不同规范计算软弱下卧层强度差异性分析

工程技术　不同规范计算软弱下卧层强度差异性分析　安建林　（江苏纬信工程咨询有限公司　江苏南京　２１　Ｏ０１　４）　摘要：对于软弱地基上的基础设计，在变形满足要求的前提下，首先需根据地层情况，有较厚的硬壳层时需优先考虑利用并验算其软弱　下卧屡顶面的强度。通过建筑地基处理技术规范ＪＧＪ　７９－－２０１２及公路桥涵地基与基础设计规范ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７中分别给定的，＾＼式对软　羁地基上的下卧层强度进行验算，时其计算结果差异性的原因进行分析，提出修正差异性的初步建议井通过实例计算进行分析验证。在　此基础上，对于不同规范下计算软弱下卧层强度的差异性进行了分析和总结。　关键词：软弱下卧层　强度计算　差异性　修正　中图分类号：ＴＵ４７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－３７９１（２９１５）Ｏ２（ｃ）一００４８－０２　在软弱土分布区，尤其在浅层分布软　荷载基本已定的情况下，大多采用换填砂　地基承载力特征值【　。　弱土时，由于天然地基的承载力不足，常常　砾垫层的方法，再验算下卧层的强度。　（２）条形基础：Ｐｚ＝　ｂ（ｐ　，　－　ｐｃ）进行换填处理并计算换填处理后软弱下卧　对于软弱地基上的基础设计，在变形　层的强度。其采用的规范不同，计算的结果　满足要求的前提下，首先需根据地层情况，　（３）矩形基础：　则有较大的差异，该文就同一基础形式、外　有较厚的硬壳层时需优先考虑利用并验算　部荷载、地质条件相同的情况下根据规范　其软弱下卧层顶面的强度。当硬壳层较薄　ＪＧＪ　７９－２０１２ｍ及ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７ｔ￣Ｊ进行计算，　。　ｂｌ（ｐ　—Ｐ。）　ｐｚ＝（ｂ＋２ｚｔａｎ０）（１＋２ｚｔａｎ０）。　或其承载力也不满足要求时，考虑换填较　（４）ｆａｚ＝ｆａｋ＋ｎ　ｂｒ（ｂ一３）＋ｎ　ｄｒｍ（ｄ一０．５）　。其　对结果差异的形成进行分析，并对差异性　好的材料以扩散基底应力，在计算换填厚　中：ｆａｋ－地基承载力特征值；ｎ　一宽度修正　提出修正的初步建议。　度时，无论采用规范ＪＧＪ　７９－２０１２还是规范　系数，ｂ一基础宽度，　一深度修正系数Ｉｄ一　ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７，都需使换填厚度与基础宽　基础埋置深度，ｒ一基础底面以下土的重度　１软基换填处理在建筑行业及公路行业　度的比值≥０．２５（灰土除外），此时设计的垫　（ｋＮ／ｍ　），地下水位以下取浮重度ｌ　ｒｍ一基　的差别　在公路行业，对于构造物如箱涵处的　层应力扩散角才大干零，垫层才起作用。　础底面以上土的加权平均重度（ｋＮ／ｍ３），位　于地下水位以下的土层取有效重度。　基底软基处理，其基础的宽度是根据过水　２规范ＪＧＪ　７９－２０１　２与ＪＴＧ　Ｄ６３－－２００７中　２．２　ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７计算软弱下卧层的主要　面积而定的，若单纯考虑基底软基处理而　计算公式差异性比较　公式　增大箱涵的基础，则顶板也会增大，同时侧　２．１　ＪＧＪ　７９－２０１　２计算软弱下卧层强度的主　墙受力及整个箱体的配筋都会增大。若增　要公式　加基础埋深，则涵底标高　会降低，在路面　（１）ｐ，＋ｐ　≤ｆ　其中：Ｐ，一相应于作用的　（１）ｐ　＝ｒ．（ｈ＋ｚ）＋Ⅸ（ｐ－ｒ，ｈ）≤ｒＲ［ｆａ】　（２）【ｆ　】＝【ｆ　】＋ｒ，ｈ。　