砂石垫层（精选4篇）
砂石垫层 篇1
洛阳洛南新区地貌单元属于洛河河漫滩或一级阶地,上部地基土层承载力较低,下部卵石层承载力较高,而砂石垫层具有承载力高、变形小、施工周期快、与下部卵石层材质一致等特点,因此建筑物常常采用砂石对基底下浅部承载力较低的土层进行换填处理,砂石垫层的应用越来越广泛。但砂石垫层的承载力难于通过计算准确确定[1],也无相关规范和资料可供参考,仅在JGJ 2002建筑地基处理技术规范4.2.3条条文说明中对安全等级为三级的建筑物当施工压实系数为0.93～0.97时,砂石垫层的承载力标准值可按200 kPa～300 kPa取用。但高层建筑物一般平均基底压力较大,30层以上的甲类建筑物平均基底压力大多在500 kPa以上,砂石垫层的承载力是否能满足要求,只能通过最终静载荷试验结果确定。但在施工图设计阶段,砂石垫层的承载力如何取值、砂石垫层的现场施工如何控制就成了亟待解决的问题。本文通过工程实践,表明只要对砂石垫层的砂石料选材和现场施工全过程进行控制,当施工压实系数不小于0.97时,砂石垫层的承载力特征值可达550 kPa～650 kPa,均能满足目前30层～33层左右的甲类建筑物的设计荷载要求。
1 工程条件及设计要求
1.1 场地工程地质条件
根据勘察结果,拟建场区地层分布呈河流阶地“二元”结构,上覆为黄土状粉土及粉质粘土层,下伏为卵石层。地基土自上而下分述如下:
①杂填土(Q
1.2 砂石垫层的设计要求
拟建高层建筑物为33层,高99 m,剪力墙结构,采用筏板基础,筏基荷重为550 kPa左右,基础埋深为地面下6.0 m左右。根据本工程的工程地质条件,建筑物基础直接持力层为卵石层,但基底下2.0 m范围内分布有软弱夹层,若直接采用卵石层作为筏基持力层时,下卧层砂层及粉质粘土强度不能满足要求,需要对其采用砂石垫层进行换填处理,一般换填厚度2.0 m～2.5 m左右,设计要求砂石垫层应级配良好,施工压实系数不小于0.97,砂石垫层的承载力特征值不小于550 kPa,并应通过载荷试验确定。
2 砂石垫层的选材
由于本工程基坑相对较深,而场区卵石层埋藏较浅,因此基坑开挖时将挖出大量的砂卵石。若按照常规做法将其废弃将造成资源的严重浪费,因此勘察报告中建议在开挖时选取纯净的砂卵石单独放置,对含土的卵石、砂层等另外放置,然后砂卵石垫层回填时不再按照常规做法购买人工级配的砂卵石,而采用选取的纯净砂卵石作为回填材料,这样不仅使基坑开挖出来的多余砂卵石得到了有效利用,而且有效节约了基础工程造价。
为达到较好的压实效果,施工过程中应严格按照以下原则控制砂石料质量:填料级配良好,砂卵石质量比为卵石∶圆砾∶中粗砂=5∶3∶2,当天然砂卵石配合比较差时,需采用人工适当调配;最大粒径不超过70 mm;含泥量低于5%。
3 砂石垫层的施工控制及质量保证措施
为达到较好的压实效果,本工程我院针对砂卵石垫层的施工提出了具体的施工控制参数和质量保证措施如下。
3.1 施工参数
1)使用设备自重18 t以上振动压路机;2)压路机行驶速度不大于50 m/min;3)每层虚铺厚度35 cm;4)每层先静压2遍,再振动碾压6遍～8遍。
3.2 质量保证措施
1)控制砂石料级配,对回填的砂石料每500 m2抽检一次,不好的砂石料可随时抽检。
2)基坑开挖至设计标高后,浮土应清除,边坡必须稳定,防止塌土。
