北京：高等教育出版社,2003;12．吴湘兴．土力学及地基基础．武汉：武汉大学出版社,2000.附件：工程施工现场应急预案及安全保证措施一、编制原则1、以人为本,安全第一原则。
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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 6.1325.08.9208.0203.1145bd 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＝32.2Kpa④ 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：Sk k E Z P P S ⎪⎭⎫⎝⎛+=21α其中对于条形基础，压力扩散系数α：α＝429.030tan 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 ：Sk k E Z P P S ⎪⎭⎫⎝⎛+=21α＝331020103.126.132429.06.132⨯⨯⨯⨯+ =6.16mm②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 ni 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）：iS '∆=()mm Z Z E P i i i i i 4.343672.1287.37.48110=⨯=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----αα Z=2～7.7m （第三层土）：iS '∆=()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 isiii iEA A/E ns _确定Zn 的深度范围内的压缩模量的当量值s _E ：snn 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表2 下卧层土的变形量S 2的计算结果（一）土层号 自垫层底往下的深度 2l/ b / 2z/b / Esi2 2.0 10 1.3 3.87 0.8746 3 7.7 10 5.1 2.13 0.53364 10.0 10 6.7 1.93 0.4560 4 12.0 10 8.0 1.93 0.4080 4 12.4 10 8.3 1.93 0.3894 4 13.0 10 8.7 1.93 0.3864表3 下卧层土的变形量S 2的计算结果（二）土层号2 1.7492 12.584 1.7492 22.0 22.03 4.1087 22.864 2.3595 53.9 75.9 4 4.5560 25.233 0.4473 11.3 87.2 4 4.8960 25.233 0.3400 8.6 95.8 4 4.9402 25.233 0.0442 1.1 96.9 45.0232 25.233 0.0830 2.199.0查（将此表列出）表6-4（土力学教材）P 0≦0.75f ak 的1.1s =ϕ,因而地基的沉降量S 2： ⨯='∆=∑=1.1S S 1i S 2ni ϕ99=108.9mm所以综上地基的最终沉降量：S=115.1m m 6.2108.9S S 21=+=+'﹤[]mm S 200= 五 施工设计1.材料要求垫层材料为砂垫层，应选用级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、圆砂、卵石或碎石等材料，材料中不得含有植物质残体、垃圾等杂物质，且含泥量不超过5%（排水砂垫层不应超过3%）。
当选用粉细砂时，应参入25%~30%的碎石或卵石，且其最大粒径不得大于50mm。
该垫层的总厚度为1.5m。
2.施工机具垫层施工应根据不同的换填材料选择合适的机具，此工程中为砂垫层，宜采用平板振动器、蛙式夯、平碾或插入式振动器。
3.含水量要求为获得最佳夯亚效果，宜采用垫层材料的最优含水量，作为施工的控制含水量。
对于砂垫层，当使用平板振动器时，含水量可取15%~20%；当使用平碾或挖夯时，含水量可取8%~12%；当使用插入式振动器时，砂石材料则宜为饱和。
4.分层厚度砂垫层的分层铺填厚度以及每层压实的遍数宜根据垫层材料、施工机械设备及设计要求等通过现场试验确定。
一般情况下垫层的分层厚度可取200~300mm，在不具备试验条件的场合可按下表选用：5.垫层施工基坑开挖时应避免坑底上层受扰动，可保留约200mm 厚的土层暂不挖去，侍铺填垫层前再挖至设计标高。
严禁扰动垫层下的软弱土层，防止其被践踏。
受冻或受水浸泡。
在碎石或卵石垫层底部宜设置150～300mm 厚的砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡坍土混入垫层。
换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。
垫层竣工验收合格后，应及时进行基础施工与基坑回填。
六. 质量控制与检验砂垫层的质量必须分层控制及检验，并且以满足设计要求的最小密度控制为标准。
质量的检验方法主要有环刀法和贯入测定法；另外对于垫层的填筑工程竣工质量验收还可用：动测法、静立触探法和标准贯入法等其中的一种方法检验。
垫层底面应铺设在同一标高上，各分层搭接的位置应错开0.5—1.0m,施工时应按先深后浅的顺序进行。
垫层施工前应验槽，浮土应清除，边坡必须稳定，如发现孔、洞、沟、穴或软弱土层，应挖除后填实。
在本工程中的砂垫层中，对于中砂，要求最小干密度3d /6.1m t ≥ρ ;对于粗砂，要求最小干密度3d /7.1m t ≥ρ；检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。
采用环刀法检验垫层的施丁质量时，取样点应位于每层厚度的2/3 深度处。
检验点数量，对大基坑每50～100m 2不应少于1 个检验点；对基槽每10～20m 不应少于1 个点；每个独立柱基不应少于1 个点。
采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时， 每分层检验点的间距应小于4m 。
垫层的施工质量检验必须分层进行。
应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。
竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3 点； 对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。
强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%，且不应少于3 点。