换土垫层软弱下卧层验算的一点体会

王德胜 王雄飞

湖南省地质工程勘察院，湖南，株洲 412003

换土垫层软弱下卧层验算的一点体会

王德胜 王雄飞

湖南省地质工程勘察院，湖南，株洲 412003

换填地基处理在浅基础设计中经常用到，但在地基换填后的软弱下卧层验算中的一些细节易使人疏忽，并导致计算结果出现一定的偏差。本文通过软弱下卧层验算工程实例，说明对一些细节的疏忽可能导致截然相反的判定结果。

换填垫层；地基处理；软弱下卧层承载力验算

Replacement cu；shfoiounndation treat；mwenetak underlying layer of Bearing Capacity

1 前言

换填垫层是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法，适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等。该处理方法简便易行，对于提高地基持力层的承载力、减少基础的沉降量、加速地基的排水固结有一定的作用。施工时将基底下一定深度的软弱土层挖除，分层回填砂、碎石、灰土等强度较大的材料，并加以夯实振密。换土可用于单独的基坑、基槽，也可用以满堂式置换。

笔者以一工程实例，采用不同的参数值进行软弱下卧层承载力验算计算，并对计算结果做了简要的分析与评述，供工程设计者参考。

2 工程实例

某工程地基土层分布情况如图1所示。地层为淤泥质土，重度γ0=18kN/m3，压缩模量Es=1.8MPa，承载力特征值fak=80kPa。现修一条形基础，基础顶面轴心荷载设计值F=300kN/m，基础埋深0.5m，底宽2.0m，基础覆土容重为20kN/m3，采用矿渣换填，重度γ1=20kN/m3，压力扩散角为30°，换填层厚度为2.0m，不考虑地下水，验算软弱下卧层的承载力。

图1

2.1 计算公式

2.1.1 基础底面平均压力：

Pk=F/b+20d（1）

式中：Pk

2.1.2 基础底面处土的自重压力：

Pc=γd（2）

2.1.3 垫层底面处的附加压力：

Pz= [b(Pk-Pc)]/(b+2z tanθ)（3）

2.1.4 垫层底面处的自重压力：

Pcz=γH（4）

2.1.5 垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值：

faz=fak+ηdγ(H-0.5)（5）

式（1）～（5）中各参数的物理意义如下：

b——基础地面宽度（m）。

d——基础埋深（m）。

z——基础底面下垫层的厚度（m）。

H——垫层底面以上的厚度（m）。

F——上部结构作用至基础顶面的竖向力值（kN/m ）。

Pk——基础底面处的平均压力值（kPa）。

Pc——基础底面处土的自重压力（kPa）。

Pz——垫层底面处的附加压力值（kPa）。

Pcz——垫层底面处土的自重压力值（kPa）。

faz——垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。

fak——地基承载力特征值（kPa）。

γ——土的容重（γ0为换填前土的重度，γ1为换填土的重度）（kN/m3）。

ηd——基础埋深的地基承载力修正系数。

θ——地基压力扩散角（o）。

2.2 计算结果

将岩土参数代入式（1）～（5），对换填地基的软弱下卧层进行承载力验算计算，结果见表1。

表1 换填地基软弱下卧层承载力验算计算一览表

2.3 分析与讨论

表1显示：垫层底面处的自重力若用换填前土的容重计算，Pz+Pcz＜faz，换填地基软弱下卧层的承载力满足要求；若用换填土的容重计算，Pz+Pcz＞faz，换填地基软弱下卧层的承载力不满足要求。

采用换填土的容重计算与工程实际工况相符，是正确的。但若疏忽大意而错用岩土参数，将得出错误的结果，并导致错误的判定，从而使建筑物偏于不安全，给拟建物建成后留下安全隐患。

3 结语

上述分析可得出如下结论：在进行换填垫层设计的软弱下卧层承载力验算时，要认真仔细，否则将出现失之毫厘、差之千里的错误，并可能导致重大的人员伤亡和财产损失，因此需引起设计人员的特别重视。

[1] 中华人民共和国建设部. 建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002.中国建筑工业出版社.2002年12月第一版。

[2] 中华人民共和国建设部. 建筑地基基础设计规范.GB5007-2002.中国建筑工业出版社.2002年3月第一版。

Weak underlying soil replacement cushion layer of checking the little experience

Wang Deshe n gWang Xiongfei
Exploration Institute of Geological Engineering of Hunan Province Zhuzhou City of Hunan Province in China 41

The paper discussed the suitabiity of use pile diameter to determine the thickness of bearing layer, based on the change in concrete strength causing change of pile diameter that leads to variation in thickness of bearing layer. Concluson was drawn that it is suitable to use equivalent pile diameter rather than pile diameter to define the thickness of bearing layer during pile foundation design.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.011

王德胜（1956—），男，汉族，湖南双峰人，工程师，长期从事水文地质工程地质生产研究工作。

王雄飞（1972—），男，汉族，湖南株洲人，高级工程师，注册岩土工程师，从事岩土工程生产研究工作。