3)在基坑开挖过程中,下部地基土难免受到扰动,因此在铺第一层垫层前须对原地层进行适当碾压。
4)垫层施工要严格控制每层的铺设厚度、水平度,碾压遍数及振动碾的行驶速度。在振动前应预先用水洒湿但基坑应保持无积水状态。
5)振动碾压轮迹应相互搭接,防止漏压,保证地基均匀获得规定遍数的压实功能。
6)垫层的质量检验必须分层进行。每压完一层,应检验该层的平均压实系数。当压实系数符合设计要求时,才能铺垫上层。
4 砂石垫层的试验结果
4.1 压实系数的检验结果
为确保垫层施工质量,相应的质量检验检测应贯穿整个施工全过程,检验检测的主要内容如下:
1)对砂石料进行颗粒分析试验,确定其颗粒级配。2)对试验用砂做击实试验,确定其最大干密度。3)测定高程及水平位置,测定压实度(由施工单位负责)。4)分层测定干容重、压实系数。检验垫层质量时,基坑内每100 m2面积取1处检验点,各层采用埋设纯砂点(应使用纯净的中砂,埋砂点直径不小于20 cm)的方法测定其干容重、压实系数,最后一层采用注水法与埋砂法相结合的方法测定。
检测结果表明:砂卵石垫层的压实系数全部在0.97以上,满足设计要求。
4.2 超重型动力触探试验结果
本工程我院对砂石垫层按每100 m2 面积取1处检验点进行了超重型动力触探试验,各试验点的检测深度为2.0 m～2.5 m左右,检测结果表明各动探检测点检测情况基本一致,动探试验锤击数正常,各点试验平均锤击数一般在10.8击～15.5击之间,砂石垫层水平方向和垂直方向均匀性较好。
根据各动探检测点试验锤击数,结合我院及《工程地质手册》(第4版)根据动探击数确定地基承载力的经验公式[2],各动探检测点地基承载力特征值在550 kPa以上。
4.3 载荷试验结果
本工程采用浅层平板静载荷试验对砂石垫层的承载力进行了检测,经静载荷试验验证,天然地基承载力特征值为650 kPa,与勘察报告一致;而砂卵石垫层的承载力特征值不仅满足设计要求的550 kPa,而且为了与天然地基做比较,有意在3号楼区域(即7,8号试验点)对砂卵石垫层加荷到了1 300 kPa,其承载力特征值达到了650 kPa,与天然地基差别不大,承载力完全满足设计要求。各点载荷试验结果如表1所示。
检测过程中,各试验点在加荷至设计要求压力的2倍时均未出现极限荷载,满足终止加荷条件,分级卸载后终止试验。
5 结论及建议
砂石垫层的承载力主要取决于现场施工全过程控制,应从砂石料选材、施工参数、现场施工管理进行全过程控制,只要选材合理、施工控制严格,当施工压实系数不小于0.97时,砂石垫层的承载力特征值均可达550 kPa以上,能够满足目前30层～33层左右的甲类建筑物的设计荷载要求。并且根据载荷试验成果,最大加荷到1 100 kPa～1 300 kPa时,基本上还处于弹性变形阶段,由于没有加荷至极限荷载,砂石垫层的承载力尚有很大的富余度,有待于今后进一步的试验验证。
摘要：结合工程实例,从砂石垫层的选材、现场施工控制入手进行了论述,通过载荷试验结果分析,确定了砂石垫层的承载力,从而满足了目前甲类建筑物的设计荷载要求。
关键词：砂石垫层,压实系数,地基承载力
参考文献
[1]JG J 2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3]周卫华.粉质黏土中桩承载力试验研究[J].山西建筑,2009,35(1):107-108.
