换填垫层法计算实例

垫层计算

换填垫层法定义

换填垫层法定义：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。换填垫层法主要作用：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。具体表现为： (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。 (4)防止冻胀。由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。 (5)均匀地基反力与沉降作用。对石芽出露的山区地基，将石芽间软弱土层挖出，换填压缩性低的土料，并在石芽以上也设置垫层；或对于建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，可进行局部换填，保证基础底面范围内土层压缩性和反力趋于均匀。因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结。 1概念换填法又称换土法。所谓换土法是指将路基范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾,即在一定范围内,把影响路基稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开挖换填深度在2m以内,采用分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。在换填过程中，对于换填的天然沙砾中石头的粒径、含量和级配也应充分考虑，最好做试验检测，避免无法压实而引起沉降。浅层处理和深层处理很难明确划分界限，一般可认为地基浅层处理的范围大致在地面以下5m深度以内。浅层人工地基的采用不仅取决于建筑物荷载量值的大小，而且在更大程度上与地基土的物理力学性质有关。地基浅层处理与深层处理相比，一般使用比较简便的工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。 2适用范围换填法(Replacement Method、Cushion)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、煤渣、矿渣等材料分层充填，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。换土垫层与原土相比，具有承载力高、刚度大、变形小等优点。按换填材料的不同，将垫层分为砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。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、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。

换填垫层法地基处理计算书

16#东头基础承载力计算书地勘报告采用的标高与总图标高不一致，差值为0.7米，总图上标注16#楼±标高为29.80米，对应地勘报告为30.50米，设计室内外高差0.3米，即设计室外地面对应地勘报告为30.20米，16#东头在地勘剖面上对应第20-20轴的117点。117点处现状地面为29.56米。现场挖坑的坑底标高为25.0米，从地勘剖面看已深入第3层粘土层约0.5米。分层铺填级配砂石垫层总厚度为1.20米， 1、按照《建筑地基处理技术规范》4.2.2条复核中间轴基础尺寸式4.2.2-1 z cz ae p p f +≤ 承载力修正用的埋深 5.5d m =，m 1.018，d ηγ==， 01.200.25,0.25=20，取，查表z z m b θ=> 110 1.018(5.50.5)200ae f kPa =+??-= =5.51899cz p kPa ?= 故20099101z ae cz p f p kPa ≤-=-= 根据公式4.2.2-3 ()(2tan )(2tan ) k c z bl p p p b z l z θθ-=++且b l =，()2100k c bl p p kN -= 2ztan 4.56b m θ+== 4.562ztan 4.562 1.2tan 20 3.69b m θ=-=-??= 2、按照《建筑地基处理技术规范》4.2.2条复核南北边轴基础尺寸式4.2.2-1 z cz ae p p f +≤ 承载力修正用的埋深 5.2d m =，m 1.018，d ηγ==， 01.200.25,0.25=20，取，查表z z m b θ=> 110 1.018(5.20.5)194.6ae f kPa =+??-=

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。代入矩形基础面积计算公式：A=lb γd f F a k -=2400250 2.5*20-= 基础宽度b=L ≥d f F a k γ-=，取b=L= 4、卵石垫层强度f ak 的验算卵石垫层的强度要滿足GB5007-2002 规范中式： f ak ≥p k 求基础底面处的平均压力值p k ：按GB5007-2002 规范中公式： A G F P K K K += 式中：F K----上部结构传至基础顶面的竖向压力=2400kN G K---基础自重和基础上的土重；矩形基础G K = (式中: L 、b 、d 分别为基础础的长度、宽度和埋深； γ 为基础和上伏土的平均重度取20kN/m 3)

换填垫层法地基处理设计

换填垫层法地基处理设计 [摘要] 从土的压实机理出发，介绍了换填垫层法地基处理的设计方法。 [关键词] 软弱土地基换填垫层 1.概述当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，软弱土层的厚度又不大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法称为换填垫层法。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换土深度一般不宜小于0.5m，也不宜大于3m。填料以渗水材料为佳。垫层可选用下列材料：砂石、粉质粘土、灰土、矿渣、粉煤灰、其他工业废渣、土工合成材料等。 2.压实机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，还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果比较差，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明显了，因而引力的减少就不显著，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”，这就是土的压实机理。在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度max,其最大干密度可用击实试验确定。在标准的击实方法的条件下，对于不同含水量的土样，可得到不同的干密度，从而绘制干密度和制备含水量w的关系曲线，在曲线上的峰值即为最大干密度max，与之对应的制备含水量为最优含水量wop。垫层的压实标准可按表1选用：表1 各种垫层的压实标准施工方法换填材料类别压实系数碾压、振密或夯实碎石、卵石 0.94～0.97 砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%～50%）

