專利名稱：：基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種地基處理方式的選擇方法，尤其涉及一種軟土地基上填埋場地基處理方式的選擇。
背景技術(shù)：
：隨著我國環(huán)保要求的提高，目前，國內(nèi)各地都在建設(shè)不同規(guī)模的垃圾衛(wèi)生填埋場，一些大中城市針對污染河道底泥和市政污泥后處置問題，也在規(guī)劃建設(shè)一批淤泥處置場。與山區(qū)地質(zhì)不同，我國的東部沿海地區(qū)廣泛分布著軟土地基，在軟土地基上修建垃圾衛(wèi)生填埋場和淤泥處置場這種大面積荷載的構(gòu)筑物，如何考慮地基承載力問題，目前已成為工程建設(shè)所關(guān)心的問題之一。軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的土，廣泛分布于我國東部沿海地區(qū)，軟土地基的特性是具有孔隙比大(一般大于1.0)、天然含水量高(接近或大于液限)、壓縮性高(壓縮系數(shù)一般大于0.5MPB-1)、抗剪強度低(天然不排水抗剪強度一般低于20Kpa)、滲透性差(一般滲透系數(shù)低于10_7Cm/S)和靈敏度高(靈敏度一般大于3)等特點(參見顧曉魯?shù)?，《地基與基礎(chǔ)》(第二版)，中國建筑工業(yè)出版社，1993年；華南理工大學(xué)、南京工學(xué)院、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)編，《地基與基礎(chǔ)》，中國建筑工業(yè)出版社，1980年)，是一種呈軟塑到流塑狀態(tài)的飽和粘性土。正是由于軟土的這些特性，造成軟土地基承載力低、后期沉降量大且不均勻，沉降持續(xù)時間較長。在軟土地基上進行工程建設(shè)，地基處理方案的選擇至關(guān)重要，其中重點要考慮兩方面的問題承載力、沉降。淤泥處置場一般是配合受污染河道、湖泊的清淤或污水處理廠的市政污泥后處置而修建，用于接納受污染的淤泥，對污泥進行減量化、穩(wěn)定化、無害化處理的構(gòu)筑物。與一般的建構(gòu)筑物不同，淤泥處置場的荷載具有如下特點(1)荷載施加周期長。為防止淤泥產(chǎn)生二次污染，一般情況下淤泥的脫水干化直至最終的覆蓋封場等系列作業(yè)都在防滲設(shè)施完善的填埋區(qū)內(nèi)進行，相應(yīng)地處置場的每日進泥量會受到填埋區(qū)內(nèi)作業(yè)流程的限制，同時也受到清淤工程的制約。正因為如此，由于淤泥堆積而產(chǎn)生的荷載實際上是分級施加于地基，而且荷載施加周期相對較長。對于河道和湖泊的清淤工程，與工程規(guī)模有關(guān)，一般可達12年，對于市政淤泥處置場，其服務(wù)年限一般可達10年甚至更長。(2)荷載分布不均勻。在處置場庫區(qū)內(nèi)，淤泥脫水干化、攤鋪、倒運和碾壓期間，荷載分布是不均勻的。此外，軟土廣泛分布的區(qū)域，其地下水位也一般較高，隨設(shè)計填埋工藝的不同，受地下水位的限制，處置場有時采用地上提壩式填埋，處置場周邊的提壩荷載是一次性施加于地基，而庫區(qū)內(nèi)的荷載則是分級施加，由此也會造成荷載分布不均勻；(3)荷載分布面積大。與一般的建構(gòu)筑物不同，受淤泥堆積性能、庫區(qū)作業(yè)條件的影響，處置場的高度往往受到限制，導(dǎo)致其占地面積都相對較大，整個處置場施加于地基的荷載屬于大面積堆積荷載。在軟土地基上修建淤泥處置場，若采用與建(構(gòu))筑物相同的地基處理措施，如采用樁基、復(fù)合地基等，必然會大規(guī)模增加工程投資。充分考慮處置場的荷載特點，有助于選擇經(jīng)濟合理、安全可靠的地基處理方案。如果施工之前按照排水固結(jié)法對工程建設(shè)場地進行堆載或真空預(yù)壓處理，無疑是最經(jīng)濟的選擇，而實際情況往往是受工程建設(shè)周期、資金及征地等因素的限制，工程建設(shè)場地滿足不了預(yù)壓的時間要求。總而言之，填埋場(包括垃圾填埋場和淤泥等固體廢棄物處置場)占地面積較大，對軟土地基，若采用常規(guī)的復(fù)合地基處理方式無疑將大規(guī)模增加工程投資，若采用目前針對大面積軟土地基的真空或堆載預(yù)壓法進行處理，處理周期至少需要半年的時間周期，且處理后的地基也難以達到一次堆填完成所需要的地基承載力。