CN101831895B - 基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法，首先根据地质勘察报告进行地基承载力的修正，然后判断上述修正后的地基承载力是否满足填埋场总荷载要求，并据此确定出该地基是否需要进行处理，若需要处理选择的处理方式为(1)仅采用加筋垫层处理地基或(2)加筋垫层和设置竖井处理地基。本发明利用填埋场占地面积大、荷载施加周期长且分步施加的荷载特点，将填埋场的堆填过程当作分级加载的过程，按照堆载预压的方法分析地基在填埋场运行期间地基承载力的提高，通过控制作业程序，使堆填速度和地基承载力随时间的增长相适应，同时设置加筋垫层，为软土地基提供排水层，既提高地基承载力，又可有效减小库区的不均匀沉降。

Description

基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法

技术领域

本发明涉及一种地基处理方式的选择方法，尤其涉及一种软土地基上填埋场地基处理方式的选择。

背景技术

随着我国环保要求的提高，目前，国内各地都在建设不同规模的垃圾卫生填埋场，一些大中城市针对污染河道底泥和市政污泥后处置问题，也在规划建设一批淤泥处置场。与山区地质不同，我国的东部沿海地区广泛分布着软土地基，在软土地基上修建垃圾卫生填埋场和淤泥处置场这种大面积荷载的构筑物，如何考虑地基承载力问题，目前已成为工程建设所关心的问题之一。

软土是指沿海的滨海相、三角洲相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土，广泛分布于我国东部沿海地区，软土地基的特性是：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)、压缩性高(压缩系数一般大于0.5Mpa^-1)、抗剪强度低(天然不排水抗剪强度一般低于20Kpa)、渗透性差(一般渗透系数低于10^-7cm/s)和灵敏度高(灵敏度一般大于3)等特点(参见：顾晓鲁等，《地基与基础》(第二版)，中国建筑工业出版社，1993年；华南理工大学、南京工学院、浙江大学、湖南大学编，《地基与基础》，中国建筑工业出版社，1980年)，是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。正是由于软土的这些特性，造成软土地基承载力低、后期沉降量大且不均匀，沉降持续时间较长。在软土地基上进行工程建设，地基处理方案的选择至关重要，其中重点要考虑两方面的问题：承载力、沉降。

淤泥处置场一般是配合受污染河道、湖泊的清淤或污水处理厂的市政污泥后处置而修建，用于接纳受污染的淤泥，对污泥进行减量化、稳定化、无害化处理的构筑物。与一般的建构筑物不同，淤泥处置场的荷载具有如下特点：

(1)荷载施加周期长。为防止淤泥产生二次污染，一般情况下淤泥的脱水干化直至最终的覆盖封场等系列作业都在防渗设施完善的填埋区内进行，相应地处置场的每日进泥量会受到填埋区内作业流程的限制，同时也受到清淤工程的制约。正因为如此，由于淤泥堆积而产生的荷载实际上是分级施加于地基，而且荷载施加周期相对较长。对于河道和湖泊的清淤工程，与工程规模有关，一般可达1～2年，对于市政淤泥处置场，其服务年限一般可达10年甚至更长。

(2)荷载分布不均匀。在处置场库区内，淤泥脱水干化、摊铺、倒运和碾压期间，荷载分布是不均匀的。此外，软土广泛分布的区域，其地下水位也一般较高，随设计填埋工艺的不同，受地下水位的限制，处置场有时采用地上堤坝式填埋，处置场周边的堤坝荷载是一次性施加于地基，而库区内的荷载则是分级施加，由此也会造成荷载分布不均匀；

(3)荷载分布面积大。与一般的建构筑物不同，受淤泥堆积性能、库区作业条件的影响，处置场的高度往往受到限制，导致其占地面积都相对较大，整个处置场施加于地基的荷载属于大面积堆积荷载。

在软土地基上修建淤泥处置场，若采用与建(构)筑物相同的地基处理措施，如采用桩基、复合地基等，必然会大规模增加工程投资。充分考虑处置场的荷载特点，有助于选择经济合理、安全可靠的地基处理方案。如果施工之前按照排水固结法对工程建设场地进行堆载或真空预压处理，无疑是最经济的选择，而实际情况往往是受工程建设周期、资金及征地等因素的限制，工程建设场地满足不了预压的时间要求。

