C2.5.1.8~11换土垫层地基施工记录[推荐阅读]

第一篇：C2.5.1.8~11换土垫层地基施工记录

换土垫层地基施工记录 C 2.5.1.8~11

编号：

工程名称

施工单位

施工部位

施工日期

垫层材料

垫层厚度(mm)

垫层底标高

垫层底标高

编号 清底情况 分层厚度(mm)搭接长度（mm）

加水量 压实遍数 压实系数 备注

附图：

专业技术负责人：

质检员：

专业工长：

第二篇：浅谈地基处理中的换土垫层法的设计

浅谈地基处理中的换土垫层法的设计

作者：梁建全（江门市市政工程设计院）发布时间：2011-10-17 摘要：软弱地基通常要经过人工处理才能满足地基承载力的要求。文章就地基处理的概念、换填法设计、适用范围及施工要点进行了简单的探讨。关键词：软弱地基;换填垫层法；基地处理；压力扩散角

1、引言：

随着现代化建设进程的加快,中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高,对地基提出更高的要求。人们常将不断满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地基。软弱地基通常要经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理。

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）。

2、基本原理

换土垫层法其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。

该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。3垫层的设计与计算 垫层是作为基础的持力层处理地基的，它是地基的主要受力部分。因此，垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。垫层设计时，既要求有足够的厚度来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垫层向两侧挤出。对于有排水要求的垫层来说，除要求有一定的厚度和宽度满足上述要求外，还需形成一个排水面，促进软弱土层的固结，提高其强度，以满足上部荷载的要求。所以，垫层的设计内容主要是确定其断面的合理厚度和宽度。虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但根据实验结果和实测资料可知，垫层地基的强度和变形性质基本相似。

3、垫层厚度的确定

垫层厚度一般是根据垫层底部下卧土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于垫层底面下土层的承载力。

pz+pcz=faz(3-1)式中：

pz——垫层底面处土的附加压力值（kPa）； pcz——垫层底面处土的自重应力值（kPa）；

faz——垫层底面处软弱土层经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。

垫层底面处土的附加压力值可按简化的压力扩散角法计算即假定压力按某一扩散角向下扩散，在作用范围内假定为均匀分布，则可按下式计算： 条形基础时：(3-2)

矩形基础时：(3-3)

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（m）；

pk——相应于荷载效应的标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）； pc——基础底面处土的自重应力值（kPa）； z——基础底面下垫层的厚度（m）；

θ——垫层的压力扩散角,可查《建筑地基处理技术规范》。

计算时，一般先初步拟定一个垫层厚度，再用式（3-1）验算。如不能满足要求，则重新假定一个厚度进行验算，直至满足要求为止。垫层厚度不宜大于3 m，太厚工程量大、不经济、施工较困难，而太薄（< 0.5m）则换土垫层的作用不显著、效果差。一般垫层厚度为1～2m左右。

3.2垫层宽度的确定

垫层的宽度除应满足应力扩散的要求外，还应根据垫层侧面土的承载力，防止垫层向两边挤出。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又软弱时，垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。垫层宽度的计算，目前还缺乏可靠的理论方法，在工程实践中常按照地区的经验确定或按扩散角法计算，如条形基础的垫层底宽应为：

(3-4)

垫层底面宽度确定后，再根据基坑开挖所要求的坡度延伸至地面，即得垫层的设计断面。垫层断面确定后，对比较重要的建筑物还要验算基础的沉降，沉降值应小于建筑物的允许值。建筑物基础的沉降包括：一部分是垫层的沉降；另一部分是垫层底下压缩层范围内软弱土层的沉降。

4、施工要点 4.1垫层材料的选择

不同垫层材料有不同的要求。砂垫层材料应选用级配良好的中粗砂,含泥量不超过3%,不含植物残体、垃圾等杂物。当使用粉细砂时应掺入25%~30%的碎石或卵石,其最大粒径不宜大于50mm。

素土垫层的土料中有机质含量不得超过5%,也不得有冻土或膨胀土,不得加有砖、瓦和石块等渗水材料,当含有碎石时,其粒径不宜大于50 mm。

4.2垫层压实方法的确定

机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑低面积宽大、开挖土石方量较大的工程。重锤夯实法是用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。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8 m以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分压填土。平板震动法是使用震少,透水性较好的松散杂填土地基的一种方法,可达100～120kPa。4.3分层铺填并压实

除接触下卧软土层的垫层底层应根据施工机械设备及下卧层土质条件的要求具有足够的厚度外,一般情况下垫层的分层铺筑厚度可取200 ～300 mm。4.4含水量控制

为获得最佳夯压效果,宜采用垫层材料的最佳含水量,作为施工控制含水量,对于素土和灰土,现场可控制在最佳含水量±2%的范围内。最佳含水量可通过击实试验确定,也可按当地经验取用。4.5铺前先验槽

