卵石换填垫层设计与施工

2016-02-23李学昌

西部探矿工程 2016年8期

关键词：卵石垫层特征值

李学昌

（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南安阳455004）

卵石换填垫层设计与施工

李学昌*

（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南安阳455004）

通过介绍卵石垫层在复杂地层中应用的工程实例，说明了其设计计算方法及施工，并对现场施工、质量进行详述，通过检测及建筑物沉降观测，进一步分析卵石垫层在复杂地层中的应用意义。

卵石垫层；复杂地层；设计与计算；施工质量；效果检测；技术经济

1　概述

河南省林州市城区岩土地质条件主要为素填土、粉土、粉质粘土、卵石等互层，且各岩土层厚度分布不均，地层条件比较复杂，目前城区主要建筑以小高层为主，基底压力在200～250kPa之间，天然地基承载力特征值不能满足设计要求，采用传统的桩基施工费用较高，且工期长。本文结合某工程论述了采用卵石换填垫层设计与施工，取得了良好的效果。

2　地层条件及工程概况

3　卵石垫层设计与计算

3.1卵石垫层设计

该工程为小高层建筑，拟采用筏板基础，基底平均压力250kPa，基础埋深-2.50m，基底位于层②土层中，其天然地基不能满足设计要求，需进行加固处理。根据该场地地层条件，该工程采用卵石垫层换填法比较经济合理，建议挖除层②粉质粘土至第③层粉质粘土，基础外边缘每边外扩不小于1.50m，然后采用卵石垫层换填，换填厚度约1.50m。

3.2卵石垫层的计算

（1）卵石垫层底面处的附加压力值pc：依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规范第4.2.2条，垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确定，并符合下式：

Pz+Pcz≤faz

式中：Pz——垫层底面处的附加压力；

Pcz——垫层底面处土的自重压力；

faz——垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值。

筏板基础：

pz=bL（Pk-Pc）/（b+2ztanθ）（L+2ztanθ）

式中：b——矩形基础底面的宽度，12.0m；

L——矩形基础的底面长度，50.0m；

Pk——基础底面平均压力，250.00kPa；

Pc——基础底面处土的自重压力，Pc=dγ=4.0m× 18kN/m3=72kPa；

z——基础底面下垫层的厚度，1.5m（依据地层条件及上部荷载确定）；

θ——垫层的压力扩散角，灰土取28°（tan28°= 0.53）。

经计算Pz=152kPa。

（2）卵石垫层底面处土的自重压力值Pcz=4.0m× 18kN/m3=72.0kPa。

（3）垫层底面处土层经深度修正后的地基承载力特征值faz可根椐下式计算：

faz=fak+ηdγm（d-0.5）

式中：faz——经深度修正后的下卧层承载力特征值；

fak——下卧层的承载力特征值，150kPa；

ηd——承载力的深度修正系数，1.6；

γm——基础（垫层）底面以上土的加权平均重度，18kN/m3；

d——卵石垫层底面的埋置深度，4.0m。

代入公式计算：faz=250kPa，faz=250kPa≥pz+pcz= 152+72=224（kPa），下卧层强度滿足要求。

4　卵石垫层施工：

4.1卵石填料的标准要求

要求采用级配卵石，其配比关系宜为4∶3∶3即：卵石4（砾径50≥d≥20mm）∶圆砾3（砾径20≥d≥2mm）∶中粗砂3（砾径2≥d≥0.25mm）。最大粒径不超过50mm，含泥量（＜0.1mm颗粒含量）不超过3%。施工参数：①使用18～24t振动压路机；②压路机行驶度不大于50m/min；③每层压实填料虚铺厚度不大于40cm；④每层先静压2遍，再振压8遍。

4.2卵石垫层的宽度

垫层的平面处理范围详换填平面布置图，每边超出基础外缘宽度，不应小于垫层的厚度，并不应小于1.5m。

4.3卵石垫层施工

施工前应先将符合质量要求的卵石填料人工拌合均匀后，运至坑底虚铺40cm厚，在静压前，洒水使填料处于湿润状态（含水量控制在8%～12%即可），然后用振动压路机先静压2遍，再振压8遍，碾压时，先按长度方向行驶，然后补压短边没压到的地方，以保证卵石填料均匀获得规定遍数的压实功能。

垫层的底面宜铺设在同一标高上，如深度不同，基底土层面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应碾压密实。分段施工时，接头处应做成斜坡，每层错开0.5～1.0m，并应碾实。在土地其上做卵石垫层时，为防止基坑底面表层软土发生局部破坏，应在基坑底部及四侧先铺一层砂（0.3m），然后再铺卵石垫层。砂卵石填料中，不得含有草根、垃圾等有机杂物。在地下水位高于基坑（槽）底面施工时，应采取排水或降低地下水位的措施，使基坑（槽）保持无积水状态（如用水撼法或插入振动法施工时，应有控制地注水或排水）。垫层铺筑前，应先验槽，注意浮土应清除，边坡必需是稳定的，以防塌土，如发现基槽（坑）两侧附近如有低于地基的空洞、沟、井、古墓穴等，应在未做地基前加以填实处理。