4.2 设计

4.2.1 垫层材料的选用应符合下列要求：

1 砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，并应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉时，应掺入不少于总重量30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土或膨胀土地基，不得选用砂石等透水性材料。

2 粉质黏土。土料中有机质含量不得超过5％，且不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其最大粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得夹有砖、瓦或石块等。

3 灰土。体积配合比宜为2:8或3:7。石灰宜选用新鲜的消石灰，其最大粒径不得大于5mm。土料宜选用粉质黏土，不宜使用块状黏土，且不得含有松软杂质，土料应过筛且最大粒径不得大于15mm。

4 粉煤灰。选用的粉煤灰应满足相关标准对腐蚀性和放射性的要求。粉煤灰垫层上宜覆土0.3m～0.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。粉煤灰垫层中的金属构件、管网应采取防腐措施。大量填筑粉煤灰时，应经场地地下水和土壤环境的不良影响评价合格后，方可使用。

5 矿渣。宜选用分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣等高炉重矿渣。矿渣的松散重度不应小于11kN/m3，有机质及含泥总量不得超过5％。垫层设计、施工前应对所选用的矿渣进行试验，确认性能稳定并满足腐蚀性和放射性安全要求。对易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应经场地地下水和土壤环境的不良影响评价合格后，方可使用。

6 其他工业废渣。在有充分依据或成功经验时，可采用质地坚硬、性能稳定、透水性强、无腐蚀性和无放射性危害的其他工业废渣材料，但应经过现场试验证明其经济技术效果良好且施工措施完善后方可使用。

7 土工合成材料加筋垫层所选用土工合成材料的品种与性能及填料，应根据工程特性和地基土质条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB 50290的要求，通过设计计算并进行现场试验后确定。土工合成材料应采用抗拉强度较高、耐久性好、抗腐蚀的土工带、土工格栅、土工格室、土工垫或土工织物等土工合成材料。垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂、中砂等材料，且不宜含氯化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。当工程要求垫层具有排水功能时，垫层材料应具有良好的透水性。在软土地基上使用加筋垫层时，应保证建筑物稳定并满足允许变形的要求。

4.2.2 垫层厚度的确定应符合下列规定：

1 应根据需置换软弱土(层)的深度或下卧土层的承载力确定，并应符合下式要求：

pz＋pcz≤ ƒaz (4.2.2-1)

式中：pz——相应于作用的标准组合时，垫层底面处的附加压力值(kPa)；

pcz——垫层底面处土的自重压力值(kPa)；

ƒaz——垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。

2 垫层底面处的附加压力值pz可分别按式(4.2.2-2)和式(4.2.2-3)计算：

(4.2.2-2)

2) 矩形基础

(4.2.2-3)

式中：b——矩形基础或条形基础底面的宽度(m)；

l——矩形基础底面的长度(m)；

pk——相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；

Pc——基础底面处土的自重压力值(kPa)；

z——基础底面下垫层的厚度(m)；

θ——垫层(材料)的压力扩散角( °)，宜通过试验确定。无试验资料时，可按表4.2.2采用。

表4.2.2 土和砂石材料压力扩散角θ( °)

注：1 当z/b＜0.25时，除灰土取θ＝28°外，其他材料均取θ＝0°，必要时宜由试验确定；

2 当0.25＜z/b＜0.5时，θ值可以内插； 

3 土工合成材料加筋垫层其压力扩散角宜由现场静载荷试验确定。 

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。

4.2.4 垫层的压实标准可按表4.2.4选用。矿渣垫层的压实系数可根据满足承载力设计要求的试验结果，按最后两遍压实的压陷差确定。

表4.2.4 各种垫层的压实标准

注：1 压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值；土的最大干密度宜采用击实试验确定；碎石或卵石的最大干密度可取2.1t/m3～2.2t/m3； 

2 表中压实系数λc系使用轻型击实试验测定土的最大干密度ρdmax时给出的压实控制标准，采用重型击实试验时，对粉质黏土、灰土、粉煤灰及其他材料压实标准应为压实系数λc≥0.94。

4.2.5 换填垫层的承载力宜通过现场静载荷试验确定。

4.2.6 对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地基变形计算时应考虑邻近建筑物基础荷载对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜及时换填，并应考虑其附加荷载的不利影响。

4.2.7 垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。换层垫层在满足本规范第4.2.2条～4.2.4条的条件下，垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。对地基沉降有严格限制的建筑，应计算垫层自身的变形。垫层下卧层的变形量可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定进行计算。

4.2.8 加筋土垫层所选用的土工合成材料尚应进行材料强度验算：

Tp≤Ta (4.2.8)

式中：Ta——土工合成材料在允许延伸率下的抗拉强度(kN/m)；

Tp——相应于作用的标准组合时，单位宽度的土工合成材料的最大拉力(kN/m)。

4.2.9 加筋土垫层的加筋体设置应符合下列规定：

1 一层加筋时，可设置在垫层的中部；

2 多层加筋时，首层筋材距垫层顶面的距离宜取30％垫层厚度，筋材层间距宜取30％～50％的垫层厚度，且不应小于200mm。

3 加筋线密度宜为0.15～0.35。无经验时，单层加筋宜取高值，多层加筋宜取低值。垫层的边缘应有足够的锚固长度。