换填砂砾计算办法

1 砂垫层厚度的计算实际上砂垫层厚度的计算就是垫层底部下卧层承载力的验算。计算方法有多种，目前我国常用的方法是按应力扩散角进行计算，即认为砂垫层以“θ”角向下扩散基底应力，到砂垫层底面(下卧层顶面)处的压应力σh与砂垫层的自重应力之和σH应小于或等于该处下卧层顶面地基的容许承载力，即： σH≤(σ)H。① 在施工中，涵洞、挡土墙等构造物多为矩形基础，在基底的平均附加应力σ作用下，压应力按扩散角θ通过砂垫层向下扩散到下卧层顶面，假定此处产生的压应力平面呈梯形分部，如图所示。图根据力的平衡条件可得：lbσ=((b+hstgθ)l+bhstgθ+4/3*(hstgθ)2)σh 则该处下卧层顶面的附加应力为：σh=lbσ/ [lb+(l+b+4/3* hstgθ)hstgθ]②

式中：l—基础的长度(m)；b—基础的宽度(m)；hs—砂垫层的厚度(m)；σ—基底处的附加应力(KPa)；θ—砂垫层的压应力扩散角，一般取35～45°，根据垫层材料选用。σh是由基础传来的附加应力，而砂垫层底面下卧层同时还受到垫层本身及回填土的重力，因此 σH=σh+rshs+rh ③ 式中：rs—砂垫层的容重(kN/m3)；r—回填土的容重(kN/m3)；h—基坑回填土的厚度(m)。由①、②、③式即可求得砂垫层所需厚度(m)。 2 砂垫层平面尺寸的计算如上图，根据几何关系得砂垫层底部平面尺寸为： L=l+2hstgθ④ B=b+2hstgθ⑤ 式中：L—砂垫层底平面的长度(m)； B—砂垫层底平面的宽度(m)。

为防止砂垫层受力后向两侧软土挤动，大多数情况下砂垫层顶面尺寸也按④、⑤两式确定。 3 示例某座小桥桥台为刚性扩大基础，尺寸为8m(长)×2m(宽)×1m(厚)，基础埋置深度1m，地基土为流塑性粘性土，IL=1，e=0.8，r=18kN/m3，基底平均加应力为160KPa，现采用砂垫层(rs=20kN/m3)进行地基加固处理，请确定砂垫层厚度及平面尺寸。计算过程如下： ⑴计算砂垫层厚度hs。由资料可知，l=8m，b=2m，h=1m，r=18kN/m，rs=20kN/m3，σ=160KPa，根据IL=1，e=0.8，从一般粘性土地基容许承载力(σ0)(KPa)表查得σH=150KPa，将数据代入②式σh=lbσ/[lb+(l+b+4/3*hstgθ)hstgθ]中得到150=8*2*160/(8*2+(8+2+1.33*hs*tgθ)*hstgθ) 取θ=45°，整理得：19.95hs2+150hs-16=0 由上式可得：hs=0.46(m) ⑵计算砂垫层长度L、宽度B。 L=l+2hstgθ=8+0.46=8.46(m)

换填垫层法案例计算分析

换填垫层法案例计算分析发表时间：2016-05-31T15:02:27.990Z 来源：《基层建设》2016年3期作者：张锡辉 [导读] 广东城协建筑规划设计院有限公司东莞分公司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。张锡辉广东城协建筑规划设计院有限公司东莞分公司摘要：主要介绍换填垫层法的概念，适用范围，并结合具体工程进行垫层承载力计算和垫层下软弱土层的沉降变形验算。关键词：垫层承载力计算；沉降变形验算 1.引言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、煤渣、矿渣等材料分层充填，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。 2.适用范围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、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。 3.工程案例本工程位于某市工业园，结构体系为轻型门式刚架结构，建筑高度10.0m，最大跨度为30.0m，柱距为8.0，基本风压为0.30KN/m2，本工程建筑抗震设防类别为丙类.抗震设防烈度为六度；设计基本加速度为0.05g，所在场地设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。 3.1、垫层承载力计算（1）根据岩土工程勘察报告，土层分布分别为：（1）素填土、（2）淤泥质粉质黏土、（3）黏土、（4）粉质黏土、（5）黏土。（2）根据工程勘察报告，室外地面以下存在较厚软弱层（淤泥质粉质黏土），本层土工程性能差，力学强度低，承载力较低，不能作为持力层。鉴于轻型门式刚架结构竖向轴力不大，本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层的承载力特征值fak=100Kpa，垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定。（3）基础的尺寸为2600X2600，基础埋深为1.0m，砂垫层厚度为1.5m，竖向轴力标准值为286KN，砂垫层剖面示意图详图1。

