換填墊層底面處土的自重應(yīng)力的計(jì)算方法探討

魏海濤 文娟娟

(1.核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610000; 2.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000)

0 引言

在道路與橋梁建設(shè)過程中，淺層軟弱土層或不均勻土層往往因?yàn)榈鼗休d力不足、穩(wěn)定性差等問題不能直接作為構(gòu)筑物的地基，需要進(jìn)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(yīng)于換填墊層法的特點(diǎn)，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(shè)計(jì)

處理淺層軟弱地基的換填墊層，必須滿足建筑基礎(chǔ)足夠的承載力要求。在確定基礎(chǔ)的幾何尺寸之后，換填墊層要進(jìn)行墊層厚度設(shè)計(jì)，并根據(jù)如下公式進(jìn)行換填墊層厚度的復(fù)核：

pz+pcz≤faz。

式中：pz——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，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(jīng)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(jì)算方法。

該值的計(jì)算主要有兩種思路：一種在計(jì)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(jì)算；一種在計(jì)算過程中分別于基底以上取土層重度和墊層厚度內(nèi)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(jì)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(jì)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(jì)算

pcz=∑γid+γ″h。

其中，γ″為墊層材料重度,其他符號(hào)意義同上。

3 實(shí)例分析

某構(gòu)筑物基礎(chǔ)尺寸為(1.6×1.2)m2，基底埋深1.5 m，已知基底附加應(yīng)力擴(kuò)散引起的墊層底面處附加應(yīng)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(jīng)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(jìn)行換填，換填厚度為1.5 m，墊層厚度為γ=20 kN/m3，驗(yàn)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(jì)算

墊層驗(yàn)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(shí)，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(jì)算

墊層驗(yàn)算需滿足：pz+pcz≤faz。

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

此時(shí)，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(jié)語(yǔ)

綜合上述分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)：

1)在換填墊層重度大于土層重度的情況下，兩種計(jì)算思路的計(jì)算結(jié)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(shí)，基于原土重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計(jì)算結(jié)果較基于墊層重度的墊層底面處土的自重壓力值pcz的計(jì)算結(jié)果更偏于安全。