其中：ｐ　一软弱地基或软土层的压应力；　设计标高不变的情况下需要增加侧墙高　标准组合时，软弱下卧层顶面的附加压力　Ｐ一基底压力值（ｋｐａ），该文为便于比较不考　度，同样增加上部结构的工程量，所以，对　值；Ｐ　一软弱下卧层顶面处土的自重压力　虑偏心荷载，ｈ一基底或桩端处的埋置深度；　箱涵基底软弱土层处理，在其上部结构及　值；ｆ　一软弱下卧层顶面处经深度修正后的　ｒｊ－深度（ｈ＋ｚ）范围内各土层的换填重度；　表１采用ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中公式４．２．６计算结果表　ｒ－（ｋＮ／　）　１８　ｌ７．８３　ｌ７．７Ｏ　Ｈ（ｍ）　０．５　０．５　Ｏ．５　ｚ（ｍ）　０．５　ｌ　２　ｂ（ｍ）　５．０４　５．０４　５．０４　ｒ２／（ｋＮ／ｍ　）　ｌ８　１８　１８　ｏ【　０．９８４　０．９６　０．８３　Ｐ（ｋｐａ）　１２０　１２０　ｌ２０　ｌ￣（ｋｐａ）　ｌ２７　ｌ２５　１ｌ４　【１ｆ］＝［ｆｄ＋ｎｈ（ｋｐａ）　７９　７９　７９　≤【ｆ４是否成立　否　否　否　１７．６４　０．５　３　５．０４　ｌ８　０．６５１　１２ｌ　１０５　７９　否　表２对ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中公式４．２．６修正后计算结果表　ｒ－（ｋＮ／ｍ’）　１８　ｌ７．８３　Ｈ（ｍ）　０．Ｓ　０．５　ｚ（ｍ）　ｂ（ｍ）　Ｏ．Ｓ　ｌ　ｎ／（ｋＮ／ｍ　）　ｌ８　ｌ８　ｏ【　０．９８４　０．９６０　Ｐ（ｋｐａ）　ｌ２　１２Ｏ　ｌ￣（ｋｐａ）　ｌ２８　ｌ２５　［ｆａ】＝【ｆ　＋ｒ２（ｈ＋ｚ—Ｏ．５）　７９　８８　ｐｚ≤【ｆａ］是否成立　否　否　５．０４　５．０４　ｌ７．７０　Ｏ．５　２　５．０４　ｌ８　０．８３０　ｌ２Ｏ　ｌ１４　１０６　否　１７．６４　Ｏ．５　２．５　５．０４　ｌ８　０．７４１　１２Ｏ　ｌｏ９　１１５　是　表３　ＪＧＪ　７９－２０１　２中的公式计算结果表　ｄ（ｍ）　０．５　０．５　ｚ（ｍ）　０．５　ｌ　ｂ（ｍ）　５．０４　５．０４　（ｋｐａ）　１ｌ１．０　１１１．Ｏ　（ｋｐａ）　ｌ３．０　１６．８　＋　（ｋｐａ）　１２４．０　ｌ２７．８　ｆａ　７４．０　７７．５　ｐｚ＋　ｚ≤ｆａ是否成立　否　否　０．５　２　５．０４　８６．７　２４．３　１ｌ１．０　８５．Ｏ　否　Ｏ．５　２．５　５．０４　５７．７　２８．０　８５．７　８８．８　是　４８　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｑ　Ｑ：Ｑ§　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯ８Ｙ　ｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　工程技术　ｒ，一深度ｈ范围内各土层的换算重度；ｃ【一土　成立。　进行修正，在ｒ，ｈ项上考虑由于持力层粉质　中附加应力系数，Ｙ　一抗力系数，【ｆ　卜软弱　③在地质情况、基础埋深、地下水位、　黏土的扩散作用引起的深度修正，按照【ｆ　】＝　地基或软弱土层顶面土的承载力允许值　基础外荷载等相同的情况下利用ＪＧＪ　７９－　】＋ｒ，（ｈ＋ｚ一０．５）来计算，ｚ为持力层厚度或　卜为根据ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中表３．３．５根据　２０ｌ２中的公式计算的换填厚度明显小于利　换填垫层的厚度，其计算结果见表２。　天然含水量查得的值或者根据地勘报告提　用ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中公式计算的厚度。主要　从表２可以看出，采用修正公式　】＝【ｆ　１　供的值　原因为前者利用持力层的扩散角原理计算　＋ｒ，（ｈ＋ｚ－０．５）计算，换填２．５ｍ即可以满足　２．３规范ＪＧＪ　７９－－２０１２与ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中　的下卧层顶面的ｐｚ减小程度大干Ｄ６３－２００７　要求。　计算公式差异性比较　中Ｇｔ（ｐ－ｒ’ｈ）的减小程度。