砂石垫层密实度检测相关问题探讨 篇2
关键词：砂石垫层,密实度,最大干密度,堆积密度,孔隙率
1 概述
在砂石垫层密实度检测的过程中,经常会碰到下面现象:1)施工现场按照图纸设计比例进行回填施工现场却不处于最佳密实状态的现象。2)检测过程中不管现场处于最佳密实状态还是不密实状态检测结果总是会出现超密的现象。针对以上现象展开讨论。
2 砂石垫层施工中常出现的密实结构
1)密实悬浮结构,在此结构中,由于碎石含量较少,悬浮在砂中,形成砂多石少的状态,这种状态内摩擦角较小,不能承受过大的横向剪切力。
2)骨架密实结构,此结构中碎石和黄砂分布较为均匀,碎石之间刚好可以形成骨架,砂子密实填满。此结构内摩擦角大,可以承受较大的承载力和横向剪切力,是一种理想的结构状态。
3)骨架空隙结构,此种状态,碎石多黄砂少,黄砂不足以填满碎石间的缝隙,形成的结构不能承受较大的压力。
3 施工过程中的问题原因分析及解决措施
工程施工过程中设计图纸上通常会提供一个供施工参考的砂石比例,有经验的施工队在砂石回填过程中会根据现场的实际情况,按照经验比例进行砂石的回填,如果出现黄砂不能填满碎石空隙时,就适当放大黄砂的比例,反之增加碎石的比例,仅把设计比例当作是参考。如果施工过程中不注意施工原材料的实际情况,只是生搬设计比例,那么施工中就容易出现上述密实悬浮结构和骨架空隙结构两种不利的密实结构。
施工中保证砂石回填达到最佳密实结构的措施:施工现场使用的砂石先进行原材料检测,重新按照原材料检测的参数进行回填比例设计。按照设计的比例进行回填施工。试验室检测参数:1)碎石,取代表性试样进行堆积密度及孔隙率试验。2)黄砂,取代表性试样进行最大干密度试验,以砂填满碎石空隙为准,计算单位体积碎石需要回填黄砂的体积。3)确定最佳密实结构的砂石比例,供施工参考使用。这时的比例应该非常接近现场的实际情况。施工中参照这一比例应该能较好的控制现场的最佳密实状态。如果施工过程中材料有变动应重新进行比例设计。
4 检测出现超密的原因分析及解决方法
1)现场检测方法可能存在的问题,现场一般采用灌砂法,试验人员经常会碰到施工现场的砂石含水量很小、几乎处于干燥状态这种现象,试验人员从试验坑中取出砂石时,由于振动导致周围的黄砂从碎石孔隙中流到坑洞中,流到试坑中的黄砂同样被当成试坑中的样品,同时在用灌砂筒灌砂时,标准砂无法流回碎石框架原来的空隙,导致试验结果偏大。遇到这种情况时,用水喷湿检测部位,保证检测过程试样潮湿,确保检测取出样品时四周的黄砂不发生流动。
2)室内砂石最大干密度试验可能存在问题,室内用表面振动压实仪法做砂石最大干密度时,如果采用干法,在强烈的振动下,砂石很容易分离,由于黄砂流动性较大,黄砂大多流向试筒的底部,上部的碎石间留有较多的孔隙导致结果偏小,最终导致密实度结果偏大。合理的室内最大干密度检测方法采用湿法,在保证试样潮湿但不渗水的情况下进行,砂石比例采用原材料检测提供的密实比例。
5 工程实例
昆山某一大楼基础砂石回填检测。室内砂石最大干密度试验(湿法)测得结果2.16 g/cm3,各项检测参数分别为:水中重法测得碎石表观密度2.70 g/cm3,孔隙率为58.66%,填充料黄砂的最大密度1.78 g/cm3,以密实结构计算砂∶石体积比为59∶41。现场检测点实测值(现场较为干燥)2.26 g/cm3,2.32 g/cm3,设计压实度要求96%,其压实度分别为104.6%,107.4%,出现了超密现象。现场同样检测部位洒水后重新检测结果分别为2.09 g/cm3,2.12 g/cm3。重新计算的压实度结果分别为96.8%,98.1%,消除了由于检测造成的不合理的超密结果。
6 结语
1)保证回填砂石处于最佳密实状态的方法,对施工现场原材料进行检测重新设计回填比例,不能照搬设计的比例。
2)消除检测过程中不合理的超密结果的检测方法:a.现场进行密实度检测时,检测部位应处于潮湿状态,保证试验正常进行b.室内最大干密度试验宜采用湿法,防止振击过程中的砂石分离。
参考文献
[1]JTG E60-2008,路基路面现场测试规程[S].
[2]JTG E42-2005,公路工程集料试验规程[S].
[3]JTG E40-2007,公路土工试验规程[S].
