浅谈砂石垫层在工程中的应用

 
时间日期:2005-3-16        已被阅读次:[3641]
 
广东工程建设监理有限企业 邝尚坚

  在软弱的地基进行基础施工时,为达到设计承载力的要求,大家通常会采用换填法,即
将天然软弱土层挖去或部分挖去,分层回填强度较高、压缩性较低且无腐蚀性的砂石、素土
、灰土、工业废料等材料,压实后作为地基的持力层,从而提高基层强度。就换填材料的不
同而言,砂石垫层实际上是换填法的其中一种,是现实施工中最常用换填方法,应用范围广
泛,尤其在住宅楼施工中的基础地基换填及道路路基换填,它具有施工简易、工期短、造价
低等优点;
  一、砂石垫层的主要作用:
  1、 提高基础底面以下地基浅层的承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面下边角处开
始,随基底压力的增大而逐渐向纵深发展的,因此当基底面以下浅层范围内可能被剪切破坏
的软弱土为强度较大的垫层材料置换后,可以提高承载能力;
  2、 减少沉降量。一般情况,基础下浅层的沉降量中所占得比例较大。由于土体侧向变
形引起的沉降,理论上也是浅层部分占的比例较大。以垫层材料代替软弱土层,可大大减少
这部分的沉降量;
  3、 加速地基的排水固结。用砂石作为垫层材料,由于其透水层大,在地基受压后便是
良好的排水面,可使基础下面的空隙水压力迅速消散,避免地基土的塑性破坏,且可加速垫
层下软弱土层的固结及其强度的提高。
  砂石垫层的适用范围:
  适用于3m内的软弱、透水性强的粘性土层处理;垫层厚度一般为0.5~2.5m之间为宜。
若超过3m,侧费工费料,施工难度也较大,经济费用高;若小于0.5m,则不起作用。
  二、 工材料及构造要求:
  1) 砂
  大家在施工中一般采用级配良好的、质地坚硬的天然河砂。为了保证基底土质良好渗透
性,不宜使用含有淤泥杂质的土方砂。
  2) 碎石充砂
  大家在工程施工中通常采用10~40的普通碎石,施工时,为防止含尘过多,可事先冲洗
干净后,再与粗砂混合搅拌均匀使用,砂∶石一般为3∶7。
  3) 构造要求
  砂石垫层是以置换有可能被剪切破坏的软弱地基土质,从而提高地基承载能力,所以它
的构造要有一定的厚度;同时还应有足够的宽度,以防止向垫层两侧挤出。
  a、 垫层厚度的确定:
  如图a《砂石垫层受力示意图》其厚度Z应根据地基承载力确定。即作用在垫层底面处土
的自重压力(标准值)与附加压力(设计值)之和不能超过经修正后超挖深度处的地基承载
能力。
  即:PZ+PCZ≤fZ------------(1)
  式中:PZ为附加压力设计值(kPa); PCZ为垫层底面处土自重压力值(kPa)
  在住宅楼施工中,大家经常采用机械化大开挖筏板基础。为此,根据《施工手册》提供
的矩形基础简化公式,从而确定砂石垫层厚度z。

  b、垫层宽度的确定:
  如图a《砂石垫层受力示意图》可知,基础垫层的宽度b`=b+2tgθ,而根据所在土质情
况,施工时作业面最好超出基底300~500mm。机械开挖深度大于2m时还考虑b`宽度上来的
放坡系数。
  c、施工事例
  如住宅楼的地基设计。承载力为138kPa,而地质堪察承载力为100 kPa;经现场鉴定土
自重压为14 kPa,试问砂石垫层的设计宽度及厚度应为多少?(基础尺寸为32m×10m,压力
扩散角为30°)
  解:设回填砂石垫层与超挖出土质压力比重抵消。
  因地基承载力fZ=100kPa,土自重压力PC=14kPa,这样基底承受压力标准值可近乎取138
kPa。
 
从而求得Z=2.7m(设计砂石垫层厚度)
由求得的Z=2.71m,可根据公式b`=b+2ztg30°,
l`=l+2ztg30°
得 b`=10+2×2.7×tg30°=13.12 m
得 l`=32+2×2.7×tg30°=35.12 m
  三、施工要求:
  1) 砂石均需机械伴和均匀后方可分层夯填;
  2) 施工前要统一放置标高及清除干净基底的杂草浮土,同时应严禁搅动下卧层及周边
土质层;
  3) 为防止下雨造成边坡塌方,施工作业前应在基坑内及四周做好排水措施,从而确保
边坡稳定;
  4) 如基底尚存在较小厚度淤泥质土,为防止碾压时冒出泥浆或脱层,可在施工前往该
处抛石挤密,或将基层压入置换再作底层;
  5) 应分层分级夯铺,每层铺设厚度应小于300mm,如采用大型碾压机械,其铺设厚度
可控制在500mm以内。
  四、 质量检验:
  垫层的检验必须分层进行,即每夯压完一层,检验该层的平均压实系数。当其干密度或
压实系数符合设计要求后,才能铺填上一层。
  五、 结束语:
  大家进行换填材料选择、换填垫层设计及施工方法时,应根据ca88物体型、结构特点、
荷载性质和地质条件等综合分析,严格按国家有关专门规定实行。
     
 
 
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