基坑内浮土应清除、边坡必须稳定,防止塌土。基坑两侧附近如有古井、古墓、洞穴、旧基础等软硬不均匀的部位时,经检验合格后,方可铺筑垫层。4.6避免软弱土层结构扰动

垫层下卧层为淤泥或淤泥质土时,因其有一定的结构强度,一旦被扰动则强度大大降低,变形大量增加,影响到垫层及建筑的安全使用。

5、结论

换填法用于淤泥、淤泥质土、素填土及其它软弱土层地基的浅层处理。换填层的厚度、宽度应满足强度和变形的要求,对建筑地基范围内的局部换填,应根据计算沉降量确定其适用性。在地基处理前,应核对工程地质勘察设计资料,并应根据地基的工程特征、水文地质、施工作业环境等制定合理的施工方案,确保工程质量。

第三篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

发表日期：2005-07-20 浏览人数：

论

1909 作者：本人 来源：水利工程网

评0条

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

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。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参

数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m，重度γ=17 kN/m，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础

32承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l =b=[F/(f-γh)]确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽； F——上部结构的荷载设计值； f——换土垫层承载力；

1/2 γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m；

h——基础自重计算高度。l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m）;pz fz______

2垫层底面处的附加应力设计值（kN/m）;

2________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m）;

2采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ其次，按下式计算出k2值

软

（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

k2= k1+15b(ηdγ

2软

-γ

垫)/ p0

式中：p0——基础底面附加应力（kN/m）;fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数； d——基础埋置深度（m）； γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γ

软

=17 kN/m3、γ垫=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m，代入上

2两式得：

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4.=4.49 k2= k1+15b(ηdγ-γ软垫)/ p0

=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42 根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取

z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

参考文献：

[1].郭继武.建筑地基基础（按新规范）.高等教育出版社，1990.10

第四篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

摘要： 软弱地基的处理，在水利工程建设中会经常碰到。在投资少，又能达到设计规范要求的前提下，如何处理好软弱地基，是我们每一工程技术人员需要探讨和研究的问题。这里介绍了软弱地基处理的几种方法及换土垫层法的实际设计应用情况。

关键词： 软弱地基 处理方法 设计应用

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法在惠州市某泵站机房基础设计中的应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

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。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。

处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参 数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m2，重度γ=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l = b=[F/(f-γh)]1/2确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽；

F——上部结构的荷载设计值；

f——换土垫层承载力；

γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m3；

h——基础自重计算高度。

l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m2）;pz______垫层底面处的附加应力设计值（kN/m2）;

fz________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m2）;

采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ其次，按下式计算出k2值

k2= k1+15b(ηdγ

-γ)/ p0

（d-0.5）-γ

d]×10/p0

软软

软垫式中：p0——基础底面附加应力（kN/m2）;

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；

d——基础埋置深度（m）；

γ软、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m2，代入上两式得：

=17 kN/m3、γ

=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、软垫k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4

.=4.49

k2= k1+15b(ηdγ-γ)/ p0 软垫 =4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42

根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取 z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。

第五篇：软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

软弱地基的处理及换土垫层的设计应用

1、前言

在进行水工建筑物的基础设计时，时常会碰到软弱地基问题。下面就根据自己的一些工作实践经验，浅谈一下软弱地基如何处理和换土垫层法应用情况。

2、软弱地基的处理方法

直接利用软弱土层作为建筑物地基时，一般应按以下要求进行设计： 软弱土层为淤泥和淤泥质土时，应充分利用其上覆较好土层作为持力层； 若软弱土层为冲填土、建筑余泥和性能稳定的工业废料，并且均匀性和密实性较好时，均可利用作为持力层。

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。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，则应将地基进行人工处理。这种经过人工处理的地基称为人工地基。

局部软弱土层及暗沟、暗塘的处理，可采用基础加深、基础梁跨越，换土垫层或桩基等方法。

当地基承载力和变形不能满足设计要求时，地基处理可选用机械压（夯）实、换土垫层、堆载预压、砂井真空预压、砂桩、碎石桩、灰土桩，水泥旋喷或深层搅拌形成的水泥土桩以及桩基等方法。

处在地下水位以上，由建筑余泥或工业废料组成的杂填土地基，可采用机械压（夯）实方法进行处理。其中重锤夯实的有效夯实深度可达1.2m左右；若采用强夯，则有效夯实深度应经试验确定；当需要大面积回填夯实时，可采用机械分层回填碾压方法；处理含少量粘性土的建筑余泥、工业废料和炉灰填土地基时，可采用振动压实的方法。当震实机自重2t，振动作用力100kN时，有效夯实深度可达1.2~1.5m。处理较厚淤泥和淤泥质土地基时，可用堆载预压、砂井堆载预压或砂井真空预压。采用堆载预压时，预压荷载宜略大于设计荷载，预压时间应根据建筑物要求以及地基固结情况决定，同时应注意堆载大小和速率对周围建筑物的影响。采用砂井堆载预压或砂井真空预压时，应在砂井顶部作排水砂垫层。