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法，即利用填埋場占地面積大、荷載施加周期長且分步施加的荷載特點，將填埋場的堆填過程當作分級加載的過程，按照堆載預(yù)壓的方法分析地基在填埋場運行期間地基承載力的提高，通過控制作業(yè)程序，使堆填速度和地基承載力隨時間的增長相適應(yīng)，同時設(shè)置加筋砂石墊層，為軟土地基提供排水層，既可以提高地基承載力，又能有效減小庫區(qū)的不均勻沉降。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于地基承載力來確定軟土地基上填埋場地基的處理方式予以實現(xiàn)的技術(shù)方案是該方法包括步驟一、根據(jù)地質(zhì)勘察報告進行地基承載力的修正，對于軟土地基上的大面積荷載，修正后的地基承載力4可以按下式計算fa=fak+ndyffl(d-o.5)(ι)其中fak為地基承載力特征值；ηd為基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)，對軟土地基取Ild=1.0;Ym為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮容重；d為原狀地面到防滲結(jié)構(gòu)層與天然地基的接觸面的垂直距離；步驟二、判斷上述修正后的地基承載力是否滿足填埋場總荷載要求，若滿足，則執(zhí)行(306)；若不滿足，則擬定加筋墊層的層數(shù)和強度，并計算加筋墊層對承載力的貢獻；步驟三、不設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力增長，(301)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若滿足，則執(zhí)行(307)；(302)設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力的增長；(303)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若不滿足，則(304)調(diào)整填埋場加載量及加載周期，并(305)依據(jù)填埋場實際情況確定每級加載量和周期，返回上述步驟三；若滿足，則執(zhí)行(308)；(306)確定該地基無需進行任何方式的處理；(307)確定該地基處理方式為僅采用加筋墊層處理地基；(308)確定該地基處理方式為加筋墊層和設(shè)置豎井處理地基。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)對淤泥處置場這種荷載施加周期較長的大面積荷載工程，按分級加載的預(yù)壓地基來考慮地基承載力的增長是可行的，但地基承載力的增長幅度是有限度的，堆填高度和時間周期應(yīng)適應(yīng)地基承載力的增長速率。(2)加筋墊層一方面作為下部軟土的水平排水通道，能夠加速地基的固結(jié)，另一方面加筋墊層的張力膜效應(yīng)和筋材摩擦力對側(cè)向變形的限制可以提高地基的承載力，減小不均勻沉降。其對地基承載力的貢獻取決于加筋材料的性能和層數(shù)。(3)對預(yù)壓地基，設(shè)置排水豎井時地基承載力的提高的速度明顯高于不設(shè)豎井的單純豎向排水地基。對于厚度較大的軟土地基，應(yīng)設(shè)排水豎井，當軟弱土層埋深較淺、厚度較薄，豎向排水固結(jié)可以滿足要求時，也可不設(shè)排水豎井。附圖為本發(fā)明基于地基承載力來確定軟土地基上填埋場地基的處理方式的流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細地描述。對于大面積堆載，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)中的具體規(guī)定是地面堆載應(yīng)均衡，并應(yīng)根據(jù)使用要求、堆載特點、結(jié)構(gòu)類型和地質(zhì)條件確定允許堆載量和范圍，堆載量不應(yīng)超過地基承載力特征值。