换填法的垫层设计

换填法的垫层设计

垫层的设计主要是确定以下四个参数：垫层的厚度、垫层的宽度、承载力和沉降。
垫层设计的主要内容是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层，既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。对于排水垫层来说，除要求有一定的厚度和密度满足上述要求外，还要求形成一个排水面，促进软弱土层的固结，提高其强度，以满足上部荷载的要求。
1、垫层厚度的确定
垫层的厚度一般根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的容许承载力，如图所示。其表达式为：（见教材公式2.1-1）
垫层面处的附加压力，可分别按教材式2.1-3简化计算。
具体计算时，一般是先初步拟定的一垫层厚度，再用上式验算，直到满足要求为止。
垫层厚度一般不宜大于3m，也不宜小于0.5m。
太厚施工较困难，太薄则换土垫层的作用不显著。所垫层厚度的确定，除应满足计算要求外，还应根据当地的经验综合考虑。
2、垫层宽度的确定
垫层的宽度除应满足基础地面应力扩散的要求外，还应考虑垫层侧面土的强度条件，防止垫层材料由于侧面土的强度不足或由于侧面土的较大变形而向侧边挤出，增大垫层的竖向变形，使建筑物沉降增大。
垫层宽度的取值，可按两种方法计算：一种是教材5页公式2.1-4的扩散角法；另一种是按垫层侧面土的地基承载力设计值确定垫层的宽度，见教材5页表2.1-2。
3、垫层承载力的确定
经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不完善，垫层的承载力宜通过现场荷载试验确定，如对于一般工程可直接用标准贯入试验、静力触探和取土分析法等。对于不太重要的、小型的、轻型的或对沉降要求不高的工程，在无试验资料或经验时可按教材6页表2.1-3确定。
4、沉降计算
垫层地基的沉降分两部分，一是垫层自身的沉降，二是软弱下卧层的沉降，由于垫层材料模量远大于下卧层模量，所以在一般情况下，软弱下卧层的沉降量占整个沉降量的大部分。垫层下卧层的沉降量可按国标准《建筑地基基础设计规范》GB 5007的有关规定计算以保证垫层的加固效果及建筑物的安全使用。第四节 垫层的施工

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