軟弱土地基換填處理計算程序化設計方法

摘 要：對淺層軟弱土，上部結構要求的地基承載力不足時需要換填處理。一般情況下換填的材料本身的承載力滿足要求，但需要驗算軟弱下臥層的強度。在Windows系統下運行，采用Visual Basic語言編程，通過程序將各規范規定的地基承載力寬度、深度修正系數格式化，采用JGJ 79-2012公式對軟弱土地基處理厚度進行自動試算，并批量輸入、計算、輸出結果，操作簡單，較大地提高了軟基換填處理計算的效率，減少人為計算過程中的誤差。

關鍵詞：軟弱土 換填厚度 批量計算 程序設計

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0076-02

對淺層軟弱土，上部結構要求的地基承載力不足時需要換填處理。一般情況下換填的材料本身的承載力滿足要求，但需要驗算軟弱下臥層的強度。在換填材料一定的情況下，換填厚度增大時，軟弱下臥層頂面所受的附加應力逐漸減小，自重應力增加，兩者之和逐漸小于軟弱下臥層頂面經深度、寬度修正后的地基承載力。但換填處理的厚度計算與所處地層土的物理力學性質、構造物基礎的寬度、換填材料的擴散角、地下水位埋深、構造物的基礎埋深及所采用規范的計算公式等較多因素有關，手工計算時，不同的人員對諸多因素的理解不同，輸入數據不同，導致計算的結果也不一致，且對于一個項目，構造物較多時，驗算每個構造物基底軟弱下臥層強度手工計算費時費力，采用程序化設計，則較為省時。

1 軟弱土換填計算流程圖

采用JGJ 79-2012[1]公式驗算軟弱下臥層的強度，計算的流程圖如圖1。采用JTG D63-2007[2]時其流程圖類似。

2 程序模塊編輯思路

本程序設計以單次驗算、單次自動計算、批量計算模塊按用戶不同要求完成計算任務。

程序啟動：加載主窗體，初始化顏色及各控件屬性。

2.1 單次驗算

（1）用戶單擊單點計算按鈕，進入單點計算程序；選擇土的類別、換填材料，填寫基礎信息。程序判斷當前模式（建筑/公路非軟土/公路軟土），并根據模式獲取所需數據（窗口中的土的類別、換填材料以及基礎信息）；（2）進行驗算：根據當前土的類別（GB50007～2011[3]表5.2.4承載力修正系數中12種情況按照1～12的代碼代表，JTG D63～2007表3.3.4地基土承載力寬度、深度修正系數k1、k2按1～17的代碼代表），確定深度、寬度修正系數，根據各自相應公式求出fa的值；求出z/B，并根據所選材料類型，利用插值法確定擴散角；求出所需的其他值。（3）顯示結果：若pz+pcz

2.2 自動試算

（1）單擊自動試算按鈕，進入自動試算程序；（2）程序判斷當前模式（建筑/公路非軟土/公路軟土），并根據模式獲取所需數據（窗口中的土的類別、換填材料以及基礎信息）；（3）程序將dz從d+0.5m至d+3m，按0.1m的步長增長賦值，每賦值一次，進行一次驗算，驗算過程與“單次驗算”中的驗算過程相同。每次循環過程：判斷pz+pcz

2.3 批量計算程序

用戶單擊批量計算按鈕，進入批量計算程序。

（1）程序判斷當前模式（建筑為1/公路非軟土為2/公路軟土為3），并提示打開數據文件；（2）判斷所打開的數據文件格式是否正確，如果正確則初始化輸出數組，否則退出程序；（3）進入第一層循環：（從數據第一行到最后一行）：①通過數據文件獲取當前樁號處計算所需數據，通過基礎類別與土的類別獲取修正系數；②進入第二層循環：（dz按步長試算）；③將dz從d+0.5m至d+3 m，按0.1 m的步長增長賦值，每賦值一次，進行一次驗算，驗算過程與“單次驗算”中的驗算過程相同；若當前dz驗算通過則退出循環，并將計算結果（換填高度）輸出至輸出數組；若循環結束仍未通過，則輸出“未通過”。第二層循環結束。（4）第一層循環結束；（5）將輸出數組寫入一個新的數據文件（Excel結果文件），并格式化Excel結果文件。

3 實例測試

以JGJ 79-2012中的公式計算為例。啟動“緯信道路路基軟弱土換填處理計算軟件”主程序。JTG63-2007計算類似。

3.1 軟土換填計算（單點）

用于單個樁號處的換填處理計算或進行計算測試。

單擊建筑規范下的“單點計算”按鈕，打開“建筑規范-單點計算”窗口，如圖2。在“基本信息”中選擇土的類別（用代號表示）及換填材料類型。下方實時顯示土的類別說明及修正系數ηb、ηd值。可點擊“輸入默認數據”按鈕將測試數據填入“基礎信息”中。

“單次驗算”：將當前所填的信息進行一次軟弱土驗算，并將計算結果顯示在“驗算結果”區域。

“自動試算”：將dz值按0.1m的步長增長賦值，使z值從0.5m到3m變化，每賦值一次重新進行一次驗算，直到驗算結果為“通過”。

3.2 軟土換填計算（批量）

用于工程中處理大量換填計算任務。換填處理計算數據以某公路工程為例，如表1示例。

將構造物基礎長L，寬B，高h，要求的地基承載力fa0，軟弱下臥層未修正的天然地基承載力特征值fak，基礎容重γc，基礎埋深d，基礎底面以上土的重度γ1，持力層土的重度γ2，地下水位dw數據按照表1的格式輸入。

打開數據文件后單擊建筑規范下的“批量計算”按鈕，啟動批量計算程序，計算結果將輸出到新建的Excel工作簿中，如表2所示。至此，建筑規范軟土換填計算（批量）程序結束。

4 結語

本程序采用Visual Basic語言編程，在Windows系統下運行，數據輸入采用數據表格批量輸入，操作簡單，可批量自動計算，提高了計算的效率。（1）將各規范規定的地基承載力寬度、深度修正系數根據土類不同編號后事先輸入程序，設計人員只需根據地勘報告提供的土的類別對照輸入相應編號，地基承載力深度、寬度修正系數自動給出并參與公式進行計算，可減少人為輸入誤差。（2）通過程序對軟弱下臥層強度計算公式采用判斷與循環語句處理，使換填的厚度自動試算給出。（3）對軟弱土換填厚度可單點計算，也可批量計算，批量計算時，效率大幅提高。

參考文獻

[1]公路橋涵地基與基礎設計規范JTG D63-2007.

[2]建筑地基處理技術規范JGJ 79-2012.

[3]建筑地基基礎設計規范GB50007-2011.