淤泥處置場占地面積較大，按照上述規(guī)范的要求，防滲結(jié)構(gòu)層(含膜下?lián)Q填土層)與天然地基的接觸面處，天然地基修正后的承載力特征值應(yīng)該滿足上部荷載的承載要求。如附圖所示，本發(fā)明基于地基承載力來確定軟土地基上填埋場地基的處理方式的過程是步驟一、根據(jù)地質(zhì)勘察報告進行地基承載力的修正，對于軟土地基上的大面積荷載，修正后的地基承載力4可以按下式計算fa=fak+ndyffl(d-o.5)(ι)其中fak為地基承載力特征值；ηd為基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)，對軟土地基取Jld=1.0;Ym為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮容重；d為原狀地面到防滲結(jié)構(gòu)層與天然地基的接觸面的垂直距離.在軟土地區(qū)，如果按全部淤泥的堆積高度把荷載一次施加進行計算，對于堆填高度大于8米的處置場，即使考慮深度修正，地基承載力特征值小于IOOKpa的軟土地基很難滿足上部堆載的承載力要求。對淺層軟土地基，當軟土層厚度小于3米時，可以考慮將軟土層全部清除進行換填處理；而當軟土層厚度較大時，若采用局部換填墊層處理，由于堆積面積大，在軟弱下臥層頂面附加壓力一般均不考慮擴散，即使考慮擴散，其對承載力的貢獻也很小?；A(chǔ)規(guī)范M的規(guī)定，當基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的距離小于基礎(chǔ)寬度的0.25倍時，基底壓力的擴散角取θ=O0步驟二、判斷上述修正后的地基承載力是否滿足填埋場總荷載要求(填埋場總荷載由設(shè)計的堆填高度確定)，若滿足，則執(zhí)行(306)；若不滿足，則擬定加筋墊層的層數(shù)和強度，并計算加筋墊層對承載力的貢獻。加筋墊層對地基承載力的貢獻如下近年來，隨著各類土工合成材料的發(fā)展，其在土木工程中的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。在地基處理中，在軟弱地基的表面，鋪設(shè)一定厚度的砂石墊層，并在其間平鋪一層或多層土工合成材料，如土工格柵、土工筋帶、高強土工布等，既可以增強整體性、均化地基附加應(yīng)力的分布，控制不均勻沉降，提高地基的承載力，同時砂石墊層和土工合成材料又可以為軟土提供排水面，加速軟土地基的固結(jié)。加筋土墊層可以提高地基承載力，其機理是荷載作用下土與筋材之間產(chǎn)生相對位移，界面上的剪應(yīng)力使得土工合成材料中產(chǎn)生拉力，從而增加對土橫向變形的限制，同時處于受拉狀態(tài)的土工合成材料，起到張力膜的作用，可以大幅度提高了墊層的抗剪強度，從而提高地基承載力。加筋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法可以采用有限元法進行數(shù)值模擬，也可以采用極限平衡法。由于計算模型參數(shù)的不確定性和復(fù)雜性，采用有限元法對結(jié)構(gòu)整體的安全性評價目前尚不令人滿意，所以目前工程設(shè)計中大多人采用極限平衡法。通常情況下，由于鋪設(shè)筋材而提高的地基承載力可以按公式(9)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(9)其中第一項為筋材拉力向上分力的張力膜作用，第二項為拉力水平分力的反作用力所起的側(cè)限作用。α為筋材拉力與水平面夾角，取.《=45°+識/2，即筋材變形后沿朗肯主動滑動面方向，識為墊層的內(nèi)摩擦角。η為筋材層數(shù)；Ta為筋材的抗拉強度(KN/m)；θ為應(yīng)力擴散角(°);ζη為最下一層筋材的深度；FS為地基承載力安全系數(shù)，一般可取2.53.0。Du為滑動面的最大深度，一般Du不超過2倍基礎(chǔ)寬度，可按公式(10)計算。