垫层的设计

(1)垫层厚度的确定。根据填层作用的原理,砂填层厚度必须满足在建筑物荷载作用下垫层本身不应产生冲剪破坏,同时,通过垫层的应力也不会使下卧层产生局部剪切破坏,即应满足对软弱下卧层验算的要求。

垫层厚度z(图10-1)应根据下卧软弱土层的承载力确定,即作用在垫层底面处的土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层的承载力特征值:

图10-1　砂垫层剖面图

式中 pz——相应于作用标准组合时,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)。

垫层的厚度不宜大于3m。

垫层底面处的附加压力值pz可按软弱下卧层验算方法计算:

式中 b——为矩形基础或条形基础底面的宽度(m);

　　l——为矩形基础底面的长度(m);

　　pk——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值(kPa);

　　pc——基础底面处土的自重压力值(kPa);

　　z——基础底面下垫层的厚度(m);

　　θ——垫层(材料)的压力扩散角。砂填层的压力扩散角按表10-2选用。

表10-2　垫层的压力扩散角θ

(2)砂垫层宽度的确定。砂垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求,并且要考虑垫层侧面土的侧向支承力来确定。若垫层宽度不足,侧边土又比较松软,垫层有可能被挤入四周软土中使沉降增大。

关于宽度的计算,可按扩散角法计算并结合当地经验确定(图10-1):式中 b′——垫层底面宽度(m);

　　θ——压力扩散角,可按表10-2采用;当z/b＜0.25时,仍按z/b＝0.25取值。砂垫层顶面宽度可从垫层两侧向上,按当地基坑开挖的经验及要求放坡。垫层顶面每边超出基础底边缘不应小于300mm。

垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定,并应进行下卧层承载力的验算。

对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑,还应进行地基变形计算。对超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于天然土层密度的垫层,宜早换填并考虑其附加的荷载对建造的建筑物及邻近建筑物的影响。