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浅谈砂石垫层在工程中的应用 |
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时间日期：2005-3-16 已被阅读次：[6820] |
广东工程建设监理有限公司 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，我们通常会采用换填法，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
我们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
我们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，我们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：
我们进行换填材料选择、换填垫层设计及施工方法时，应根据建筑物体型、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执行。
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