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(10)步驟三、不設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力增長，考慮處置場荷載施加周期長的特點，在處置場的防滲結(jié)構(gòu)與天然軟基的頂面之間合理設(shè)置水平導(dǎo)水層，并對庫區(qū)內(nèi)的作業(yè)程序提出明確要求，我們就可以把淤泥的堆填過程當作逐級加載的堆載預(yù)壓過程，計算每級加載后，下一級加載之前地基土的固結(jié)度，預(yù)估處置場運行期間地基承載力的提高。對正常固結(jié)的飽和粘性土地基，某點某一時間t的抗剪強度按公式(2)計算(參見中華人民共和國行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002，J220-2002)，中國建筑工業(yè)出版社，2002年)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(2)其中時刻該點土的抗剪強度；為地基土的天然抗剪強度；Δ02為預(yù)壓荷載引起的該點的附加豎向應(yīng)力；Ut為該點土的固結(jié)度；為三軸固結(jié)不排水壓縮試驗求得的土的內(nèi)摩擦角(參見中華人民共和國國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)中國建筑工業(yè)出版社，2OO2年)；當?shù)鼗鶅?nèi)不設(shè)排水豎井時，對于荷載面積遠大于壓縮土層厚度，地基中的孔隙水主要沿豎向滲流，根據(jù)Terzaghi的一維單向固結(jié)理論，某時刻地基土的固結(jié)度按公式(3)計算(參見華南理工大學(xué)、南京工學(xué)院、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)編，《地基與基礎(chǔ)》，中國建筑工業(yè)出版社，1980年)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中t為時間；H為壓縮土層最遠排水距離，單面排水時即為土層厚度；cv為豎向固結(jié)系數(shù)，一般巖土工程勘察固結(jié)試驗提供此參數(shù)。用該式計算固結(jié)度時，通常將(^取為常數(shù)，固結(jié)度只與時間有關(guān)，難于考慮加載大小和速率的影響。對設(shè)置豎井的地基，逐步加載條件下的平均固結(jié)度規(guī)范推薦采用的是改進的高木俊介法，其計算公式為(Kj-gC-Z-')](5)其中么為時間t地基土的平均固結(jié)度；Z7；為第i級荷載的加載速率(kpa/d)；EAp為各級荷載的累加值(kpa)，Th，T,分別為第i級荷載加載的起始和終止時間(從零點算起)⑷；當計算第i級荷載加載中某時間t的固結(jié)度時，T,改為t；參數(shù)a，M與排水固結(jié)條件有關(guān)的計算參數(shù))可根據(jù)地基土的排水固結(jié)條件按建筑地基處理技術(shù)規(guī)范中表5.2.7采用(參見中華人民共和國行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002,J220-2002)，中國建筑工業(yè)出版社，2002年)。其中當Ut>30%且取a=8/Ji2，3=n2cJ(4H2)時，公式(4)為不考慮豎井，僅考慮豎向排水固結(jié)時分級加載地基固結(jié)度的計算公式。天然地基的極限承載力一般直接通過荷載試驗，或依據(jù)土工試驗資料查閱有關(guān)規(guī)范確定。對淤泥處置場工程而言，由于下部防滲結(jié)構(gòu)層的存在，工程進入運行期之后，很難在現(xiàn)場通過試驗測定地基承載力的變化，只能通過理論公式進行估算。對軟土地基，當識0時，按總應(yīng)力法分析的各類土工問題中，巖土工程勘察規(guī)范給出的地基容許承載力估算公式為f=2cu+yd(6)在整體剪切破壞的條件下，Prandtl，Terzaghi,Skempton,Vesi，c等人研究了地基承載力的理論計算公式。其中Skempton提出的半經(jīng)驗公式(參見顧曉魯?shù)龋兜鼗c基礎(chǔ)》(第二版)，中國建筑工業(yè)出版社，1993年；龔曉南主編，《復(fù)合地基設(shè)計和施工指南》，人民交通出版社，2003年)適合于計算飽和軟土地基上淺基礎(chǔ)(p=0,d/b<2.5)的地基極限承載力。