浅谈砂石垫层的设置

2015-10-21王传勇

建筑工程技术与设计 2015年19期

关键词：承载力

王传勇

摘要：本文结合实际工程实例，探讨砂石垫层在地基浅层处理中的应用及施工工艺过程，对于软弱土基础工程施工有一定的借鉴意义。

关键词：回填土；砂石垫层；承载力；水撼法

0 引言

砂石垫层是地基浅层处理的一种常用方法，当软弱土或夯填土地基的承载力和变形不能满足建筑物的要求时，常采用强度较高的级配砂石垫层，换填基础底面下处理范围内的部分或全部软弱土层，提高地基承载力，使其满足上部承载力的要求。

1.工程概况

例一：在原有地基上做2个储罐设备基础，该区域下为水泥搅拌桩，地基设计承载力Fak≥120kpa。现储罐设备直径3米，高7米，自重及总容重等约为60吨。根据以上条件及原有周边储罐基础的设计图，初步设计：可采用两个独立的圆形基础，根据地基承载力理论公式及经验值，验算了地基承载力，满足承载力受力要求。但基槽开挖至要求深度后，一直无水泥搅拌桩，发现该土质为强夯回填土，临边建筑是框架厂房，内部有很多蓄水，由于太接近该建筑，原基础底的蓄水拥入了开挖的基槽中，故采取了排水措施，边开挖边抽水。经验算该基底承载力达不到要求，Fak=50kpa（经验值），远远低于设计承载力。为使地基达到设计承载力，既节约工期，又节省成本，故采用砂石垫层置换，将基底以下的土层挖除，深度1200mm。砂石垫层承载力至少可达100kpa，又将2个储罐设备基础改为整体现浇，大大提高了安全性，满足受力的要求。如图一所示：

例二：一钢框架工程，高度4米，其上放置设备。设计院设计如图所示：设计前提供其地质资料，参照以前的附近地质特点，第（1）层：素填土，黄褐色，松散，稍湿，高压缩性，以粘性土为主，层厚6.9米～7.9米。第（2）层：粉质粘土，灰色，可塑，干强度中等，底部偶见砾石，该层厚4.80米～6.00米，层顶埋深6.9米～7.9米。第（3）层：卵砾石，黄褐色，中密，砾石含量50～65%，顶层埋深12.00米～13.40米。然后又查阅资料，提供附近框架桩基的深度等。最终设计院采用直径500mm，水泥土搅拌桩，共计242根，桩长为10m，处理后的复合地基竖向承载力特征值为120kpa。得到图纸后，我们经过大概计算，筏板基础和上部钢结构及设备总重量为366吨，则2.42t/m2。如果采用水泥水搅拌桩，第一，工期长，按计划时间来不及。第二，造价高。第三，现场条件不够，因场地内埋消防管，现场存在局限性。经过反复验算及经验值，最终确定基础水泥搅拌桩变更为级配良好的砂石垫层，深度按1100mm考虑，砂石垫层承载力至少可达100kpa，远远大于概算的承载力。经过机械开挖，槽内无水，粘性土，中等压缩性。

2.砂石垫层的施工要点

案例一中工程由于基底开挖后流入基坑内的水太多，故采用水撼法，在施工中需控制好水的深度，边排水边填料。案例二中也采用水撼法，施工要点如下：

2.1施工前应按规范验槽，清除基底淤泥及軟弱粘土层。并针对性的采取措施先铺一层碎石垫层。

2.2 垫层底面宜铺设在同一标高上。

2.3人工级配砂石，按1：1级配先拌和均匀再铺填、捣实，每层铺设厚度控制在30cm以内。人工级配砂石宜采用质地坚硬的中砂、粗砂、碎（卵）石、石屑。

2.4本案例一、案例二机械拌和均匀后方才夯填，按2.3条款内容检查。

2.5水的高度应略超过每次铺筑面层，施工时的最佳含水量应保持饱和状态。

2.6使用插入式振捣器加以捣实。对上表面不平整及标高误差较大之处，用人工进行适当平整、修补，然后用平板振动器在上表面交叉振动不少于两遍。

2.7 分层铺设、分层夯实，控制每层的铺设厚度。每铺好一层垫层，都需检查。检查方法为贯入测定法，即用一根长2m，直径16的钢筋，齐腰高自由下落，贯入度小于或等于58mm～70mm时，为合格，方可进行下一道工序施工，每层检查点不少于5处。

2.8 砂石垫层的顶面标高及表面平整度应控制在允许偏差内。

3.注意事项

3.1 砂石垫层的底部宽度控制在上部钢筋混凝土基础宽度以内即可，不必同垫层上部宽度，否则就造成浪费，这也是根据基础的受力特点来确定的，如文中图一如示。砂石垫层的深度至少设为800mm才有效，这是本人的经验之谈。