总而言之，填埋场(包括垃圾填埋场和淤泥等固体废弃物处置场)占地面积较大，对软土地基，若采用常规的复合地基处理方式无疑将大规模增加工程投资，若采用目前针对大面积软土地基的真空或堆载预压法进行处理，处理周期至少需要半年的时间周期，且处理后的地基也难以达到一次堆填完成所需要的地基承载力。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法，即利用填埋场占地面积大、荷载施加周期长且分步施加的荷载特点，将填埋场的堆填过程当作分级加载的过程，按照堆载预压的方法分析地基在填埋场运行期间地基承载力的提高，通过控制作业程序，使堆填速度和地基承载力随时间的增长相适应，同时设置加筋砂石垫层，为软土地基提供排水层，既可以提高地基承载力，又能有效减小库区的不均匀沉降。

为了解决上述技术问题，本发明基于地基承载力来确定软土地基上填埋场地基的处理方式予以实现的技术方案是：该方法包括：

步骤一、根据地质勘察报告进行地基承载力的修正，对于软土地基上的大面积荷载，修正后的地基承载力f_a可以按下式计算：

f_a＝f_ak+η_dγ_m(d-0.5)           (1)

其中：f_ak为地基承载力特征值；η_d为基础埋深的地基承载力修正系数，对软土地基取η_d＝1.0；γ_m为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮容重；d为原状地面到防渗结构层与天然地基的接触面的垂直距离；

步骤二、判断上述修正后的地基承载力是否满足填埋场总荷载要求，若满足，则执行(306)；若不满足，则拟定加筋垫层的层数和强度，并计算加筋垫层对承载力的贡献；

步骤三、不设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力增长，

(301)判断是否满足填埋场总荷载要求，若满足，则执行(307)；

(302)设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力的增长；

(303)判断是否满足填埋场总荷载要求，若不满足，则(304)调整填埋场加载量及加载周期，并(305)依据填埋场实际情况确定每级加载量和周期，返回上述步骤三；若满足，则执行(308)；

(306)确定该地基无需进行任何方式的处理；

(307)确定该地基处理方式为仅采用加筋垫层处理地基；

(308)确定该地基处理方式为加筋垫层和设置竖井处理地基。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)对淤泥处置场这种荷载施加周期较长的大面积荷载工程，按分级加载的预压地基来考虑地基承载力的增长是可行的，但地基承载力的增长幅度是有限度的，堆填高度和时间周期应适应地基承载力的增长速率。

(2)加筋垫层一方面作为下部软土的水平排水通道，能够加速地基的固结，另一方面加筋垫层的张力膜效应和筋材摩擦力对侧向变形的限制可以提高地基的承载力，减小不均匀沉降。其对地基承载力的贡献取决于加筋材料的性能和层数。

(3)对预压地基，设置排水竖井时地基承载力的提高的速度明显高于不设竖井的单纯竖向排水地基。对于厚度较大的软土地基，应设排水竖井，当软弱土层埋深较浅、厚度较薄，竖向排水固结可以满足要求时，也可不设排水竖井。

附图说明

附图为本发明基于地基承载力来确定软土地基上填埋场地基的处理方式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

对于大面积堆载，《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中的具体规定是：地面堆载应均衡，并应根据使用要求、堆载特点、结构类型和地质条件确定允许堆载量和范围，堆载量不应超过地基承载力特征值。淤泥处置场占地面积较大，按照上述规范的要求，防渗结构层(含膜下换填土层)与天然地基的接触面处，天然地基修正后的承载力特征值应该满足上部荷载的承载要求。

如附图所示，本发明基于地基承载力来确定软土地基上填埋场地基的处理方式的过程是：步骤一、根据地质勘察报告进行地基承载力的修正，对于软土地基上的大面积荷载，修正后的地基承载力f_a可以按下式计算：

f_a＝f_ak+η_dγ_m(d-0.5)          (1)

其中：f_ak为地基承载力特征值；η_d为基础埋深的地基承载力修正系数，对软土地基取η_d＝1.0；γ_m为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮容重；d为原状地面到防渗结构层与天然地基的接触面的垂直距离.