ＪＧＪ　７９－２０１　２ｄｐｆ　，　从表３可以看出换填２．５ｍ即可以满足　两个规范存在的差异有以下几方面。　的深度修正至软弱下卧层的顶面，即基础　要求。此时ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７修正后的计算结　（１）两个规范计算原理相同，都是下卧　埋深ｄ＋换填厚度ｚ处，而ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中　果与ＪＧＪ　７９－２０１２中的公式计算结果接近。　层顶面处所受的附加压力与自重压力之和　的　】的深度修正只到基础埋深ｈ处。　应小于等于软弱下卧层顶面经深度修正后　④建议将ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７中的　】＝［ｆ。。］　４结语　能够提供的地基承载力。但ＪＧＪ　７９－２０１２中　＋ｒ，ｈ修正为　］＝［ｆ　】＋ｒ，（ｈ＋ｚ－０．５），其公式计　（１）在计算软弱下卧层强度时，通过ＪＧＪ　ｆａｚ与ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中对应的Ｉｒａ］的计算有　算才与ＪＧＪ　７９－２０１２中的公式计算结果才　７９－２０１２与ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７的公式分别对软　较大差别。前者当为软土时ｎ　＝０、ｎ　＝１，此　会差异不大，否则会出现采用ＪＧＪ　７９－２０１２　弱下卧层强度进行计算，计算结果两者存　时ｆ　：＝ｆ　ｋ＋ｒ　（ｄ一０．５），后者【ｆ　】＝［ｆ　０］＋ｒ２ｈ。　中的公式计算，换填厚度在３ｍ以内满足要　在较大差异。　ｒ　一基础底面以上土的加权平均重度，　求，而采用ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中的公式计算，　（２）若天然持力层满足上部结构对地　位于地下水位以下的土层取有效重度。对　换填厚度＞３ｍ也不满足要求的结果。　基承载力要求，在计算软弱地基下卧层强　应的ｒ　一基底以上土层加权平均重度，换算　⑤由于上部结构、基础与地基是相互　度时，建议将规范ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７中公式　时若持力层在水面以下，且不透水时，不论　作用的，地层结构变化也较复杂，该文提出　３．３．５一ｌ：Ｉｆ。】：［ｆ　０】＋ｒ２ｈ修改为【ｆ　】＝【ｆ　０】＋ｒ２　基底以上土的透水性如何，一律取饱和重　的公式修正的初步建议需要理论和工程实　（ｈ＋ｚ－０．５）进行计算，其计算结果与采用　度，当透水时，水中部分土层应取浮重度。　例的进一步验证。　规范ＪＧＪ　７９＂２０　１　２计算的结果较为接近。　同样情况下，ｒ　的计算与ｒ　的计算在使用饱　但由于上部结构、基础与地基是相互作用　和重度及浮重度上就会产生差异。（ｄ－０．５）　３实例分析　的，地层结构变化也较复杂，该文提出的　与ｈ也差０．５ｍ。　某工程设计一道４×３箱涵，其基础宽　公式修正的初步建议需要理论和较多的　ＪＧＪ　７９－２０１２中的公式Ｐ　＋ｐ　≤ｆ　利用　５．０４ｍ，每节长６ｍ，要求地基承载力ｌｌＯｋｐａ，　工程实例的进一步验证。　扩散角原理，ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中的公式Ｐ　＝ｒ．　其基础埋深为０．５ｍ，基底地层为①层粉质　（ｈ＋ｚ）＋ｏ【（９－ｒ，ｈ）≤ｒＲ【ｆａ］采用应力随深度递　粘土，厚ｌｍ，重力密度１８ｋＮ／ｍ　，未经深度　参考文献　减原理，并引入抗力系数ｒ　。为便于比较，该　修正的地基承载力特征值ｌｌ０ｋｐａ。②层为　【ｌ】ＪＧＪ　７９—２０１２．建筑地基处理技术规范　文计算时ｒ　的值取１。　淤泥质粘土，厚６ｍ，重力密度ｌ７．５ｋＮ／ｍ　，　［Ｓ】．　