軟弱下臥層強度驗算實例分析

摘要：本文根據沈丘周營220千伏變電站主變區存在的軟弱下臥層地基工程特性，通過軟弱下臥層強度驗算調整基礎埋設深度及尺寸，來滿足地基承載力的要求，即安全又經濟，即省時又省力。

關鍵詞：軟弱下臥層 軟弱下臥層強度驗算 設計

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1引言

將結構所承受的各種作用傳遞到地基上的結構組成部分稱為基礎，支承基礎的巖土層稱為地基。地基處理直接影響整體工程質量，通過軟弱下臥層強度驗算合理調整基礎埋設深度及尺寸，來滿足地基承載力要求。本文結合我公司在沈丘周營220千伏變電站工程中的應用情況具體闡述一下。

2工程概況

站址位于周口市沈丘縣城東南部的周營鄉境內，距離沈丘縣城約14km，沙潁河南2km，周營鄉老王寨村西400m。根據地質資料及工程特點進行分析：由于在持力層下存在軟弱下臥層，地基土承載力特征值低、土層強度變化大，通常的方法是采用換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等進行地基處理，這樣必然提高工程造價，又費時費力。我們通過軟弱下臥層強度驗算調整基礎埋設深度及尺寸，來滿足地基承載力的要求，即安全又經濟，即省時又省力。

·3工程地質概況

根據河南基奧科工程勘察有限公司《沈丘周營220kV變電站巖土工程勘測報告》其地質概況如下：

3.1地形、地貌及特征

站址場地為一般耕地，現種植農作物。地形平坦，地勢開闊。站址區域內地表及附近無其它高大及重要建筑物，無重要管道及電力線路，有三處通信光纜和6座墳，進站道路處有部分樹木。場址地面標高38.05～38.57m。

3.2巖土地層構成及特征

野外勘探成果與室內土工試驗成果表明，所址區內地基土由第四系沖洪積形成的粉質粘土、粉土與粉細砂組成，勘探深度內揭露的巖土地層，依據其形成的地質年代和物理及工程特性的差異可以劃分為5層（編號為層①～層⑤）。自上而下分述如下：

層①粉質粘土：褐黃色，含鐵錳質，表層分布有厚度0.40m左右的耕植土，含植物根須，可塑為主，具中等壓縮性。層底埋深1.90～3.20m，厚度1.90～3.20m，層底高程為35.01～36.38m。承載力特征值為115（kPa）。

層②粉質粘土：褐黃色，含鐵錳質及少量鈣質結核，可塑，局部軟塑，具中等（偏高）壓縮性。層底埋深5.80～6.70m，厚度2.70～4.50m，層底高程31.35～32.57m。地基承載力特征值為80（kPa）。

層③粉質粘土：灰黃、褐黃色，含鐵錳質礦物，混少量鈣質結核，粒徑0.1～0.7cm，具中等壓縮性，可塑。層底埋深7.30～8.30m，厚度1.10～2.20m，層底高程29.85～30.81m。承載力特征值為130（kPa）。

層④粉土：灰黃色，含鐵錳質礦物，局部含粉砂呈互層狀。稍密～中密，很濕，具中等壓縮性，局部具低壓縮性；層底埋深8.30～9.70m，厚度0.40～1.70m，層底高程28.67～29.99m。承載力特征值為170（kPa）。

層⑤粉細砂: 灰黃色，主要成分以石英、長石為主，含少量云母和鐵錳礦物，級配良好。中密～密實，飽和，具低壓縮性。承載力特征值為240（kPa）。本次勘探揭露最大厚度為6.5m。

3.3建筑場地類別與地震動參數

擬建站址方案場地處于地震動峰值加速度0.05g區，相應的地震基本烈度為6度，地震動反映譜特征周期分區為1區，設計地震分組為第一組。

·4地基土綜合評價

4.1地基土特征

綜上所述，場地地基土層位穩定，地層巖性在垂直及水平方向上分布規律性較強，并呈現出上軟下硬的特點，可看作上軟下硬的兩個大層：上層由層①、層②、層③組成，巖土地層主要為粉質粘土，因沉積年代較新，土體固結性差，工程特性較差（表現為中等壓縮性，承載力偏低，層②承載力較低且分布在基礎附近）；下部由層④及其以下地層構成，土性以粉土及粉細砂為主，由上而下，砂土的密實度中密變為密實，工程特性良好。

4.2 主要物理與工程特性指標建議值

現根據室內土工試驗成果結合現場孔內原位測試成果和現場勘探的實際情況及工程經驗，地基各巖土地層的主要物理與工程特性指標建議值匯總列于表4.2中：

表4.2 地基土主要物理與工程特性指標建議值

·5變壓器基礎軟弱下臥層驗算

5.1基本資料（附圖5—1）

5.1.1基礎類型：矩形基礎，基底短邊寬b=6000mm， 基底長邊寬=9000mm。

5.1.2基礎端（根）部高度1000mm，基礎混凝土容重。

5.1.3 相應于荷載效應標準組合時，

上部結構傳至基礎頂面的軸力值=2500，

卵石的重度。

5.1.4擬設計主變基礎埋深，

第一層土（持力層上面）土層厚度d=2.5m，

土的重度。

5.1.5上層土壓縮模量=6.5，

下層土（軟弱下臥層）壓縮模量=5。 附圖5—1

5.1.6地下水埋深大于軟弱下臥層埋深，不考慮其影響。

5.1.7軟弱下臥層地基承載力特征值，土的重度，地基承載力修正系數=1.5。

55.1.8軟弱下臥層頂面以上土的加權平均重度。

軟弱下臥層頂面埋置深度。

5.2計算結果

5.2.1軟弱下臥層頂面處經深度修正后地基承載力特征值

5.2.2基礎自重、土重標準值

基礎自重

基礎上的土重

5.2.3相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處附加壓力值

基礎底面至軟弱下臥層頂面的距離

由，因此地基壓力擴散角。

5.2.4軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值

5.2.5當地基受力層范圍內有軟弱下臥層時，應按下式驗算：

滿足要求。

·6結論及建議

地基中存在軟弱下臥層是很常見的工程實例，通過軟弱下臥層承載力驗算，合理調整基礎埋深及尺寸，來滿足地基承載力的要求，即安全又經濟，即省時又省力。

參考文獻

【1】《建筑地基基礎設計規范》（第一版），中國建筑工業出版社，2002年4月；

【2】劉曉立.《土力學與地基基礎》，科學出版社，2008年3月。