在软土地区，如果按全部淤泥的堆积高度把荷载一次施加进行计算，对于堆填高度大于8米的处置场，即使考虑深度修正，地基承载力特征值小于100Kpa的软土地基很难满足上部堆载的承载力要求。对浅层软土地基，当软土层厚度小于3米时，可以考虑将软土层全部清除进行换填处理；而当软土层厚度较大时，若采用局部换填垫层处理，由于堆积面积大，在软弱下卧层顶面附加压力一般均不考虑扩散，即使考虑扩散，其对承载力的贡献也很小。基础规范^[4]的规定，当基础底面至软弱下卧层顶面的距离小于基础宽度的0.25倍时，基底压力的扩散角取θ＝0。

步骤二、判断上述修正后的地基承载力是否满足填埋场总荷载要求(填埋场总荷载由设计的堆填高度确定)，若满足，则执行(306)；若不满足，则拟定加筋垫层的层数和强度，并计算加筋垫层对承载力的贡献。

加筋垫层对地基承载力的贡献如下：

近年来，随着各类土工合成材料的发展，其在土木工程中的应用领域也越来越广泛。在地基处理中，在软弱地基的表面，铺设一定厚度的砂石垫层，并在其间平铺一层或多层土工合成材料，如土工格栅、土工筋带、高强土工布等，既可以增强整体性、均化地基附加应力的分布，控制不均匀沉降，提高地基的承载力，同时砂石垫层和土工合成材料又可以为软土提供排水面，加速软土地基的固结。

加筋土垫层可以提高地基承载力，其机理是荷载作用下土与筋材之间产生相对位移，界面上的剪应力使得土工合成材料中产生拉力，从而增加对土横向变形的限制，同时处于受拉状态的土工合成材料，起到张力膜的作用，可以大幅度提高了垫层的抗剪强度，从而提高地基承载力。

加筋土结构的设计方法可以采用有限元法进行数值模拟，也可以采用极限平衡法。由于计算模型参数的不确定性和复杂性，采用有限元法对结构整体的安全性评价目前尚不令人满意，所以目前工程设计中大多人采用极限平衡法。

通常情况下，由于铺设筋材而提高的地基承载力可以按公式(9)计算：

$\mathrm{\Δf}=\frac{{\mathrm{nT}}_a}{F_s}[\frac{2\sin \mathrm{\α}}{b+{2z}_n\tan \mathrm{\θ}}+\frac{\cos \mathrm{\α}}{D_u}{\tan }^2\mathrm{\α}]---\left(9\right)$

其中：第一项为筋材拉力向上分力的张力膜作用，第二项为拉力水平分力的反作用力所起的侧限作用。α为筋材拉力与水平面夹角，取

即筋材变形后沿朗肯主动滑动面方向，为垫层的内摩擦角。n为筋材层数；T_a为筋材的抗拉强度(KN/m)；θ为应力扩散角(°)；z_n为最下一层筋材的深度；F_s为地基承载力安全系数，一般可取2.5～3.0。D_u为滑动面的最大深度，一般D_u不超过2倍基础宽度，可按公式(10)计算。

步骤三、不设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力增长，

考虑处置场荷载施加周期长的特点，在处置场的防渗结构与天然软基的顶面之间合理设置水平导水层，并对库区内的作业程序提出明确要求，我们就可以把淤泥的堆填过程当作逐级加载的堆载预压过程，计算每级加载后，下一级加载之前地基土的固结度，预估处置场运行期间地基承载力的提高。

对正常固结的饱和粘性土地基，某点某一时间t的抗剪强度按公式(2)计算(参见：中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002，J220-2002)，中国建筑工业出版社，2002年)：

其中τ_f为t时刻该点土的抗剪强度；τ_f0为地基土的天然抗剪强度；Δσ_z为预压荷载引起的该点的附加竖向应力；U_t为该点土的固结度；

为三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角(参见：中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中国建筑工业出版社，2002年)；

