砂石墊層在工程中的應(yīng)用

摘要： 在軟弱的地基進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，為達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求，我們通常會(huì)采用換填法，即將天然軟弱土層挖去或部分挖去，分層回填強(qiáng)度較高、壓縮性較低且無腐蝕性的砂石、素土、灰土、工業(yè)廢料等材料，壓實(shí)后作為地基的持力層，從而提高基層強(qiáng)度。就換填材料的不同而言，砂石墊層實(shí)際上是換填法的其中一種，是現(xiàn)實(shí)施工中最常用換填方法，應(yīng)用范圍廣泛，尤其在住宅樓施工中的基礎(chǔ)地基換填及道路路基換填，它具有施工簡易、工期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 砂石 墊層

一、砂石墊層的主要作用：
1、 提高基礎(chǔ)底面以下地基淺層的承載力。地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面下邊角處開始，隨基底壓力的增大而逐漸向縱深發(fā)展的，因此當(dāng)基底面以下淺層范圍內(nèi)可能被剪切破壞的軟弱土為強(qiáng)度較大的墊層材料置換后，可以提高承載能力；

2、 減少沉降量。一般情況，基礎(chǔ)下淺層的沉降量中所占得比例較大。由于土體側(cè)向變形引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較大。以墊層材料代替軟弱土層，可大大減少這部分的沉降量；

3、 加速地基的排水固結(jié)。用砂石作為墊層材料，由于其透水層大，在地基受壓后便是良好的排水面，可使基礎(chǔ)下面的空隙水壓力迅速消散，避免地基土的塑性破壞，且可加速墊層下軟弱土層的固結(jié)及其強(qiáng)度的提高。

砂石墊層的適用范圍：適用于3m內(nèi)的軟弱、透水性強(qiáng)的粘性土層處理；墊層厚度一般為0.5～2.5m之間為宜。若超過3m，側(cè)費(fèi)工費(fèi)料，施工難度也較大，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高；若小于0.5m，則不起作用。

1） 砂

我們在施工中一般采用級(jí)配良好的、質(zhì)地堅(jiān)硬的天然河砂。為了保證基底土質(zhì)良好滲透性，不宜使用含有淤泥雜質(zhì)的土方砂。

2） 碎石充砂

我們在工程施工中通常采用10～40的普通碎石，施工時(shí)，為防止含塵過多，可事先沖洗干凈后，再與粗砂混合攪拌均勻使用，砂∶石一般為3∶7。

3） 構(gòu)造要求

砂石墊層是以置換有可能被剪切破壞的軟弱地基土質(zhì)，從而提高地基承載能力，所以它的構(gòu)造要有一定的厚度；同時(shí)還應(yīng)有足夠的寬度，以防止向墊層兩側(cè)擠出。

a、 墊層厚度的確定：《砂石墊層受力示意圖》其厚度Z應(yīng)根據(jù)地基承載力確定。即作用在墊層底面處土的自重壓力（標(biāo)準(zhǔn)值）與附加壓力（設(shè)計(jì)值）之和不能超過經(jīng)修正后超挖深度處的地基承載能力。

即：PZ＋PCZ≤fZ－－－－－－－－－－－－(1)式中：PZ為附加壓力設(shè)計(jì)值（kPa）; PCZ為墊層底面處土自重壓力值（kPa）

在住宅樓施工中，我們經(jīng)常采用機(jī)械化大開挖筏板基礎(chǔ)。為此，根據(jù)《施工手冊》提供的矩形基礎(chǔ)簡化公式，從而確定砂石墊層厚度z。

b、墊層寬度的確定：

《砂石墊層受力示意圖》可知，基礎(chǔ)墊層的寬度b｀=b＋2tgθ,而根據(jù)所在土質(zhì)情況，施工時(shí)作業(yè)面最好超出基底300～500mm。機(jī)械開挖深度大于2m時(shí)還考慮b｀寬度上來的放坡系數(shù)。

c、施工事例

如住宅樓的地基設(shè)計(jì)。承載力為138kPa，而地質(zhì)堪察承載力為100 kPa；經(jīng)現(xiàn)場鑒定土自重壓為14kPa，試問砂石墊層的設(shè)計(jì)寬度及厚度應(yīng)為多少？（基礎(chǔ)尺寸為32m×10m，壓力擴(kuò)散角為30°）
解：設(shè)回填砂石墊層與超挖出土質(zhì)壓力比重抵消。

因地基承載力fZ=100kPa，土自重壓力PC=14kPa，這樣基底承受壓力標(biāo)準(zhǔn)值可近乎取138kPa。

 

從而求得Z=2.7m（設(shè)計(jì)砂石墊層厚度）

由求得的Z=2.71m，可根據(jù)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） 砂石均需機(jī)械伴和均勻后方可分層夯填；

2） 施工前要統(tǒng)一放置標(biāo)高及清除干凈基底的雜草浮土，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁攪動(dòng)下臥層及周邊土質(zhì)層；

3） 為防止下雨造成邊坡塌方，施工作業(yè)前應(yīng)在基坑內(nèi)及四周做好排水措施，從而確保邊坡穩(wěn)定；

4） 如基底尚存在較小厚度淤泥質(zhì)土，為防止碾壓時(shí)冒出泥漿或脫層，可在施工前往該處拋石擠密，或?qū)⒒鶎訅喝胫脫Q再作底層；

5） 應(yīng)分層分級(jí)夯鋪，每層鋪設(shè)厚度應(yīng)小于300mm，如采用大型碾壓機(jī)械，其鋪設(shè)厚度可控制在500mm以內(nèi)。

四、質(zhì)量檢驗(yàn)：

   墊層的檢驗(yàn)必須分層進(jìn)行，即每夯壓完一層，檢驗(yàn)該層的平均壓實(shí)系數(shù)。當(dāng)其干密度或壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，才能鋪填上一層。

五、結(jié)束語：

我們進(jìn)行換填材料選擇、換填墊層設(shè)計(jì)及施工方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物體型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載性質(zhì)和地質(zhì)條件等綜合分析，嚴(yán)格按國家有關(guān)專門規(guī)定執(zhí)行。