當考慮基礎(chǔ)形狀和埋深的影響時，公式為pu=cuiVc(l+0.2y)(l+0.2j)+yd(7)其中d為基礎(chǔ)埋深；y為土的重度；cu為不排水抗剪強度，對軟土地基，可近似取式⑵計算出的tf值；N。為承載力系數(shù)，當p=0時，N。=5.14；b和1分別為基礎(chǔ)的寬度和長度。對淤泥處置場這種大面積荷載，可以忽略基礎(chǔ)埋深的影響，地基極限承載力可以直接用下式估算pu=5.14cu(8)當?shù)鼗菰S承載力(地基極限承載力除以安全系數(shù))的安全系數(shù)取2.5時，公式(8)和公式(6)的結(jié)果是一致的。(301)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若滿足，則執(zhí)行(307)；(302)設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力的增長；(303)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若不滿足，則(304)調(diào)整填埋場加載量及加載周期，并(305)依據(jù)填埋場實際情況確定每級加載量和周期，返回上述步驟三；若滿足，則執(zhí)行(308)；(306)確定該地基無需進行任何方式的處理；(307)確定該地基處理方式為僅采用加筋墊層處理地基；(308)確定該地基處理方式為加筋墊層和設(shè)置豎井處理地基。(3-8)確定該地基處理方式為加筋墊層和設(shè)置豎井處理地基。下面是本發(fā)明的應(yīng)用舉例1.工程概況某淤泥處置場，占地面積約13公頃，長約600米，寬約220米，用于處置某水庫受污染底泥。場地原狀地面高程3.0米，地下水位高程2.2米，一側(cè)為密集布置的構(gòu)筑物，一側(cè)緊鄰水庫，水庫底高程-1.2米；在現(xiàn)狀水庫側(cè)修建提壩，頂寬12米，壩頂高程3.5米，處置場庫區(qū)防滲層底標高2.2米，防滲層厚度0.9米；水力清淤后的泥水混合物直接泵送至庫區(qū)內(nèi)的土工管袋，每個土工管袋充滿淤泥脫水后，容重為13KN/m3，基底寬度13米，高度2.7米，庫區(qū)內(nèi)的土工管帶堆放23層后封場覆蓋，覆蓋層厚度1米；其上為園林景觀覆土，高度約1.5米。場地地質(zhì)情況由上而下依次共分為10個地質(zhì)亞層①素填土，松散狀態(tài)，含建筑垃圾、有機質(zhì)，層厚約2.2m。②粘土，可塑狀態(tài)，局部軟塑，土質(zhì)不均勻，層厚約2.0m。③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約2.0m。③2粉質(zhì)粘土，流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約2.9m。粉砂，稍密中密狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約6.7m。④工粉質(zhì)粘土，軟塑狀態(tài)，局部可塑，土質(zhì)不均勻，層厚約2.lm。2粉質(zhì)粘土，可塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約4.4m。⑤粉土，密實狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約3.7m。⑤2粉質(zhì)粘土，軟塑狀態(tài)，局部可塑，土質(zhì)不均勻，層厚約6.2m。⑥粉質(zhì)粘土，可塑狀態(tài)，不均勻，砂粘混雜，該層地質(zhì)勘察未揭穿。2.擬采用的地基處理方案由于受用地、工期等條件限制，工程建設(shè)場地提前進行預(yù)壓處理不具備條件?？紤]處置場的實際情況，設(shè)計單位在填埋區(qū)擬采用的地基處理方案由下向上依次為①清除場地表層雜填土，開挖至標高0.80m；②標高0.80m1.80m之間，設(shè)置1.0米厚的加筋級配砂石墊層，底部設(shè)一層高強土工布，抗拉強度200KN/m；中間鋪設(shè)一層土工格柵，抗拉強度80KN/m；③標高1.80m以上設(shè)0.4m地下水導(dǎo)流層，其上處鋪設(shè)一層土工布作為隔離層，抗拉強度20KN/m；④土工布以上為處置場防滲結(jié)構(gòu)層即壓實粘土層+GCL+HDPE膜+膜上保護層+滲濾液導(dǎo)排層。