当地基内不设排水竖井时，对于荷载面积远大于压缩土层厚度，地基中的孔隙水主要沿竖向渗流，根据Terzaghi的一维单向固结理论，某时刻地基土的固结度按公式(3)计算(参见华南理工大学、南京工学院、浙江大学、湖南大学编，《地基与基础》，中国建筑工业出版社，1980年)：

$U_t=1-\frac{8}{{\mathrm{\π}}^2}\underset{m=\mathrm{1,3}}{\overset{m=\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{m^2}\exp (-\frac{m^2{\mathrm{\π}}^2}{4}\·\frac{c_{v}t}{H^2})---\left(3\right)$

当U_t＞30％时，近似取第一项，即：

$U_t=1-\frac{8}{{\mathrm{\π}}^2}\exp (-\frac{{\mathrm{\π}}^2}{4}\·\frac{c_{v}t}{H^2})---\left(4\right)$

其中t为时间；H为压缩土层最远排水距离，单面排水时即为土层厚度；c_v为竖向固结系数，一般岩土工程勘察固结试验提供此参数。用该式计算固结度时，通常将c_v取为常数，固结度只与时间有关，难于考虑加载大小和速率的影响。

对设置竖井的地基，逐步加载条件下的平均固结度规范推荐采用的是改进的高木俊介法，其计算公式为：

$\stackrel{\‾}{U_t}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\stackrel{\·}{q}}_i}{\mathrm{\Σ\Δp}}[(T_i-T_{i-1})-\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\β}}{e}^{-\mathrm{\βt}}(e^{\mathrm{\β}{T}_i}-e^{{\mathrm{\βT}}_{i-1}})]---\left(5\right)$

其中

为时间t地基土的平均固结度；

为第i级荷载的加载速率(kpa/d)；∑Δp为各级荷载的累加值(kpa)，T_i-1，T_i分别为第i级荷载加载的起始和终止时间(从零点算起)(d)；当计算第i级荷载加载中某时间t的固结度时，T_i改为t；参数α，β(与排水固结条件有关的计算参数)可根据地基土的排水固结条件按建筑地基处理技术规范中表5.2.7采用(参见：中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002，J220-2002)，中国建筑工业出版社，2002年)。其中当U_t＞30％且取α＝8/π²，β＝π²c_v/(4H²)时，公式(4)为不考虑竖井，仅考虑竖向排水固结时分级加载地基固结度的计算公式。

天然地基的极限承载力一般直接通过荷载试验，或依据土工试验资料查阅有关规范确定。对淤泥处置场工程而言，由于下部防渗结构层的存在，工程进入运行期之后，很难在现场通过试验测定地基承载力的变化，只能通过理论公式进行估算。对软土地基，当

时，按总应力法分析的各类土工问题中，岩土工程勘察规范给出的地基容许承载力估算公式为：

f＝2c_u+γd                     (6)

在整体剪切破坏的条件下，Prandtl，Terzaghi，Skempton，Vesi’c等人研究了地基承载力的理论计算公式。其中：Skempton提出的半经验公式(参见：顾晓鲁等，《地基与基础》(第二版)，中国建筑工业出版社，1993年；龚晓南主编，《复合地基设计和施工指南》，人民交通出版社，2003年)适合于计算饱和软土地基上浅基础(

d/b≤2.5)的地基极限承载力。当考虑基础形状和埋深的影响时，公式为：

$p_u=c_u{N}_c(1+0.2\frac{b}{l})(1+0.2\frac{d}{l})+\mathrm{\γd}---\left(7\right)$

其中：d为基础埋深；γ为土的重度；c_u为不排水抗剪强度，对软土地基，可近似取式(2)计算出的τ_f值；N_c为承载力系数，当时，N_c＝5.14；b和1分别为基础的宽度和长度。对淤泥处置场这种大面积荷载，可以忽略基础埋深的影响，地基极限承载力可以直接用下式估算：

p_u＝5.14c_u                (8)

