[发明专利]在上硬下软地基土场地上减少基础沉降的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在上硬下软地基土场地上减少基础沉降的设计方法。

背景技术

我国许多地区，特别是沿海软土地区，普遍存在一种典型的类似于双层地基土的特征：即浅部表层为较硬的土层，土性较好，压缩性较低，承载力较高，而下卧土层则为深厚的软粘土层，压缩性高，承载力低。对于一般天然地基的建构筑物基础而言，常规的设计方案就是基础尽量浅埋(通常俗称“宽基浅埋”)，既充分利用浅表硬土层的承载能力，也利用了硬土层的应力扩散角来降低作用在下卧软土层层面的附加应力，并以此来减少基础沉降。

现有的这种设计思路和方法在工程设计中，包括在相关的规范、教科书和所有公开的文献资料中，已经成为一种基本常识。然而，不难发现，这一思路和方法的本身存在着一个不小的缺陷，即没有将浅部表层较硬的土层水平向刚度较大这一有利因素充分挖掘并加以有效利用，而仅仅考虑其承载能力(确切地说是竖向承载力)和基底的应力扩散作用，其考虑问题的重点主要针对的是下卧软土层的地基强度和变形(沉降)，在地基土的理论方法上不涉及土的侧向变形问题。

土是一种特殊的弹-塑-粘性连续变形体，土的承载能力本质上与变形有关，而变形又与地基土内的附加应力水平和基础底面的形状有关。上硬下软地基土的承载力和变形不仅仅取决于上部硬土层或下部的软土层，而与上下两层土的土性都有关。而现有的常规天然地基设计方法，采用的是在强度上验算基底上层硬土承载力的同时，通过应力扩散验算下卧软土层的承载力，在地基变形上则采用单一竖向分层总和法计算沉降，强度和变形计算均不考虑土的侧向变形或土的侧向压力问题。虽然在某些双层地基的模型中，考虑了被动土压力对承载力的影响，但它指的是基底以下土体产生剪切破坏时，破坏面上土与土之间的相互作用。因而所有这些方法和模型中，都没有从基础形状或构造变化(不仅仅限于基础底面形状)对土产生的作用方面进行考虑，忽视了硬土层在水平方向上具有的良好侧向刚度产生较大的被动土压力对基础沉降和承载力提高的作用。

另外，传统的天然地基上的建构筑物独立基础在结构设计上是一个独立的整体构件，上部结构的荷载通过基础底面直接传递到地基，对地基土的强度和变形计算主要是针对基底以下的硬土层和下卧软土层(考虑扩散角)，倘若基础形状改变，做成倒锥形，那么倒锥形基础的斜侧面本质上仍然属于基础底面积的一部分，因为基础是一个独立刚性整体构件。

对上硬下软地基土来说，倒锥形基础是一种理想的基础形式，不仅扩大了基础的底面积，而且倒锥形斜侧面的被动土压力的作用也能得到一定程度的发挥，对承载力的提高和降低基础沉降是有利的。然而，正因为它是一个基础整体，所以基础斜侧面和基础底面在地基发生变形时，两者的沉降实际上是完全相同的，而由于在受荷的主要竖向方向上，基础底面部分由于面积占比较大，因此承载力和变形主要还是仍以其作为设计控制，因而未能真正起到利用硬土层在水平方向上具有的良好侧向刚度产生较大的被动土压力对基础沉降和承载力提高的作用，充其量是扩大了基础的底面积，降低了基础底面的附加压力而已。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中基础设计不合理的问题，提供一种新的在上硬下软地基土场地上减少基础沉降的设计方法。该方法用于在上硬下软地基土场地上减少基础沉降的设计中，具有基础设计合理的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种在上硬下软地基土场地上减少基础沉降的设计方法，包括如下技术条件：

(1)采用组合式基础，由两部分组成，一部分为倒锥形钢筋混凝土块体基础，另一部分为带斜面的钢筋混凝土若干块体；倒锥形钢筋混凝土块体基础锥形斜面的斜率与带斜面的钢筋混凝土块体的斜面斜率一致；斜率大小由基础所在硬土层土性参数计算确定；

(2)倒锥形钢筋混凝土块体基础和带斜面的钢筋混凝土若干块体间隙之间采用普通中细砂填充，间隙宽度根据施工模板尺寸确定，模板与混凝土块体基础的界面采用脱模剂以方便脱模；

(3)倒锥形钢筋混凝土块体基础平面形状为多边形或圆形；

(4)带斜面的钢筋混凝土块体数量与倒锥形钢筋混凝土块体基础的多边形边数相等；当倒锥形钢筋混凝土块体基础为圆形时，带斜面的钢筋混凝土块体至少为等边长的2块；

(5)带斜面的钢筋混凝土块体除斜面外，另一侧的形状为垂直或斜面；

(6)带斜面的钢筋混凝土块体的截面高度高于或等于倒锥形钢筋混凝土块体基础的截面高度。