砂石垫层 篇3
我公司承建的山西兴华职业学院专升本新校区1号楼、2号楼、3号楼学生公寓项目, 由于整个建筑场地的土质为软土层, 为了处理此地基, 由太原市建筑设计院设计了一种简单而又经济的地基处理方法———胞腔袋换土地基处理方法, 通过换土地基处理完成后, 地基承载力满足了图纸设计要求。
1 特点
1) 胞腔袋施工适用于软弱地基及湿陷性黄土地基处理, 与其他地基处理工艺相比, 成本较低, 施工方便、快捷, 利于缩短工期, 且施工比较安全。
2) 本工程胞腔袋与土工筋带结合处理地基, 通过胞腔袋与土工筋带有效的结合, 共同作用, 增加了基建层的整体性及刚度, 减小沉降变形, 从而提高了地基承载力。
2 施工方法及质量控制
2.1 工艺流程
土方开挖→基底平整→标高控制桩设置→铺设第一层胞腔袋→中粗砂灌缝→铺设下层胞腔袋 (按两层设计施工) →中粗砂灌缝→加筋带砂石垫层→验收 (图1为本地基处理剖面图) 。
2.2 施工要点
1) 基坑开挖至设计标高后, 清理基底, 基坑 (槽) 底表面应平整干净, 如局部有软弱土层或孔洞时, 应及时挖出后用毛砂分层回填夯实。然后在坑壁及坑底做好标高控制桩, 用来控制胞腔袋标高。
2) 材料拌合, 胞腔袋内填充物为3∶7石屑和卵石, 砂石宜选用级配良好的碎石、卵石、圆砾、砾砂、粗砂 (粒径小于2 mm的部分不应超过总重的45%) , 不含植物残体、冻块、垃圾等杂物。含泥量 (粒径小于0.075 mm的颗粒) 不大于8%, 砂石最大粒径不宜大于50 mm。
用装载机将石屑和卵石按3∶7均匀拌合, 拌合的速度不能过快, 并清除拌合物的夹杂物, 然后装至胞腔袋 (袋子用结实的编织袋) 。拌合料应装至袋子的2/3处, 并在此处用封口机封严。保证封好的胞腔袋平铺厚度控制在250 mm±10 mm。
3) 铺设胞腔袋, 放置过程要轻拿轻放, 如有破损的胞腔袋要及时更换, 胞腔袋铺设顺序应由端部向后依次进行, 应丁顺交错铺设, 并且保证拼缝严密。一层铺设完成后, 用中粗砂灌缝找平, 并用平板振动器振压密实。铺设第二层胞腔袋时, 铺设方向应垂直于第一层胞腔袋, 保证上下两层交错搭接 (如图2所示) 。
4) 铺设砂石垫层, 铺设砂石的每层厚度, 一般控制在25 cm以内, 根据基坑现场条件可选用适宜的机械夯实。砂石垫层需平整, 无裸露的卵石及硬物, 以免损伤筋带, 且压实度合格后方可进行下道工序。。
5) 加筋带布置为双向布置, 中心间距按图纸设计要求为500 mm, 筋带铺设时应根据现场实际情况, 设置铺设方向及次序, 筋带铺设应顺平、拉紧、平铺, 避免折扭、重叠、褶皱。为确保筋带观感横平竖直, 应做好放线工作。筋带的连接宜用搭接法, 最小搭接长度不小于1 m, 连接强度不低于原筋材强度。纵横筋带交接处采用铁钉钉接法固定, 铁钉使用前应进行防锈处理。边缘处筋带反包回折压入垫层, 回折长度不小于3 m, 边缘回折处用胞腔袋压实, 筋带应避免长时间暴晒或暴露, 验收合格后, 立即进入下一工序。常见的土工带及其铺设如图3, 图4所示。
2.3 质量控制
1) 在基坑内通过钉入间距为10 m的方格网标高控制桩, 利用挂在桩顶钉帽上准确的标高线绳指导胞腔袋铺设厚度。
2) 采用砂石, 要求级配良好。拌料场地应硬化, 以免拌合过程中有土块拌入, 装载机拌料时, 应严格按配比拌合, 且拌合均匀。
3) 胞腔袋铺设前, 检查基底, 无尖锐杂物, 以免划破胞腔袋, 铺设好的胞腔袋应及时覆盖, 不得长时间暴露在外。
4) 土工筋带铺设完成后, 做下道工序砂石垫层时, 不得用装载机直接上料, 以免损坏筋带, 应人工或吊车配合将料吊入施工现场, 保证筋带上虚铺约200 mm的砂石料后, 方可上机械施工。
3 劳动力、材料与设备
1) 劳动力组织见表1。
2) 材料。严把采购关, 杜绝不合格材料进场。首先检查砂石种类和质量是否符合标准的要求, 控制砂石的颗粒直径、含泥量, 并保持砂石的最佳含水量, 一般为8%~12%。土工筋带通过复检合格后, 方可使用, 土工复合筋带材料应贮存在通风、阴凉、干燥的仓库内, 避免土工复合筋带进场后阳光直接照晒。
3) 机械设备和工具。吊车、装载机、压路机、蛙式打夯机、平板振动器、手推车、筛子、经纬仪、钉子、木桩、卷尺等。
4 安全措施
