換填墊層底面處土的自重應力的計算方法探討

魏海濤 文娟娟

(1.核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000; 2.四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

0 引言

在道路與橋梁建設過程中，淺層軟弱土層或不均勻土層往往因為地基承載力不足、穩定性差等問題不能直接作為構筑物的地基，需要進行地基處理。

1 換填墊層地基處理

換填墊層法適宜于淺層軟弱地基或不均勻土層的地基處理[1]。相應于換填墊層法的特點，常用于處理埋深不超過3 m的輕型建筑和道路工程等的一些不良地基。

2 換填墊層地基處理設計

處理淺層軟弱地基的換填墊層，必須滿足建筑基礎足夠的承載力要求。在確定基礎的幾何尺寸之后，換填墊層要進行墊層厚度設計，并根據如下公式進行換填墊層厚度的復核：

pz+pcz≤faz。

式中：pz——相應于作用的標準組合時，墊層底面處的附加壓力；

pcz——墊層底面處土的自重壓力值；

faz——墊層底面處經深寬修正后的地基承載力特征值[2,3]。

本文主要分析墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算方法。

該值的計算主要有兩種思路：一種在計算過程中取墊層底以上原土層的重度，然后考慮墊層與原土層的重度差——基于原土重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算；一種在計算過程中分別于基底以上取土層重度和墊層厚度內取墊層重度——基于墊層材料重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算[24]。

2.1 基于原土重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算

pcz=∑γi(d+h)+γ′h。

式中：γi——軟弱層頂以上土層i的重度；

d——基底埋深;

h——換填墊層厚度;

γ′——墊層材料重度與土層重度差,且γ′≥0。

2.2 基于墊層材料重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算

pcz=∑γid+γ″h。

其中，γ″為墊層材料重度,其他符號意義同上。

3 實例分析

某構筑物基礎尺寸為(1.6×1.2)m2，基底埋深1.5 m，已知基底附加應力擴散引起的墊層底面處附加應力為32.1 kPa,土層分布：第一層土，厚1 m，γ=18 kN/m3；第二層土為淤泥層，厚5 m，γ=17 kN/m3，且該層經深度修正后的承載力特征值為123.3 kPa，基底淤泥層不能滿足承載力要求，擬使用灰土墊層進行換填，換填厚度為1.5 m，墊層厚度為γ=20 kN/m3，驗算該墊層厚度[5]。

3.1 基于基底下原土重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算

墊層驗算需滿足：pz+pcz≤faz。

pcz=∑γi(d+h)+γ′h=18×1+

17×(0.5+1.5)+(20-17)×1.5=56.5 kPa。

此時，32.1+56.5=88.6 kPa。

88.6 kPa≤123.3 kPa。

墊層厚度滿足承載力要求。

3.2 基于基底下墊層材料重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算

墊層驗算需滿足：pz+pcz≤faz。

pcz=∑γid+γ″h=18×1+17×0.5+20×1.5=56.5 kPa。

此時，32.1+56.5=88.6 kPa，88.6 kPa≤123.3 kPa。

墊層厚度滿足承載力要求。和3.1方法同解。

4 結語

綜合上述分析計算發現：

1)在換填墊層重度大于土層重度的情況下，兩種計算思路的計算結果是一致的。

2)在換填墊層重度不大于原土層重度的情況時，基于原土重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算結果較基于墊層重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計算結果更偏于安全。