[发明专利]路基中管道系统填垫层厚度的确定方法及处理结构

权利要求书

1.一种路基中管道系统填垫层厚度的确定方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1)验算基础底面土层承载力是否满足设计要求，以确定是否需要进行换填垫层处理；

步骤2)若需要进行换填垫层处理，则根据填垫层底面处土层的地基承载力，确定填垫层的厚度；

步骤2)的具体步骤如下：

2-1)确定给、排水管道、检查井的基础类型，根据基础类型确定p_z的表达式；

2-2)根据f_z、p_cz、p_z的关系，确定填垫层厚度；

f_z(kPa)为填垫层底面处土层的承载力特征值；p_cz(kPa)为填垫层底面处土的自重应力；p_z(kPa)为填垫层底面处土的附加应力；

步骤2-1)根据基础类型确定的P_z的表达式分别如下：

当可视为条形基础时，填垫层底面处土的附加应力用下式计算：

式中，p(kPa)为基础底面压力；p_c(kPa)为基础底面处土的自重应力；

当可视为矩形基础时，填垫层底面处土的附加应力用下式计算：

式中，l(m)为矩形基础底面的长度；

当可视为圆形基础时，填垫层底面处土的附加应力用下式计算：

p_z＝r²(p-p_c)/(r+Ztanθ)² (5)

式中，r(m)为圆形基础底面的半径；

式中，b(m)为基础宽度；Z(m)为填垫层厚度；θ(°)为填垫层压力扩散角；

其中，给、排水管道视为条形基础；与混凝土管连接的检查井视为条形基础；与塑料管连接的检查井视为独立基础，并根据检查井底部形状分成矩形基础和圆形基础。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，

步骤2-2)根据f_z、p_cz、p_z的关系，确定填垫层厚度的具体步骤如下；

根据如下公式确定填垫层的厚度：

式中，γ₁D+γ₂Z＝p_cz；η_bγ(b’-3)+η_dγ_m(D+Z-0.5)表示修正增量；基础底面上部土层平均有效重度为γ₁(kN/m³)；D(m)为基础埋深；填垫层有效重度为γ₂(kN/m³)；Z(m)为填垫层厚度；η_b、η_d分别为软弱下卧层地基承载力的宽度、深度修正系数；软弱下卧层有效重度为γ(kN/m³)；γ_m(kN/m³)为软弱下卧层顶面土层有效重度的平均值；b’(m)填垫层底宽，b’应满足b’≥b+2Ztanθ，当b’小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值；

上述公式(6-1)、(6-2)、(6-3)分别对应条形基础、矩形基础、圆形基础；

上述公式(6-1)、(6-2)、(6-3)是针对确定的土层地基承载力的特征值需要进行宽度、深度修正的情况；

对确定的土层地基承载力的特征值无需进行修正时，根据如下公式确定填垫层的厚度：

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，

所述基础底面压力等于基础底面上部土层的自重应力与基础底面处土的附加应力之和，所述基础底面处土的附加应力求取时，考虑最大外部荷载情况下的附加应力。

4.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，

填垫层压力扩散角θ的取值与Z/b有关，θ按以下步骤确定：

先根据基础尺寸和填垫层厚度，假定一个值Z/b，通过公式(6-1)、(6-2)或(6-3)计算得到的Z，验证该假定；如与假定不符，则重新假定Z/b，直至计算结果满足假定即可。