关于地基处理换填法问题的分析

关于地基处理换填法问题的分析引言：由于有些软土地基不能满足建筑物承载能力的要求，应对软土地基进行有效的加固措施，以确保建筑物之稳定，但基于地基处理的方法很多，针对不同的地基形式应采取不同的处理方法，故我将对地基处理的换填法进行一下我自己的分析。换填法又称换土法。所谓换土法是指将路基范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾,即在一定范围内,把影响路基稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开挖换填深度在2m以内,采用分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。在换填过程中，对于换填的天然沙砾中石头的粒径、含量和级配也应充分考虑，最好做试验检测，避免无法压实而引起沉降。 1.换填法的适用范围和条件：当软土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软土层的厚度又不是很大时，可采用换填法取得较好的效果。换填法常用于荷载不大的建筑、地坪、堆料场地和道路工程等的地基处理。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、暗塘等的浅层处理。处理深度一般在3m以内，也不宜小于0.5m。 1.1换填垫层的施工方法：施工方法包括，机械碾压法、重锤夯实法和平板振冲法三种。 1.1.1机械碾压法：采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械来压实地基土。其施工时应先将拟建建筑物范围一定深度的软弱土挖去，现将基坑底部碾压，再将沙石、素土、或灰土等垫层材料分层铺在基坑内，涿层压实。采用机械碾压施工时应注意保证碾压的速度：平碾不能大于2km/h；羊足碾不能大于3km /h；振动碾不能大于2km/h；振动压实机不能大于0.5km/h。由于分层回填碾压应注意防止基坑灌水或雨水下渗，也应控制施工含水量。防止地基因水处理不当而发生破坏。 1.1.2重锤夯实法：重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升至一定的高度后，然后自由下落，不断重复夯击已加固地基。其主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩。其施工顺序，应一夯挨一夯的顺序进行，在独立基坑内，易按先外后里的顺序夯击。当夯实完毕时，应将基坑表面修整之设计标高.采用重锤夯实施工时，应控制土的最优含水量，使土粒间有适当的水分润滑，夯击时易于相互滑动挤压密实；同时防止土的含水量过大，避免夯击成“橡皮土”。

地基处理方法之换填垫层法【最新版】

地基处理方法之换填垫层法垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。垫层法分类 1.按垫层材料分类:砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。 2.按垫层所起作用分类:换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。垫层法适用条件: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、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。垫层的作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用;而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。

1. 换土垫层 (1)提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。 (2)减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。 (3)加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。

(4)防止地基土冻胀由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 2. 排水垫层排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。其主要作用为: (1)作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层; (2)约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。 3. 加筋土垫层

换填垫层法计算例

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垫层计算基底平均压力标准值（包括基础自重）P k=180 kpa 基底处土自重压力标准值P c=dγ=28.8 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(P k-P c)]/(b+2ztgθ)=99.91 kpa 独基垫层底面处附加压力标准值Pz=[b l(P k-P c)]/[(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）f az=f ak+ηdγ[(d+z)-0.5]= 190 kpa 垫层底面处土自重压力标准值P cz=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，碎粉质粘土，粉煤灰灰土基础埋深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：f ak=100 kpa 地基承载力深度修正系数：η d = 2

z/b 石，矿渣 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

软土地基处理换填施工工艺

4.2地基处理技术 4.2.1换填法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很大时将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法.它还包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压（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。《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：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、暗塘等的浅层处理。虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。 1、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，如还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”，这就是土的压实机理。在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度,其 10