当地基容许承载力(地基极限承载力除以安全系数)的安全系数取2.5时，公式(8)和公式(6)的结果是一致的。

(301)判断是否满足填埋场总荷载要求，若满足，则执行(307)；

(302)设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力的增长；

(303)判断是否满足填埋场总荷载要求，若不满足，则(304)调整填埋场加载量及加载周期，并(305)依据填埋场实际情况确定每级加载量和周期，返回上述步骤三；若满足，则执行(308)；

(306)确定该地基无需进行任何方式的处理；

(307)确定该地基处理方式为仅采用加筋垫层处理地基；

(308)确定该地基处理方式为加筋垫层和设置竖井处理地基。

(3-8)确定该地基处理方式为加筋垫层和设置竖井处理地基。

下面是本发明的应用举例：

1.工程概况：某淤泥处置场，占地面积约13公顷，长约600米，宽约220米，用于处置某水库受污染底泥。场地原状地面高程3.0米，地下水位高程2.2米，一侧为密集布置的构筑物，一侧紧邻水库，水库底高程-1.2米；在现状水库侧修建堤坝，顶宽12米，坝顶高程3.5米，处置场库区防渗层底标高2.2米，防渗层厚度0.9米；水力清淤后的泥水混合物直接泵送至库区内的土工管袋，每个土工管袋充满淤泥脱水后，容重为13KN/m³，基底宽度13米，高度2.7米，库区内的土工管带堆放2～3层后封场覆盖，覆盖层厚度1米；其上为园林景观覆土，高度约1.5米。

场地地质情况由上而下依次共分为10个地质亚层：①素填土，松散状态，含建筑垃圾、有机质，层厚约2.2m。②粘土，可塑状态，局部软塑，土质不均匀，层厚约2.0m。③₁淤泥质粉质粘土，流塑状态，土质不均匀，层厚约2.0m。③₂粉质粘土，流塑状态，土质不均匀，层厚约2.9m。③₃粉砂，稍密～中密状态，土质不均匀，层厚约6.7m。④₁粉质粘土，软塑状态，局部可塑，土质不均匀，层厚约2.1m。④₂粉质粘土，可塑状态，土质不均匀，层厚约4.4m。⑤₁粉土，密实状态，土质不均匀，层厚约3.7m。⑤₂粉质粘土，软塑状态，局部可塑，土质不均匀，层厚约6.2m。⑥粉质粘土，可塑状态，不均匀，砂粘混杂，该层地质勘察未揭穿。

2.拟采用的地基处理方案：由于受用地、工期等条件限制，工程建设场地提前进行预压处理不具备条件。考虑处置场的实际情况，设计单位在填埋区拟采用的地基处理方案由下向上依次为：①清除场地表层杂填土，开挖至标高0.80m；②标高0.80m～1.80m之间，设置1.0米厚的加筋级配砂石垫层，底部设一层高强土工布，抗拉强度200KN/m；中间铺设一层土工格栅，抗拉强度80KN/m；③标高1.80m以上设0.4m地下水导流层，其上处铺设一层土工布作为隔离层，抗拉强度20KN/m；④土工布以上为处置场防渗结构层即压实粘土层+GCL+HDPE膜+膜上保护层+渗滤液导排层。水库侧堤坝的地基采用水泥搅拌桩做强化处理，本文不作讨论。

该地基处理方案的基本思路是：把处置场淤泥处理的作业过程当作堆载预压的逐级加载过程；通过设置水平排水层，加速地基的固结，使地基土强度的增长与堆载过程相适应；设置加筋砂石垫层，一方面提高地基的承载力，一方面控制处置场地基的不均匀沉降。

根据工程的方案设计，拟采用的运行工况为，第一步荷载(加筋垫层及防渗层)45KN/m²；第二步荷载(第一层管带)35KN/m²；第三步荷载(第二层管带)35KN/m²；第四步荷载(第三层管带)35KN/m²；第五步荷载(封场覆盖)18KN/m²；第六步荷载(景观覆土)27KN/m²；每步荷载的施加周期为90天，累加总荷载达195KN/m²。

