桥梁地基处理置换垫层法

桥梁地基处理置换垫层法

置换垫层法目前应用较广的是在软弱地基土上铺筑砂砾垫层。砂砾垫层材料应就地取材，同时又要符合强度要求。垫层采用中砂、粗砂、砂砾和碎（卵）石，不含植物残体等杂质，其颗粒的不均匀系数不能小于5，砾料粒径以不大于50mm为宜。既能提高强度，又易于夯实。黏粒含量不应大于5%，粉粒含量不应大于25%，因为这些含量过多不利排水，也不利于夯实。

一、砂砾垫层厚度与宽度确定

砂砾垫层比软弱地基或软土有较大的变形模量和强度，基础底面的压应力通过砂砾垫层的扩散作用分布到较大的面积。砂砾垫层顶面尺寸应为基底尺寸每边加宽不小于0.3m。垫层厚度不宜小于0.5m，且不宜大于3m。

垫层的厚度z是根据下卧土层的承载力按下式计算确定（图10-2）：

图10-2砂砾垫层及应力图示

Pk+Pk≤ya[f.]（10-1）条形基础：

Pk=7+2ztane注：条形基础当长宽比等于或大于10时可为矩形基础。

矩形基础：

Pok=（b+ 2tane）（1+2ztane）式中：pa——垫层底面处的附加压应力（kPa）；Pa——垫层底面处土的自重压应力（kPa）；

[f.]——垫层底面处地基的承载力容许值（kPa），按《公桥基规》第3.3.4条或第3.3.5条的规定采用；b——矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；

1——矩形基础底面的长度（m）；p1.——基础底面压应力（kPa）；p.——基础底面处的自重压应力（kPa）；z——基础底面下垫层的厚度（kPa）；

e——垫层的压力扩散角，可按表10-2采用。

垫层压力扩散角8（°）表10-2

注：当0.25<z/b<0.50时，0值可内插确定；当z/b<0.25时，除灰土取0=28°外，其余材料均取0=0°，必要时宜由试验确定。

垫层底面的宽度应满足基底压力扩散的要求，可按下式或当地经验确定：

b1=b+2ctane（10-4）

二、基础底面地基承载力

置换砂垫层后基础底面垫层承载力容许值[f]，一般应满足工程要求，并通过现场试验确定垫层承载力。当无试验资料时，可按表10-3参考采用。

各种垫层承载力容许值[f.]表10-3

注：1.压实系数A。为土的控制干密度p1与最大干密度Pd.m的比值。土的最大干密度宜采用击实试验确定；碎石最大干密度可取2.0~2.2t/m3。

2.当采用轻型击实试验时，压实系数A。宜取高值；采用重型击实试验时，压实系数A。可取低值。

三、基础沉降量计算

软弱土地基换填砂砾垫层的总沉降量s主要由两部分组成，一是由基础底面砂砾垫层下软卧层产生的沉降量s。；一是由砂砾垫层本身产生的沉降量sm，如式（10-5）和式（10-6）所示，即：

5=Sau+s.（10-5）ha

5a0=Pag（10-6）式中：s——砂砾垫层地基沉降量（mm）；s.——垫层本身的压缩量（mm）；s.——下卧层沉降量（mm），可按《公桥基规》第4.3.4条~第4.3.7条规定计算；Pa——垫层内的平均压应力（MPa），即基底平均压应力与砂砾垫层底平均压应力的平均值；h.——砂砾垫层厚度（mm）；E.——砂砾层的压缩模量（MPa），如无实测资料时，可采用12~24MPa。

在此需要说明，当砂砾垫层侧面土较软弱时，地基土会因垫层侧面土的侧向变形而引起沉降。所以为满足构筑物的沉降要求，不但应考虑基底竖向压缩变形，而且还要计入砂砾垫层引起的侧面土压缩变形的影响。

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