换填垫层法静载荷试验

换填垫层法静载荷试验探讨徐宜威王加宝 (扬州市开元岩土工程检测有限公司) 摘要对换填垫层法静载试验依据的规范、压板尺寸的选择、承载力特征值的确定、承重墙压板基准桩三者距离进行了探讨。关键词地基处理规范 1、换填垫层法静载试验依据的规范目前，地基承载力静载试验依据的规范主要有：（1）中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A“复合地基载荷试验要点”，主要针对水泥土搅拌桩、砂石桩等复合地基。采用与原地基土质不同的材料的加筋增强体形成加固后的地基，该地基中的增强体与原地基协同工作共同承担外荷载，称为复合地基，所谓加筋体有竖向增强体、水平向增强体和斜向增强体三种形式，竖向增强全以桩（柱）或墩的形式出现，斜向增加体如土钉、斜加筋等，水平向增强体常常是土工聚合物或其他金属杆和板带。在水平向加筋增加体所加固地基中的土工聚合物、镀锌钢片、铝合金等材料则是充分利用其抗拉性能和与土之间产生的摩擦力承担外荷。按照复合地基的定义，没有任何形式的加筋增强体的地基就不是复合地基，因此换填垫层法所加固的地基不是复合地基，不能依据此规范进行换填垫层法静载试验。（2）中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录C“浅层平板载荷试验要点”，主要针对浅层天然地基。换填垫层法是对浅层软弱土层挖除，填筑易于压实的材料静载荷

试验检无专门的检验规范，如果软弱土较厚而全部挖除不合理时，可将其部分挖除，填筑密实的垫层材料，但必须进行换填层以下土层的承载力及变形验算。换填垫层法的受力特性相当于上硬（处理深度内）下软（软弱下卧层）双层地基，其承载力和变形特性类似于承载力较高的天然地基，其载荷试验可以参照“浅层平板载荷试验要点”，但在压板的选择及承载力特征值的确定上应有所区别。 2、换填垫层法静载试验压板尺寸的选择在现场通过一定尺寸的载荷板对地基直接加荷，根据方形荷载（z等值线图1（b），所测得的成果一般能反映相当于1~2倍压板宽度（或直径）的深度以内土体的平均性质。按中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）条文说明4.4.4条，载荷试验压板的边长或直径不应小于垫层厚度的1/3。当压板尺寸满足规范要求，但不太大时，载荷试验压板的边长或直径为垫层厚度的1/3~1/2，如图1b所示，此时载荷试验主要是检验垫层承载力。

换填垫层的例题与讲解

换填垫层法第三讲地基处理技术---换填垫层法、预压法 3.1 换填垫层法 3.1.1 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。 3.1.2 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。 3.1.3 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。 (4)防止冻胀。由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。 (5)均匀地基反力与沉降作用。对石芽出露的山区地基，将石芽间软弱土层挖出，换填压缩性低的土料，并在石芽以上也设置垫层；或对于建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，可进行局部换填，保证基础底面范围内土层压缩性和反力趋于均匀。因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结。【例题1】换填法处理地基的目的和作用是( )。 A、提高基础底面以下地基浅层的承载力； B、提高基础底面以下地基深层的承载力； C、减少地基沉降量、加速地基的排水固结； D、消除基础底面以下适当范围内地基的湿陷性和胀缩性。答案：A、C、D

地基处理与桩基工程技术换填地基

7 地基处理与桩基工程 7-1 地基处理 7-1-1 换填地基 7-1-1-1 灰土地基灰土地基是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。灰土地基具有一定的强度、水稳性和抗渗性，施工工艺简单，费用较低，是一种应用广泛、经济、实用的地基加固方法。适于加固深1~4m厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。 1．材料要求（1）土料采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，土内有机质含量不得超过5%。土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。（2）石灰应用III级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1~2d消解并过筛，其颗粒不得大于5mm，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。 2．施工工艺方法要点（1）对基槽（坑）应先验槽，消除松土，并打两遍底夯，要求平整干净。如有积水、淤泥应晾干；局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除后用灰土分层回填夯实。（2）灰土配合比应符合设计规定，一般用3：7或2：8（石灰：土，体积比）。多用人工翻拌，不少于3遍，使达到均匀，颜色一致，并适当控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜，一般最优含水量为14%~18%；如含水分过

多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有球闭应打碎，要求随拌随用。（3）铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可参见表7-1，夯实机具可根据工程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压，遍数按设计要求的干密度由试夯（或碾压）确定，一般不少于4遍。灰土最大虚铺厚度表7-1 （4）灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝距离不得小于500mm，接缝处应夯压密实，并作成直槎。当灰土地基高度不同时，应做成阶梯形，每阶宽不少于500mm；对作辅助防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处理好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500mm，夯实时应夯过接缝300mm以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。（5）灰土应当日铺填夯压，入槽（坑）灰土不得隔日夯打。夯实后的灰土30d内不得受水浸泡，并及时进行基础施工与基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。雨季施工时，应采取适当防雨、排水措施，以保证灰土在基槽（坑）内无积水的状态下进行。刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填夯实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。（6）冬期施工，必须在基层不冻的状态下进行，土料应覆盖保温，冻土及夹有冻块的土料不得使用；已熟化的石灰应在次日用完，以充分利用石灰熟化时的热量，当日拌合灰土应当日铺填夯完，表面应用塑料面及草袋覆盖保温，以防灰土垫层早期受冻降低强度。 3．质量控制（1）施工前应检查原材料，如灰土的土料、石灰以及配合比、灰土拌匀程度。（2）施工过程中应检查分层铺设厚度，分段施工时上下两层的搭接长度，夯实时加水量、夯压遍数等。