3.地基承载力的增长过程：以天然地基与加筋垫层交界面处地基的承载力变化为例，分析地基承载力随逐级加载的变化。

1)天然地基承载力的修正结果见表1。

表1地基承载力修正

2)加筋垫层对地基承载力贡献的计算结果见表2。在防渗结构层以下共有三层加筋材料，计算滑动面深度时，取基础宽度为单个土工管带的基底宽度，即b＝13m。由于基础宽度远大于垫层厚度计算中取θ＝0。

表2加筋垫层对地基承载力的贡献

计算结果表明，按照设计方案设置加筋垫层后，地基承载力约提高30Kpa。

3)地基承载力随逐级加载预压的变化情况见表3和表4。

当地基内不设置排水竖井时，根据地质勘察报告，选取③₁(③₁即：淤泥质粉质粘土，流塑状态，土质不均匀，层厚约2.0m。)淤泥质粉质粘土为计算对象，取H＝4m。其中地基承载力的计算值采用公式(5)中U_t的计算结果，β＝0.004(1/d)。

表3不设竖井排水时地基承载力随逐级加载的增长过程

计算表明，第270天时，地基承载力增长到143.8Kpa，此时即将进行第四步加载，累加荷载将达到150Kpa，即当地基内不设竖井时，分级加载时地基承载力的提高幅度难以满足第四步加载淤泥堆填荷载的要求。

在加筋垫层下设排水竖井，取袋装砂井直径d_w＝70mm；袋装砂井为等边三角形排列，间距l＝1.4m；有效排水直径d_e＝1.05l＝1.47m；井径比n＝d_e/d_w＝21；深度穿透相对软弱土层，选取③₁(即：淤泥质粉质粘土，流塑状态，土质不均匀，层厚约2.0m。)淤泥质粉质粘土为计算对象取H＝4m；地基土的固结排水系数为c_v＝0.003cm2/s，c_h＝0.003cm2/s，依据地基处理规范(参见：中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002，J220-2002)，中国建筑工业出版社，2002年)，F_n＝2.3；α＝8/π²＝0.81；β＝0.0457(1/d)。计算结果见表5。

表4设排水竖井时地基承载力随逐级加载的增长过程

计算表明，从淤泥处置场加载开始到封场覆盖的分级加载过程中，地基承载力的增长幅度满足加载要求，但是第450天封场覆盖完成时，地基承载力增长到181.66Kpa，此时即将进行第六步加载(景观用土的铺设)，累加荷载将达到195Kpa，即此时的地基承载力不满足铺设景观用土的荷载要求。

4.计算结果的分析及优选的地基处理方式：分析计算表明，对淤泥处置场这种荷载施加周期较长的大面积荷载工程，按分级加载的预压地基来考虑地基承载力的增长是可行的。加筋垫层可以改善地基的不均匀沉降，提高地基的承载力，其对地基承载力的贡献取决于加筋材料的性能和层数；设置排水竖井时地基承载力的提高的速度明显高于不设竖井的单纯竖向排水地基；与一般的复合地基相似，分级加载预压地基承载力的增长毕竟是有限度的，本工程场地由于软弱土层的存在，地基承载力的增长难以满足方案中总荷载的堆填要求，即使采用复合地基进行处理，195Kpa的总荷载相对于地基承载力特征值仅75Kpa的地基也是难以达到的。根据计算结果并考虑地基的实际情况，得出本工程实例的优选地基处理方式是：①调整填埋方案，取消一层土工管带(减载35Kpa)，同时保证加载时间要求不变；或②加强地基处理，选用抗拉强度较高的加筋材料。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据地质勘察报告进行地基承载力的修正，对于软土地基上的大面积荷载，修正后的地基承载力f_a可以按下式计算：

f_a＝f_ak+η_dγ_m(d-0.5)    (1)

其中：f_ak为地基承载力特征值；η_d为基础埋深的地基承载力修正系数，对软土地基取η_d＝1.0；γ_m为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮容重；d为原状地面到防渗结构层与天然地基的接触面的垂直距离；

