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：
首先，按下式计算出k1值
k1=[fk+ηbγ软（b-3）+ηdγ软（d-0.5）-γ软d]×10/p0
其次，按下式计算出k2值
k2= k1+15b（ηdγ软-γ垫）/ p0
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、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/m2，代入上两式得：
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
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。（考试大编辑整理）