（２）计算结果差异性分析　未经深度修正的地基承载力特征值７０ｋｐａ。　【２】ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７．公路桥涵地基与基础　①ＪＧＪ　７９－２０１２￣ｐ　，随换填厚度的增　地下水位埋深０．５ｍ。　设计规范【Ｓ】．　加而减小，ｐ　将增大，随换填厚度Ｚ的增加，　根据ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７要求，验算软弱下　【３】李广信．岩土工程５Ｏ讲一岩坛漫话【Ｍ】．　ｆ　随换填厚度的增加，深度修正使其增大，　卧层顶面的强度见表ｌ。　第二版．北京：人民交通出版社，２０１０．　不等式很快就成立。　从表ｌ可看出，即使持力层厚３ｍ，按照　【４１　ＧＢ５０００７－２０１　１．建筑地基基础设计规范　②ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７中的ｒ．（ｈ＋ｚ）随Ｚ的增　ＪＴＧ　Ｄ６３－２００７的公式验算下卧层的强度，　【Ｓ】．　大而增大，０【（ｐ－ｒ＇ｈ）随ｚ的增大而减小，【ｆ　］　也不满足要求。但在较多的项目实际中，若　【５】张明义，吴涛．地基硬壳层的利用【Ｊ】．青　则是个定值。随着ｚ的增大，ｒ．（ｈ＋ｚ）增大相　存在硬壳层时，硬壳层不需要很厚，下卧层　岛建筑工程学院学报，ｌ９９５（４）：ｌ４—１７．　对较大，ａ（ｐ－ｒ’ｈ）随ｚ的增大减小的相对较　强度的经验算也是满足要求的［　。　小，而　】不变，不等式在Ｚ很大时也不一定　若对ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７的公式　】＝［ｆ口　】＋ｒ，ｈ　（上接４７页）　一个已知点作为待定点进行处理，平差后　频率对控制网进行复测。　６．２无约束平差　用该点已知坐标与平差后坐标进行对比，ｘ　在有效基线中提取必要的基线组成异　方向最大差值为０．００５ｍ，Ｙ方向最大差值为　参考文献　步环（边数不超过６条），运用随机软件进行　０．００６ｍ，说明已知点之间网形兼容性较好。　［１］ＧＢ—Ｔ—ｌ　８３１４－２００９．全球定位系统　异步环解算进一步剔除含有粗差的基线观　在确认平差结果可靠后，将该点作为已知　（ＧＰＳ）￣ｑ量规范［ｓ】．　测量。即在ｗＧ￥８４坐标系中进行无约束平　点参与二维约束平差。在处理结果中，最弱　【２】徐绍铨，张华海，杨志强，等．ＧＰｓ测量　差，平差时无任何已知点参与，其基线向量　边相对中误差＜１／２００００。　原理及应用【Ｍ】．武汉：武汉大学出版　的改正数（Ｖ　，Ｖ　，Ｖ　）绝对值应满足Ｖ　≤３　社，２００８．　口，ＶＹ≤３　ｏ，Ｖｚ≤３　ｏ。　７结语　［３】苏志华，周春柏，刘晚霞．工程测量中　经过无约束平差解算，各个异步环的　ＧＰＳ技术以其独特的优势在控制测量　ＧＰＳ控制测量平面与高程精度分析【Ｊ】．　基线向量改正数均小于限差３　ｏ，其中误差　方面得到越来越广泛的应用。由于山区控　测绘通报，２Ｏｌ２（３）：５６－５８，６２．　最大的基线，其改正数Ｖ　＝０．０１９　３ｍ，Ｖ　＝一　制网的特殊性，实际工作中应注意：ＧＰＳ观　【４】苗新毅．ＧＰＳ在工程测量中的应用．山　Ｏ．０２７　２ｍ，Ｖｚ＝０．０２７９ｍ，ｔ－￣＜３　ｏ＝Ｏ．０６７　１ｍ。　测数据质量的好坏与观测条件有很大的关　西建筑，２Ｏ１３（２８）：２０９－２１Ｏ．　６．３约束平差　系，选点时应尽量选择开阔地段，避免遮　当确认三维约束平差有效时，最后在　挡；ＧＰＳ控制网边长较短时基线相对精度较　北京５４坐标系中进行二维约束平差，输入　低，当精度要求较高时，应避免短边，同时　已知点的平面直角坐标，在平差中首先将　为了确保控制成果的可靠性，要按一定的　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｃＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　４９