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：

垫层法处理地基

垫层法分类 1.按垫层材料分类：砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。 2.按垫层所起作用分类：换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。垫层法适用条件：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、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。垫层的作用在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。 1. 换土垫层（1）提高地基承载力地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。（2）减少地基沉降量基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。（3）加速软弱土层的排水固结由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。（4）防止地基土冻胀由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 2. 排水垫层排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。其主要作用为：（1）作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层；（2）约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。 3. 加筋土垫层

卵石换填垫层计算和处理方法方案

关于“大余县2014年新珠村塘窝里廉租住房（6#楼）工程”地基处理方案根据核工业赣州工程勘察院提供的“大余县2014年新珠村塘窝里廉租住房（6#楼）工程地勘报告”，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行换填处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各3m），挖除部分素填土层，达到砂砾层，换填2.5m厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。换填卵石层置于沙砾层上。具体要求及计算：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≥0.25mm）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm颗粒含量﹚不超过3%。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≥0.25mm）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜0.1mm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≤40c m； ④、毎层先静压2遍，再振压10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JGJ79-2012表4.2.6确定：当压实系数在0.97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240kPa。四、卵石垫层的计算： 1、依据JGJ79-2012规范第4.2.1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--相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kpa）Pcz--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）。 2、卵石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0.97时，其承载力特征值f a可采用240kPa。 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=240kPa，单

常用的地基处理方法

常用的地基处理方法常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。 1、换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。 2、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。 3、砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的承载力和降低压缩性，也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基承载力。 4 、振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa 的粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。 5 、水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。 6 、高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时，应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大，除地基加固外，也可作为深基坑或大坝的止水帷幕，目前最大处理深度已超过30m. 7、预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理，当软土层厚度超过4m时，应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。 8 、夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制，目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。 9、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定

7.2 置换法(换填法)

文献内容出自：高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材《地基处理》P58 浙江大学龚晓南编著同济大学叶书麟主审中国建筑工业出版社 7.2 置换法（换填法）置换法是指应用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力、减少沉降目的一类地基处理方法。不少地基处理方法在加固地基时都有置换作用，属于置换法的地基处理方法指的是以置换为主的一类地基处理方法，其方法主要有：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、强夯置换法以及碎石桩置换法和砂桩置换法、石灰桩法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等。 7.2.1 换土垫层法 7.2.1.1 加固机理和适用方法换土垫层法就是将基础底面以下不太深的一定范围内软弱土层挖去，然后用强度高、压缩性能好的岩土材料，如砂、碎石、矿渣、灰土、土工格栅加砂石料等材料分层填筑，采用碾压、振密等方法使垫层密实。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。填土垫层法适用于软弱土层分布在浅层且较薄的各类不良地基的处理。7.2.1.2 设计换土垫层法加固地基设计包括垫层材料的选用，垫层铺设范围、厚度的确定，以及地基沉降计算等。 1.垫层材料选用 P59 采用换图垫层处理地基，垫层材料可因地制宜地根据工程的具体条件合理选用下述材料： ⑴砂、碎石或砂石料； ⑵灰土； ⑶粉煤灰或矿渣； ⑷土工合成材料加碎石垫层等。

2.确定垫层铺设范围垫层铺设范围应满足基础底面应力扩散的要求。对条形基础，垫层铺设厚度B可根据当地经验确定，也可按下式计算： ≥+ B b zθ 2tan 式中 B—垫层厚度，m； b—基础底面宽度，m； Z—垫层厚度，m； θ—应力扩散角，可按下表采用整片垫层的铺设宽度可根据施工的要求适当放宽。垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层地面两侧向上，按当地开挖基坑经验放坡。 3.确定垫层厚度垫层铺设厚度根据需要置换软弱土层的厚度确定，要求垫层底面处土的自重应力与荷载作用下产生的附加应力之和不大于同一标高处的地基承载力特征值，如下图所示。其表达式为：设计计算时，先根据垫层的地基承载力特征值确定出基础宽度，再根据下