软弱地基砂石垫层换填处理的设计与施工

赵洪林

摘 要：地基处理采用砂石垫层换土法，具有以下优点：施工简便，能可靠控制施工质量，且不需要特殊的机械设备降低工程造价，砂石垫层施工原材料仅为砂与碎石，价格便宜，并可就地取材；有效缩短工期，砂石垫层施工工艺简单，能提供足够的地基承载力，保证上部建筑物的稳定性和结构安全；作为垫层的砂石混合料透水性大，软土中的水分可以部分地通过垫层排出，从而加速软土的固结；砂石垫层还具有较好的抗震效果和防止土的冻胀作用。文章通过笔者经历一施工实例对砂石垫层换填地基处理设计与施工控制重点进行分析，以供类似工程所借鉴和参考。

关键词：软弱地基处理；砂石垫层换填；设计与施工控制

1 工程概况

昆明市某垃圾处站理工程，其主控制楼为二层框架结构层④粉砂：厚度1.8～3.2m，呈灰黄色，饱和，稍密，成份以石英、长石为主，云母次之，颗粒组成中等均匀，具水平层理，夹薄层粉质粘土，局部岩性接近或为粉土；本层土层位稳定，层厚较小，为中等偏高压缩性、中等承载力土层；压缩模量6.0MPa，地基承载力特征值140kPa。

层⑤粉砂：厚度8m以上，未穿透，呈褐黄色、青灰色，饱和，稍密～中密，成份以石英、长石为主，云母次之，颗粒组成中等均匀～均匀，具层理，夹薄层粉土或粉质粘土，岩性接近粉土；本层土层位稳定，层厚较大，为中等压缩性、较高承载力土层；压缩模量9.0MPa，地基承载力特征值180kPa。

3 砂石垫层换土法的参数确定

3.1 厚度的确定

4 砂石垫层换土回填施工控制要点

4.1 施工材料质量控制

本工程中地基处理采用配比3：7（砂：石）的砂石混合料置换原土，分层压实进行回填。砂选用中粗砂，碎石选用级配良好、质地坚硬的材料，且碎石的最大粒径不宜大于每层铺筑厚度的2/3，以保证压实度；砂与碎石材料的含泥量均应控制在3%以内。砂石材料进场时应进行外观质量检查，不得含有草根、树叶、纸片、塑料袋等有机杂物和垃圾；并应按要求取样送检，经检测质量符合要求后方准许使用。

4.2 基坑开挖和边坡维护

采用砂石垫层换土法进行施工时，一般置换土层比较软弱，基坑开挖较深，施工持续时间长，容易造成边坡的坍塌。所以一定要根据现场实际情况和地质条件，按要求进行开挖，同时对开挖基坑的边坡做好维护和采取必要的防坍塌措施。在进行砂石垫层施工的过程中，应随时注意检查基坑边坡的稳定性，并防止土块滚落混入砂石垫层中。进行基坑开挖时，还应保留坑底200mm厚土层不挖，待砂石铺填前再挖。施工时应保证开挖基坑底面的平整度，以及相应做好坑内排水措施。

4.3 回填压实过程控制

砂石垫层回填应按分层铺筑、分层压实工艺进行。施工时，先于垫层最下面一层铺设150mm厚的松砂作为倒滤层，用木夯仔细夯实，然后按照每层200mm分层铺筑，分层时应保证面层上的平整；各层面上使用10t压路机往复碾压，每层需压实4遍以上，碾压时适当洒水润湿砂石，使其施工含水量保持在8～12%，同时应做好基坑内的排水工作，特别是要将砂石垫层表面上出现的积水及时排除。每铺筑和压实好一层后，需现场取样进行密实度检测，满足设计要求后，方可进行上一层施工；最后一层砂石压实完成后，应对砂石垫层的表面进行拉线找平，并要符合设计规定的标高。若发现垫层中有砂窝和石子成堆的现象，须将该处砂或石子及时挖出，分别换填级配良好的砂石。施工时，施工单位与监理单位分别安排责任心强、技术业务过硬的质检人员和监理人员负责全过程的技术质量管理和检查验收工作，控制分层厚度、压实情况、洒水量、压实遍数、压实系数等，并认真做好记录，协同有关检验人员测试相关技术数据，严把施工质量关。

5 试验检测和建筑物基础沉降观测

砂石垫层上部的建筑物于2012年4月20日开始施工，从4月25日起，检测单位使用高倍率水准仪（DS2）与铟合金水准尺对建筑物的沉降过程进行了详细的观测，观测点布置如图2所示，沉降观测数据如表一所示，根据观测数据绘制沉降量与时间关系曲线如图3所示。

沉降观测结果和沉降量与时间关系曲线表明：本工程建筑物基础的沉降量很小，而且在主体完工后即趋于平稳，完全满足规范允许的沉降变形要求，砂石垫层提供的地基承载力可靠。

6 结束语

实践表明，采用砂石垫层换土法能够有效地解決中小工程中的地基处理问题。本工程自竣工验收交付使用至今一年多，未发现任何沉降裂缝及其他继发性质量缺陷，经济技术效果明显，可为类似工程地基处理设计与施工借鉴参考。