用砂桩、碎石桩、灰土桩、水泥旋喷或深层搅拌桩处理软弱地基时，桩的设计参

数宜通过试验确定。施工时，表层土如有隆起或松动，应予以挖除或压实。对地基承载力、变形或稳定性要求较高的建筑物，若用桩基，则桩尖宜打入压缩性低的土层中。

若仅需处理软弱地基的浅层，可采用换土垫层的方法。

总之，软弱地基的处理应该因地制宜，处理后的地基承载力应满足设计要求。

2、换土垫层的设计应用

换土垫层就是将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料。垫层应分层夯实，每层夯实后的密度应达到设计标准。

换土垫层设计包括决定垫层所应具有的最小宽度和厚度。

在垫层的宽度方面，根据建筑经验，垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm，垫层的底宽一般取基础同宽（如图1）。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定，同时厚度不小于500mm。

在该灌站机房的基础进行设计时，由钻探资料显示，该地基为很厚的软粘土层，其承载力标准值fk=80kN/m，重度γ=17 kN/m3，IL=1.00，e=1.00。已知机房独立基础

2承受上部结构荷载设计值F=155 kN，设计室内外高差为0.3m，室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知，该地基承载力和变形不能满足设计要求。

由于该灌站交通不便，重型机械无法进入（如打桩机等），为了减少工程投资，又能达到设计要求的目的，经几个方案比较，决定采用直接用人工就可施工的换土垫层法作为该灌站基础设计。在垫层材料方面，采用中砂作为垫层，其承载力设计值按f=180 kN/m2计算（施工时砂垫层密度控制在中密程度），重度取γ=19.5 kN/m3。

按公式l =b=[F/(f-γh)]确定基底长度和宽度（独立柱正方形基础）。式中：l、b——基础底面长和宽； F——上部结构的荷载设计值； f——换土垫层承载力；

1/2 γ——基础及回填土平均重度，一般取γ=20 kN/m3；

h——基础自重计算高度。

l =b=[F/(f-γh)]1/2=[155/（180-20×0.95）]1/2=0.98m，取l =b=1.0m 下面进行砂垫层厚度的计算：

在进行砂垫层厚度计算时，一般应满足pcz+pz≤fz 式中：pcz——作用在垫层底面处土的自重应力（kN/m）;pz______垫层底面处的附加应力设计值（kN/m2）;fz________垫层底面处软弱土层承载力设计值（kN/m2）;

2采用该式确定垫层厚度时，需要用试算法,即预先估计一个厚度，然后按上式校核，如不满足要求时，必须增加垫层厚度，直至满足要求为止。

为了减少计算工作量，设计该机房基础换土垫层的厚度时，采用了查曲线图的计算方法：曲线图见《建筑地基基础》 1990.10；231。

首先，按下式计算出k1值

k1=[fk+ηbγ其次，按下式计算出k2值

软

（b-3）+ηdγ

软

（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

k2= k1+15b(ηdγ

2软

-γ

垫)/ p0

式中：p0——基础底面附加应力（kN/m）;fk——垫层底面处软弱土层的承载力标准值（kN/m）;ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数； d——基础埋置深度（m）； γ软

2、γ垫——分别为软弱土层和垫层的重度（kN/m3）。

然后根据k1、k2和基础底面长边与短边的比值n=l/b，由曲线图查得m值。最后算出垫层厚度z=mb。本基础：fk=80kN/m2、d=0.8m、γ

软

=17 kN/m3、γ垫=19.5 kN/m3、按表查得ηb=0、ηd=1.1。

另外，p0=（F+G）/b-γd=（155+1×0.95×20）/1-17×0.8=160.4 kN/m，代入上

2两式得：

k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ

软

d]×10/p0

=[80+1.1×17×(0.8-0.5)-17×0.8] ×10/160.4.=4.49 k2= k1+15b(ηdγ软-γ

垫)/ p0

=4.49+15×1×(1.1×17-19.5)/160.4 =4.42 根据k1=4.49、k2=4.42和n=1查曲线图得m=0.82。则砂垫层厚度：z=bm=1.0×0.82=0.82 m，取

z=0.85 m，如图2所示。

3、结语

该灌站工程建成且连续安全运行已有五年多，经观测，机房基础沉降<2mm（基本无沉降），机房上部结构无任何异常情况，运行良好。因此采用“换土垫层法”处理软弱地基，满足规范要求，满足运行要求，是经济和安全的。