关于路基换土垫层法的计算探讨.pdf

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1、２０１５年第３期（总第１５６期）江西建材交通工程关于路基换土垫层法的计算探讨■唐义仁■中铁合肥建筑市政工程设计研究院，安徽合肥　２３００４１摘要：换土垫层法是道路软土地基处理中浅层处理的常用方法，合理而实用的所述，当填土高度小于２５ｍ时，基底附加应力的计算公式为：计算方法是换土垫层法设计的关键。９４×ｅｘｐ（－０．６７ｈ）ｐ０＝γ（ｈ＋）（４）关键词：换土深度垫层厚度地基附加应力γ（２）当路基填土高度大于或等于２５ｍ时，基底附加应力要路基填１　引言土产生的应力，即：城市道路在设计中不可避免的遇到软弱地基土，而换土垫层法

2、由ｐ０＝γｈ（５）于施工方便、造价低廉，常作为软土地基处理的首选方法。一般来说，２．３２　路基基底有效宽度ｂ的取值对于软土层厚度较薄（厚度小于３ｍ）的地基，可以采用全部挖除换填的从本文前部分所述，条形基础基底宽ｂ的取值，对于道路路基，如方法处理；而软土层厚度较大（厚度大于３ｍ）时，采用部分挖除换填的果取路基底面宽，采用公式（２）计算的地基换填后的附加应力与计算前方法处理。相差无几，显然不符合处理结果。路基基底宽一般远大于建筑基础基２　计算方法探讨底宽，基底应力分布也不同于建筑基础基底的应力分布，因此路基基底２．１　常用计

3、算方法存在一个有效宽度ｂ，使公式（２）的计算结果能满足路基换填处理要目前，工程通常采用的计算方法为《建筑地基处理技术规范》求。（ＪＧＪ７９－２０１２）推荐的应力扩散法。即认为垫层以θ角向下扩散基底路基填土荷载一般可简化为三角形叠加荷载。附加压力，到垫层底面（下卧层顶面）处的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该处下卧层顶面地基深度修正后的容许承载力。即Ｐｚ＋Ｐｃｚ≤ｆａｚ（１）式中：ＰＣＺ为垫层底面处土的自重压力值，ｋＰａ；ｆａｚ为垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值，ｋＰａ；ＰＺ为相应于荷载效应标准组合时，垫层底面

4、处的附加压力值，ｋＰａ。对于道路路基而言，可近似的将其看成条形基础，因此ｂ·ｐ０ｐｚ＝（２）ｂ＋２·ｚｔｇθ式中：Ｐ０为垫层顶面处的附加应力值；ｂ为条形基础底面的宽度；ｚ图１　线性荷载作用下路基重力分布为垫层厚度；θ为垫层的压力扩散角（参考《建筑地基处理技术规范》表设其最大值为Ｐ，计算土中Ｍ（ｘ，ｚ）点的竖向应力бｚ为：σｚ＝αｓＰ４２２取值）（６）２．２　计算参数的讨论ｎｎ－１ｍ（ｎ－１）２．２１　基础底面宽ｂ值其中：αｓ＝ｎ（ａｒｃｔｇｍ－ａｒｃｔｇｍ）－２２（ｎ－１）＋ｍ前文所述方法为参照条形基础垫层计算方法，

5、而建筑地基基础宽ｘｚ度一般远小于道路路基基地宽度，由建筑地上结构产生作用于基底的ｎ＝，ｍ＝ｂｂ附加应力近似为均布荷载，因此在垫层计算时，基地宽度可以采用基础设路基半宽ｂ＝１０ｍ，最大荷载集度Ｐ＝３０ｋｐａ，则基底下ｚ＝３ｍ、６ｍ全宽。而由道路路基产生的基底附加应力，在道路基底全宽范围内并处竖向应力分布见下图２、图３：非均布荷载，其为非线性分布，路中最大，而路堤坡脚处最小。因一般道路路基宽度远大于建筑地基基础宽度，则其采用换填垫层法处理结果并不明显。将公式（２）分子分母均除以ｂ，得到：ｐ０ｐｚ＝（３）２·ｚｔｇθ１＋ｂ从公式

6、（３）看出，当基底宽度ｂ越大，分母数值就会越小并接近于１，换填后的垫层底附加压力值也接近换填前的地基附加应力值Ｐ０。２．２２　基底附加应力Ｐ０图２　ｚ＝３ｍ处地基竖向应力分布图基底附加应力Ｐ０的取值主要取决于路基填土高度及车辆荷载的分布。一般认为，当填土高度小于２５ｍ时，基底附加应力为填土及车辆荷载产生应力之和；当填土高度大于或等于２５ｍ时，车辆荷载产生的应力相对于填土产生的应力较小，可以不计，此时基底附加应力为路基填土产生的应力。由此看出，填土高度不同，基底附加应力的计算方法也不相同，明显区别于建筑地基基底附加应力

7、的计算方法。２．３　计算参数的修正２．３１　基底附加应力Ｐ０的取值（１）当路基填土高度小于２５ｍ时，基底附加应力要路基填土及车辆荷载的产生的应力之和。路基填土产生的竖向应力为γｈ，车辆荷载图３　ｚ＝６ｍ处地基竖向应力分布图产生的应力，本文推荐采用《日本道路设计指南》中交通当量荷载与路从图２、图３可以看出由填土引起的地基竖向应力，在某一深度处，堤高度的换算公式：Ｐ＝９４×ｅｘｐ（－０．６７ｈ），ｈ为路基填土高度。综上呈先增后减的趋势；随着深度的增加，地基应力整体呈现渐少的趋势。·６７１·从应力分布图来看，地基竖向应力的较

8、大值主要集中在路中两侧其中，ｆａｋ为地基承载力特征值，ηｂ、ηｄ为基础宽度和埋深的承载各５ｍ处，因此在进行换土垫层法计算时，有效宽度应在路中两侧一定力修正系数，按照《建筑地基基础设计规范》表５２４取值，γ为地基土范围之内，而不是基底全宽。容重，γｍ为基础以上地面以下土层加权平均容重，ｂ为基础宽，ｄ为