水庫側(cè)提壩的地基采用水泥攪拌樁做強化處理，本文不作討論。該地基處理方案的基本思路是把處置場淤泥處理的作業(yè)過程當作堆載預(yù)壓的逐級加載過程；通過設(shè)置水平排水層，加速地基的固結(jié)，使地基土強度的增長與堆載過程相適應(yīng)；設(shè)置加筋砂石墊層，一方面提高地基的承載力，一方面控制處置場地基的不均勻沉降。根據(jù)工程的方案設(shè)計，擬采用的運行工況為，第一步荷載(加筋墊層及防滲層)45KN/m2；第二步荷載(第一層管帶)35KN/m2；第三步荷載(第二層管帶)35KN/m2；第四步荷載(第三層管帶)35KN/m2；第五步荷載(封場覆蓋)18KN/m2；第六步荷載(景觀覆土)27KN/m2；每步荷載的施加周期為90天，累加總荷載達195KN/m2。3.地基承載力的增長過程以天然地基與加筋墊層交界面處地基的承載力變化為例，分析地基承載力隨逐級加載的變化。1)天然地基承載力的修正結(jié)果見表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>2)加筋墊層對地基承載力貢獻的計算結(jié)果見表2。在防滲結(jié)構(gòu)層以下共有三層加筋材料，計算滑動面深度時，取基礎(chǔ)寬度為單個土工管帶的基底寬度，即b=13m。由于基礎(chǔ)寬度遠大于墊層厚度計算中取9=0。表2加筋墊層對地基承載力的貢獻<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>計算結(jié)果表明，按照設(shè)計方案設(shè)置加筋墊層后，地基承載力約提高30Kpa。3)地基承載力隨逐級加載預(yù)壓的變化情況見表3和表4。當?shù)鼗鶅?nèi)不設(shè)置排水豎井時，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，選取③工(③工即淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約2.0m。)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為計算對象，取H=4m。其中地基承載力的計算值采用公式(5)中Ut的計算結(jié)果，0=0.004(1/d)。表3不設(shè)豎井排水時地基承載力隨逐級加載的增長過程<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>計算表明，第270天時，地基承載力增長到143.8Kpa，此時即將進行第四步加載，累加荷載將達到150Kpa，即當?shù)鼗鶅?nèi)不設(shè)豎井時，分級加載時地基承載力的提高幅度難以滿足第四步加載淤泥堆填荷載的要求。在加筋墊層下設(shè)排水豎井，取袋裝砂井直徑dw=70mm；袋裝砂井為等邊三角形排列，間距1=1.4m；有效排水直徑de=1.051=1.47m；井徑比n=de/dw=21；深度穿透相對軟弱土層，選?、踚(即淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，層厚約2.0m。)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為計算對象取H=4m；地基土的固結(jié)排水系數(shù)為cv=0.003cm2/s,ch=0.003cm2/s，依據(jù)地基處理規(guī)范(參見中華人民共和國行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002，J220-2002)，中國建筑工業(yè)出版社，2002年)，F(xiàn)n=2.3；a=8/n2=0.81；^=0.0457(1/d)。計算結(jié)果見表5。