1) 施工过程中必须严格执行上级和国家各项安全保证规定, 严禁违章作业。
2) 为防止塌方伤人, 在开挖时必须按照图纸及规范要求进行放坡。特殊地段进行支护。
3) 夜间加班要有足够的照明, 照明亮度以满足施工需求为宜。
4) 操作时持有电动工具, 应戴绝缘手套, 电源线应采用橡皮防水线。
5) 挖好基坑后要搭设防护栏杆, 当发现基坑周围有塌方等危险隐患时, 要采取加固措施, 并悬挂警示标志。
6) 胞腔袋吊运过程, 要有专人监督, 以免卸料伤人。
7) 当打夯砂石垫层时, 要注意打夯机之间的操作间距, 保证施工人员的作业安全。
8) 铺设加筋带时, 要注意钉钢钉的方式和力度, 不要伤人。
5 环保措施
1) 在施工过程中, 严格遵守国家相关的《环境保护法律法规》以及本公司有关环境保护、资源及能源的使用要求, 严格控制噪声、粉尘等对周边环境的污染。
2) 现场专门成立以项目经理为首的环境保护委员会, 划分职能, 明确责任, 把环境保护的意识贯彻到各级人员。
3) 施工现场道路要保持畅通与洁净, 不得随意堆放物品, 施工现场要设封闭垃圾堆放点, 定时清运。
4) 禁止对有毒、有污染等物体进行使用和回填, 垫层施工过程中要经常洒水, 从而降低现场的粉尘等污染。
6 应用实例
通过山西兴华职业学院专升本新校区东区1号楼、2号楼、3号楼学生公寓对上述技术的运用分析, 达到了该工程对地基承载力的设计要求, 在保证了整个工程的质量和安全要求下, 取得了良好的经济效益和社会效益。
摘要：介绍了胞腔袋换土地基处理方法的特点, 对该工法的施工要点进行了详细研究, 分析了劳动力、材料与设备的分配要求, 并提出了安全及环保措施, 通过实例证明了该工法的实用性。
砂石垫层 篇4
当地基持力层的承载力满足不了建筑物的要求, 而软弱土层的厚度又不是很大时, 可将基础底面以下一定范围的软弱土层部分全部挖去, 然后分层换填强度较大的砂 (碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰) 或其它性能稳定、无侵蚀性的材料, 并压 (夯、振) 实至要求的密实度, 即为换填法。砂石垫层实际上是换填法的一种, 是现实施工中常用的换填方法, 应用范围广泛, 尤其在住宅施工中的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。
2 砂石垫层的适用范围和主要作用
2.1 砂石垫层的适用范围
砂石 (砂砾、砂卵石) 垫层主要适用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理;适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理;不宜用于地下水位较高, 且地下水流速快、流量大的地基处理;不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理。
对于房屋建筑工程, 此法适用于3 m内的软弱、透水性强的粘性土层处理;垫层厚度一般在0.5 m～2.5 m之间为宜, 若超过3 m, 则费工费料, 施工难度也较大, 经济费用高;若小于0.5 m, 则不起作用。
2.2 砂石垫层对于地基处理的主要作用
(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置换为强度较大的垫层材料置换后, 可以提高地基承载能力;
(2) 减少沉降量。
一般情况, 基础下浅层的沉降量在总沉降量中所占比例较大。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。
3 砂石垫层设计要点
3.1 垫层厚度的确定
垫层厚度Z应根据需要置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定 (垫层内应力分布见图1) , 并应符合下式要求:
Pz+Pcz
式中:Pz—相应于荷载效应标准组合时, 垫层底面处的附加压力设计值 (kPa) ;
Pcz—垫层底面处土自重压力值 (kPa) ;
faz——经深度修正后垫层底面处的地基承载力特征值 (kPa) ;
Pz可根据基础不同形式按扩散角原理简化计算, 公式如下:
条形基础:undefined
矩形基础:undefined
式中 b——条形基础或矩形基础底面的宽度 (m) ;
l——矩形基础底面的长度 (m) ;
P——基层底面压力 (kPa) ;
Pc——基础底面处土的自重压力值 (kPa) ;
Z——基础底面下垫层的厚度 (m) ;
θ——垫层的压力扩散角;
1-基础;2-砂石垫层;3-回填土
3.2 垫层宽度的确定
垫层的宽度应满足基础底面应力扩散角的要求, 可按公式:b′+b=ztgθ确定, 其中θ为压力扩散角, b为条形基础或矩形基础底面的宽度。底面宽度确定后, 再根据开挖基坑要求的坡度延伸至底面, 即得到砂垫层的设计断面, 并应满足垫层顶面每边超出基础底面不宜小于300 mm。或从垫层底面两侧向上按当地经验要求放坡。大面积整片垫层底面宽度, 常按自然倾斜角控制适当加宽。 (见图2)
1-柱基础;2-砂或砂石垫层;3-回填土;4-设备基础a) 柱基础垫层; b) 设备基础垫层
3.3 砂石垫层沉降量验算
建筑物基础沉降量等于垫层自身的变形量和软弱下卧层的变形量, 总和为s
undefined;undefined
其中:sc为垫层自身变形量;sp压缩层厚度范围内各土层压缩变形之和;a为基底压力扩散系数;δi为第i层土的平均压力系数与基础底到第i层底距离的乘积;ψ为沉降计算经验系数;E1为垫层压缩模量;Esi为软弱下卧层的压缩模量。
4 砂石垫层材料要求和施工要点
4.1 材料要求
在施工中一般采用级配良好的、质地坚硬的石屑、中砂、粗砂、跞砂、圆砂、角砾、卵石、碎石等材料, 其颗粒的不均匀系数undefined≥5;不含有植物残体、垃圾等杂质、且含泥量不应超过5%。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和砂。通常采用10～40 (mm) 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。
4.2 施工要点
(1) 砂石均需机械拌和均匀后方可分层夯填;
(2) 施工前要统一放置标高及清除基层的杂草浮土, 同时应严禁搅动下卧层及周边土层;
(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采取排水措施, 从而确保边坡稳定;
(4) 如基底尚存在较小厚度淤泥质土, 为防止夯实或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300 mm, 如采用大型碾压机械, 其铺设厚度可控制在500 mm以内。
5 砂石垫层施工质量检验
垫层的施工质量检验必须分层进行, 即每夯压完一层, 检验该层的平均压实系数。检验方法常用的有环刀法、贯入法、灌砂法、灌水法、静力试验等。当其干密度或压实系数符合设计要求后, 才能铺填上一层。
垫层施工完毕后, 除检验施工质量外, 还须对地基强度或承载力进行检验, 检验方法可选择贯入试验、静 (动) 力触探、十字板剪切强度和静荷载试验, 检验数量, 对大基坑每50 m2～100 m2不应少于1个检验点或每100 m2不少与2点;对基槽每10 m～20 m不应少于1个点;每单位工程不应少于3点;每一独立基础下至少应有1点。
6 砂石垫层加固处理应用实例
湖南某五层砖混结构住宅楼 (设计等级为丙级) , 采用墙下钢筋混凝土条形基础, 作用与基础顶面荷载为FK=200 KPa, 基础埋深1.3 m, 地基形式为32 m×12 m矩形, 土层分布情况是:第一层为粘性素填土, 厚1.3 m, λ=18 kN/m3;第二层为淤泥质土, 厚10 m, γ=17 kN/m3, fak=80 kPa;第三层为粉土, 厚6 m, γ=19 kN/m3, fak=180 kPa
rG取20 kN/m3, 我们采取换填砂石垫层法使地基承载力达到设计要求 (设砂石垫层fak=150 kPa) 。
1) 确定基础宽度
利用公式:undefined计算基础宽度
其中fa=fak+ηd·rm (d-0.5)
=150+18× (1.3-0.5)
=164.4 kPa
基础宽度:undefined
2) 计算垫层底面宽度b′
设垫层厚度为1.0 m, z/b=0.69>0.50, 查表得θ=30°, tgθ=0.58
