垫层底面宽度规定及要求

《建筑地基处理技术规范》规定：

4.2.3 垫层底面的宽度应符合下列规定：

1 垫层底面宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：

b′≥b+2ztanθ （4.2.3）

式中 b′——垫层底面宽度（m）；

θ——压力扩散角，按本规范表4.2.2取值；当z/b＜0.25时，按表4.2.2中z/b=0.25取值。

2 垫层顶面每边超出基础底边缘不应小于300mm，且从垫层底面两侧向上，按当地基坑开挖的经验及要求放坡。

3 整片垫层底面的宽度可根据施工的要求适当加宽。《建筑地基处理技术规范》条文说明指出：

4.2.3 确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的要求外，还应考虑侧面土的强度条件，保证垫层应有足够的宽度，防止垫层材料向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。当基础荷载较大，或对沉降要求较高，或垫层侧边土的承载力较差时，垫层宽度应适当加大。

垫层顶面每边超出基础底边应大于ztanθ，且不得小于300mm，如图1所示。

图1 垫层宽度取值示意

【2.3.4】 换填法设计

条件：某方形基础底面尺寸为5m×5m，基础埋深3m，作用在基础顶面竖向中心荷载效应标准值F_k=8100kN。地基±0～-10m均为细砂，黏聚力标准值C_k=0，内摩擦角标准值φk=22°，重度γ=18kN/m³，基础与土的平均重度为20kN/m³。

要求：（1）判断承载力是否满足要求。

（2）若地基承载力不满足要求，进行换填法设计。

【解答】 （1）判断承载力是否满足要求。

查《建筑地基基础设计规范》表5.2.5，φ_k=22°，得M_b=0.61，M_d=3.44，

由《建筑地基基础设计规范》式（5.2.5），地基承载力特征值为

f_a=M_bγb+M_dγ_md=0.61×18×5+3.44×18×3=240.7（kPa）

基底压力为

承载力不够，需要进行地基处理。

（2）换填法设计。

采用换填垫层法进行地基处理，填料选择碎石，垫层厚度初步确定为1.25m，要求压实系数达到0.97，垫层材料重度20.0kN/m³。

查《建筑地基处理技术规范》表4.2.2，碎石，z/b=1.25/5=0.25，得θ=20°。

由《建筑地基处理技术规范》式（4.2.3）

b′≥b+2z·tanθ=5+2×1.25×tan20°=5.9（m）

垫层宽度确定为6m。

（3）验算垫层底面处的承载力。基底处土的自重应力为

p_c=18×3=54（kPa）

垫层底面处土的自重应力为

p_cz=54+20×1.25=79（kPa）

垫层底面处土的加权平均重度为

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由《建筑地基基础设计规范》式（5.2.5），垫层底面处地基承载力特征值为

f_z=M_bγb+M_dγ_md=0.61×18×6+3.44×18.59×4.25

=65.88+271.79=337.7（kPa）

由《建筑地基处理技术规范》式（4.2.2-3），垫层底面处的附加压力值

由《建筑地基处理技术规范》式（4.2.2-1），p_z+P_cz=237+79=316（kPa）＜f_az=337.7（kPa）

满足设计要求。

【2.3.5】 换填砂石后下卧层承载力的验算

条件：一幢五层砌体结构，承重墙至标高±0.00处的荷重标准值为200kN/m，土层剖面自设计地面±0.000～-1.5m深范围内是杂填土，重度γ=16kN/m³，其下为厚度较大的淤泥质软土，承载力特征值f_ak=70kPa，天然重度γ=18kN/m³，地下水位在-3.5m处，基础砌置标高为-1.0m。若基底下采用中砂垫层，中砂垫层承载力特征值f_ak=150kPa，中砂填筑后湿密度γ=18.2kN/m³。

要求：基底下砂垫层尺寸。

【解答】 （1）因基础埋深为1.0m，如图2.3.1所示，埋深d＞0.5m，按《建筑地基处理技术规范》3.0.4条仅对砂垫层地基承载力特征值f_ak进行深度修正，且修正系数_ηd=1.0，因基底以上土的加权平均重度γ_m=16kN/m³，故中砂垫层修正后的承载力特征值f_az为

f_az=f_ak+ηdγm（d-0.5）

f_az=150+1.0×16（1-0.5）

=150+16×0.5

=150+8=158（kPa）

（2）确定基底宽度b，因基底至±0.000间，土与基础混合重度γ=20kN/m³，故

图2.3.1 （单位：m）

（3）验算砂垫层下软弱土层强度。

①计算砂垫层与软弱土层界面中心处附加应力p_z，设砂垫层厚度z=2.0m，因基础底平均，该处土自重应力p_c=16kN/m²，由《建筑地基处理技术规范》表4.2.2可查出θ=30°（z/b=2/1.45=1.4＞0.5），故

②计算砂垫层底面中心处自重应力p_cz，由2.3.1得

p_cz=（16×1）+（18.2×2）=16+36.4=52.4（kN/m²）

③在砂垫层底面处总压力为

p_z+p_cz=54.8+52.4=107.2（kN/m²）

④该软弱土承载力f_ak=70kN/m²，

在H=3.0m以上土的平均重力密度

查《建筑地基基础设计规范》表5.2.4得淤泥质土的η_d=1.0，故经深度修正后该软弱土层承载力特征值f_az为

f_az=f_ak+ηd×γ_m（3-0.5）=70+1.0×17×2.5=70+42.5=112.5（kN/m²）

因f_az＞p_z+p_cz，即112.5（kN/m²）＞107.2（kN/m²），故垫层厚度定为z=2.0m。

（4）从地基强度考虑，砂垫层尺寸可定为：底宽b′=1.45+2.31=3.76（m），厚度z=2（m）。