表4設(shè)排水豎井時地基承載力隨逐級加載的增長過程<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>計算表明，從淤泥處置場加載開始到封場覆蓋的分級加載過程中，地基承載力的增長幅度滿足加載要求，但是第450天封場覆蓋完成時，地基承載力增長到181.66Kpa，此時即將進行第六步加載(景觀用土的鋪設(shè))，累加荷載將達到195Kpa，即此時的地基承載力不滿足鋪設(shè)景觀用土的荷載要求。4.計算結(jié)果的分析及優(yōu)選的地基處理方式分析計算表明，對淤泥處置場這種荷載施加周期較長的大面積荷載工程，按分級加載的預(yù)壓地基來考慮地基承載力的增長是可行的。加筋墊層可以改善地基的不均勻沉降，提高地基的承載力，其對地基承載力的貢獻取決于加筋材料的性能和層數(shù)；設(shè)置排水豎井時地基承載力的提高的速度明顯高于不設(shè)豎井的單純豎向排水地基；與一般的復(fù)合地基相似，分級加載預(yù)壓地基承載力的增長畢竟是有限度的，本工程場地由于軟弱土層的存在，地基承載力的增長難以滿足方案中總荷載的堆填要求，即使采用復(fù)合地基進行處理，195Kpa的總荷載相對于地基承載力特征值僅75Kpa的地基也是難以達到的。根據(jù)計算結(jié)果并考慮地基的實際情況，得出本工程實例的優(yōu)選地基處理方式是①調(diào)整填埋方案，取消一層土工管帶(減載35Kpa)，同時保證加載時間要求不變；或②加強地基處理，選用抗拉強度較高的加筋材料。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。權(quán)利要求一種基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、根據(jù)地質(zhì)勘察報告進行地基承載力的修正，對于軟土地基上的大面積荷載，修正后的地基承載力fa可以按下式計算fa＝fak+ηdγm(d-0.5)(1)其中fak為地基承載力特征值；ηd為基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)，對軟土地基取ηd＝1.0；γm為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮容重；d為原狀地面到防滲結(jié)構(gòu)層與天然地基的接觸面的垂直距離；步驟二、判斷上述修正后的地基承載力是否滿足填埋場總荷載要求，若滿足，則執(zhí)行(306)；若不滿足，則擬定加筋墊層的層數(shù)和強度，并計算加筋墊層對承載力的貢獻；步驟三、不設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力增長，(301)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若滿足，則執(zhí)行(307)；(302)設(shè)置排水豎井，并計算每級加載前地基承載力的增長；(303)判斷是否滿足填埋場總荷載要求，若不滿足，則(304)調(diào)整填埋場加載量及加載周期，并(305)依據(jù)填埋場實際情況確定每級加載量和周期，返回上述步驟三；若滿足，則執(zhí)行(308)；(306)確定該地基無需進行任何方式的處理；(307)確定該地基處理方式為僅采用加筋墊層處理地基；(308)確定該地基處理方式為加筋墊層和設(shè)置豎井處理地基。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法，其特征在于步驟三中，計算每級加載前地基承載力增長是將淤泥的堆填過程當作逐級加載的堆載預(yù)壓過程，計算每級加載后，下一級加載之前地基土的固結(jié)度，預(yù)估處置場運行期間地基承載力的提高；對正常固結(jié)的飽和粘性土地基，某點某一時間t的抗剪強度按公式(2)計算rf=t/0+AcrzUltan<pcu(2)其中tf為t時刻該點土的抗剪強度；Tf0為地基土的天然抗剪強度；Aoz為預(yù)壓荷載引起的該點的附加豎向應(yīng)力；Ut為該點土的固結(jié)度；隊為三軸固結(jié)不排水壓縮試驗求得的土的內(nèi)摩擦角；當?shù)鼗鶅?nèi)不設(shè)排水豎井時，對于荷載面積遠大于壓縮土層厚度，地基中的孔隙水主要沿豎向滲流，根據(jù)Terzaghi的一維單向固結(jié)理論，某時刻地基土的固結(jié)度按公式(3)