则b′=b+ztgθ=1.45+2×1.0×0.58=2.61 m
3) 验算能否满足Pz+Pcz≤faz
基底处土的自重压力Pc=18×1.3=23.4 kPa
所以:垫层底面处的附加压力:
undefinedkPa, 于是
undefinedkPa,
又Pcz=18×1.3+17×1.0=40.4 kPa, 而undefined
Pz+Pcz=78.1+40.4=118.5 kPa>faz=111.6 kPa
故:垫层厚度为1.0 m不能满足下卧层承载力要求。
这样就需要重新假设垫层厚度Z, 再重复以上2) 、3) 步计算, 直到满足下卧层承载力要求, 据此便算得最小垫层厚度Zmin=1.20 m, 对应的垫层宽度b′=2.85 m。为了便于施工, 我们取基础宽度b=1.5m, 垫层宽度b′=3.0 m, 垫层厚度Z=1.20 m。
4) 垫层的几何尺寸确定后, 根据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 要求, 该住宅楼地基应作变形 (沉降) 计算, 由于本垫层换填材料-砂石为粗粒换填材料, 所以在地基变形计算中, 可忽略垫层自身部分的变形值, 该住宅荷载作用下地基变形即为压缩层厚度范围内各土层压缩变形之和。于是可采用如下公式计算地基变形量:
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其中:s为地基变形量;δi为第i层土的平均压力系数与基础底到第i层底距离的乘积;ψ为沉降计算经验系数;b为基础宽度;Esi为软弱下卧层的压缩模量。
该住宅为砌体结构, 其地基变形特征为基础的局部倾斜, 变形允许值为:局部倾斜=0.002;根据该工程具体荷载情况选取1、2、3、4、5、1′、2′、3′、4′、5′十个点作为沉降计算点。 (详见下图3)
我们把算出的计算点地基沉降值、相邻两计算点地基沉降差、局部倾斜等数据填入表1:
从计算结果可知:该住宅的局部倾斜最大值为0.0009小于局部倾斜允许值0.002, 即地基基础设计满足地基变形要求。
5) 地基基础设计完成后, 我们选用中砂掺和粒径为20 mm～40 mm的普通碎石45%作为垫层铺设材料, 施工前认真检查砂、石等材料质量及砂石拌和均匀程度;施工时垫层铺设材料的含水率严格控制在10%～12%, 垫层分层铺设, 每层铺设厚度为200 mm, 施工过程中及时检查并严格控制份层厚度、压实遍数、压实系数;采用重200 kg的蛙式夯进行夯实, 每层夯压5遍。该工程砂石垫层每层施工完毕后, 对施工质量进行了检验, 检验结果是压实系数均达到设计要求, 整个垫层施工完毕后, 经载荷试验检验, 地基承载力达到210KPa, 满足设计要求, 且在该住宅正常使用两年后进行沉降实测, 其局部倾斜为:0.000 5低于设计的局部倾斜最大值0.000 9, 显然满足规范规定的地基变形要求。实践证明:砂石垫层在该工程软弱地基处理中取得了很好的效果。
7 结束语
总之, 采用砂石垫层进行软土地基处理, 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进行换填材料选择、换填垫层设计 (包括承载力和变形控制) 及精心施工, 这样才能使地基承载力得到较大的提高, 使砂石垫层充分发挥它在工程软弱地基处理中的作用。
摘要：本文详细分析介绍了砂石垫层加固处理建筑工程软弱地基的适用范围、主要作用, 对其加固设计与施工要点及质量检验方法进行了详细阐述;并结合工程应用实例, 对其处理软弱地基效果进行了科学论证和评价。
关键词：砂石垫层,软弱地基,加固处理,设计与施工,质量检验
参考文献
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[2]林宗元主编《岩土工程治理手册》沈阳:辽宁科学技术出版社, 1993.
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[4]叶书麟主编《地基处理工程实例应用手册》北京:中国建筑工业出版社, 1998.
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