步骤二、判断上述修正后的地基承载力是否满足填埋场总荷载要求，若满足，则执行(306)；若不满足，则拟定加筋垫层的层数和强度，并计算加筋垫层对承载力的贡献；

步骤三、不设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力增长，

(301)判断是否满足填埋场总荷载要求，若满足，则执行(307)；

(302)设置排水竖井，并计算每级加载前地基承载力的增长；

(303)判断是否满足填埋场总荷载要求，若不满足，则(304)调整填埋场加载量及加载周期，并(305)依据填埋场实际情况确定每级加载量和周期，返回上述步骤三；若满足，则执行(308)；

(306)确定该地基无需进行任何方式的处理；

(307)确定该地基处理方式为仅采用加筋垫层处理地基；

(308)确定该地基处理方式为加筋垫层和设置竖井处理地基。

2.根据权利要求1所述基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法，其特征在于：步骤三中，计算每级加载前地基承载力增长是将淤泥的堆填过程当作逐级加载的堆载预压过程，计算每级加载后，下一级加载之前地基土的固结度，预估处置场运行期间地基承载力的提高；

对正常固结的饱和粘性土地基，某点某一时间t的抗剪强度按公式(2)计算：

其中τ_f为t时刻该点土的抗剪强度；τ_f0为地基土的天然抗剪强度；Δσ_z为预压荷载引起的该点的附加竖向应力；U_t为该点土的固结度； 

为三轴固结不排水压缩试验求得的土的内摩擦角；

当地基内不设排水竖井时，对于荷载面积远大于压缩土层厚度，地基中的孔隙水主要沿竖向渗流，根据Terzaghi的一维单向固结理论，某时刻地基土的固结度按公式(3)计算： 

当U_t＞30％时，近似取第一项，即：

其中t为时间；H为压缩土层最远排水距离，单面排水时即为土层厚度；c_v为竖向固结系数；用公式(4)计算固结度时，c_v取为常数；

对设置竖井的地基，逐步加载条件下的平均固结度按公式(5)计算：

其中 

为时间t地基土的平均固结度； 为第i级荷载的加载速率(kpa/d)；∑Δp为各级荷载的累加值(kpa)，T_i-1，T_i分别为第i级荷载加载从零点算起的起始和终止时间(d)；当计算第i级荷载加载中某时间t的固结度时，T_i改为t；当U_t＞30％，且取α＝8/π²，β＝π²c_v/(4H²)时，上述公式(4)为不考虑竖井，仅考虑竖向排水固结时分级加载地基固结度的计算公式；

对淤泥处置场工程，测定地基承载力的变化，通过理论公式进行估算；对软土地基，当 

时，地基容许承载力估算公式为：

f＝2c_u+γd    (6)

在整体剪切破坏的条件下，计算饱和软土地基上浅基础，即 d/b≤2.5的地基极限承载力，考虑到基础形状和埋深的影响，按照公式(7)计算：

其中：d为基础埋深；γ为土的重度；c_u为不排水抗剪强度，对软土地基，可近似取公式(2)计算出的τ_f值；N_c为承载力系数，当 

时，N_c＝5.14；b和l分别为基础的宽度和长度；

对淤泥处置场，地基极限承载力可以直接用公式(8)估算：

p_u＝5.14c_u    (8)

当地基容许承载力的安全系数取2.5时，公式(8)和公式(6)的结果是一致的。

3.根据权利要求1所述基于地基承载力确定软土地基填埋场地基处理方式的方法，其特征在于：步骤二中，计算加筋垫层对承载力的贡献是由于铺设筋材而提高的地基承载力按公式(9)计算： 

其中：第一项为筋材拉力向上分力的张力膜作用，第二项为拉力水平分力的反作用力所起的侧限作用；α为筋材拉力与水平面夹角，取 

即筋材变形后沿朗肯主动滑动面方向， 

为垫层的内摩擦角；n为筋材层数；T_a为筋材的抗拉强度，其单位为KN/m；θ为应力扩散角，单位为°；z_n为最下一层筋材的深度；F_s为地基承载力安全系数，取2.5～3.0；D_u为滑动面的最大深度，D_u不超过2倍基础宽度，可按公式(10)计算：