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>當Ut>30%時，近似取第一項，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中t為時間；H為壓縮土層最遠排水距離，單面排水時即為土層厚度；cv為豎向固結(jié)系數(shù)；用公式(4)計算固結(jié)度時，(^取為常數(shù)；對設(shè)置豎井的地基，逐步加載條件下的平均固結(jié)度按公式(5)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(5)其中巧為時間t地基土的平均固結(jié)度噸為第i級荷載的加載速率(kpa/d)；EAp為各級荷載的累加值(kpa)，Th，T,分別為第i級荷載加載從零點算起的起始和終止時間(d)；當計算第i級荷載加載中某時間t的固結(jié)度時，改為t;當Ut>30%，且取a=8/ji2，0=^^/(ffl2)時，上述公式(4)為不考慮豎井，僅考慮豎向排水固結(jié)時分級加載地基固結(jié)度的計算公式；對淤泥處置場工程，測定地基承載力的變化，通過理論公式進行估算；對軟土地基，當時，地基容許承載力估算公式為f=2cu+yd(6)在整體剪切破壞的條件下，計算飽和軟土地基上淺基礎(chǔ)，即P=0，d/b(2.5的地基極限承載力，考慮到基礎(chǔ)形狀和埋深的影響，按照公式(7)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(7)其中d為基礎(chǔ)埋深；Y為土的重度；Cu為不排水抗剪強度，對軟土地基，可近似取公式⑵計算出的^值；N。為承載力系數(shù)，當識=0時，N。=5.14；b和1分別為基礎(chǔ)的寬度和長度；對淤泥處置場，地基極限承載力可以直接用公式(8)估算Pu=5.14cu(8)當?shù)鼗菰S承載力的安全系數(shù)取2.5時，公式(8)和公式(6)的結(jié)果是一致的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法，其特征在于步驟二中，計算加筋墊層對承載力的貢獻是由于鋪設(shè)筋材而提高的地基承載力按公式(9)計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(9)其中第一項為筋材拉力向上分力的張力膜作用，第二項為拉力水平分力的反作用力所起的側(cè)限作用；a為筋材拉力與水平面夾角，取《=45°+口/2，即筋材變形后沿朗肯主動滑動面方向，P為墊層的內(nèi)摩擦角；n為筋材層數(shù)；??；為筋材的抗拉強度，其單位為KN/m;e為應(yīng)力擴散角，為單位為。；zn為最下一層筋材的深度；FS為地基承載力安全系數(shù)，取2.53.0;DU為滑動面的最大深度，Du不超過2倍基礎(chǔ)寬度，可按公式(10)計算D_bcoscpg<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>全文摘要本發(fā)明公開了一種基于地基承載力確定軟土地基填埋場地基處理方式的方法，首先根據(jù)地質(zhì)勘察報告進行地基承載力的修正，然后判斷上述修正后的地基承載力是否滿足填埋場總荷載要求，并據(jù)此確定出該地基是否需要進行處理，若需要處理選擇的處理方式為(1)僅采用加筋墊層處理地基或(2)加筋墊層和設(shè)置豎井處理地基。本發(fā)明利用填埋場占地面積大、荷載施加周期長且分步施加的荷載特點，將填埋場的堆填過程當作分級加載的過程，按照堆載預(yù)壓的方法分析地基在填埋場運行期間地基承載力的提高，通過控制作業(yè)程序，使堆填速度和地基承載力隨時間的增長相適應(yīng)，同時設(shè)置加筋墊層，為軟土地基提供排水層，既提高地基承載力，又可有效減小庫區(qū)的不均勻沉降。文檔編號E02D3/00GK101831895SQ20101012691公開日2010年9月15日申請日期2010年3月18日優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日發(fā)明者史志利,龐梅,張東巖,張建華,張雪梅,王浩,王立彤,高家增,高海申請人:天津市市政工程設(shè)計研究院