浅析换填垫层地基施工质量控制要点

聂 方

（国网四川省荥经县供电有限责任公司 四川 雅安 625000）

浅析换填垫层地基施工质量控制要点

聂 方

（国网四川省荥经县供电有限责任公司 四川 雅安 625000）

换填垫层就是将基础底下一定范围内不符合建筑地基承载力要求的松散土、软土挖去换填质地坚硬、强度较高的材料经夯压密实处理。此法可提高持力层承载力、减少沉降、有效消除地基土的湿陷性和膨胀性以达到符合要求的人工地基。本文着重从砂石垫层施工来探讨质量控制要点。

换填法；砂石垫层；工艺和质量

前言：换填垫层是处理浅层软弱地基工程中极为常见的方法，它依靠将软弱地基中一定深度的软土层挖除，然后分层换填上砂（砂石）、砾砂、碎卵石、矿渣（粉煤灰）、高炉干渣、灰土等强度较大的材料，并配合以重锤夯实、振动压实等方法、工艺，从而提高地基的整体承载能力。换天垫层施工工艺较为简单，尤其在浅层地基处理工程中被广泛采用，而具体的换填材料也有多种，可以根据实际需求选择不同的材料。

1 ．砂石垫层的作用

1.1 砂石垫层在地基处理中的作用

增强浅层地基的承载力。地基中的剪切破坏作用通常是从基础底面下的边角位置开始的，并且随着基底压力的增加会逐渐向纵深方向发展；减少基础的沉降量。通常基础中浅表层的后期沉降量在基础整体沉降量中的比例是比较大的。而且理论上土体侧向变形所导致的沉降，同样也是浅表层比例较大；加速地基的排水固结，砂石垫层透水性较大，在地基的压力作用下能形成良好的排水面，能使下层孔隙水压力很快消散，避免对地基土造成塑性破坏了，而且还能加快砂石垫层以下软土层的固结，提高软土层强度缓冲的作用；建筑工程中如地基为膨胀土时，采用砂石垫层可以消除地基中的胀缩作用，通过砂石垫层的调节，对地基变形起到缓冲作用。

1.2 适用范围

换填砂石垫层施工是指以砂或砂砾石（碎石）混合物为原材料的基础换填土施工。主要应用于：一般性的饱和、非饱和软弱土或水下黄土地基工程；中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部地基处理；房建施工中，深度在3m以内的软弱、透水性强的黏性土层地基。砂石垫层不适宜在以下工程中使用：地下水位较高且地下水流量大、水流速度较快的地基工程；加固湿陷性黄土地基和渗透系数小的黏性土地基工程中；大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理中。对需换填的软弱土层,首先根据垫层的承载力确定基础的宽度和基底压力,再根椐需置换软弱土的深度和垫层下卧层的承载力,设垫层的厚度。垫层的厚度一般宜控制在3m以内(灰土 1～4m)较为经济合理,太厚(＞3m)施工较困难,太薄(＜0.5m)则换填垫层的作用不显著。各种材料的垫层都可以近 似地按砂垫层的计算方法计算垫层的厚度。

2.砂石垫层施工技术与质量控制

（1）建筑工程中垫层施工常选 用的 有 碎石、角砾、卵石等，材料要求级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。在采用粉细砂或石粉时，应掺入不少于总重量30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不能超过50mm。砂石垫层的材料在整体上要求具备良好的振实加密性能。砂材料要选择质地坚硬的中砂或粗砂。石子和细砂或粉砂要均匀混合。另外，为防止施工中的含粉尘量过多，在施工前要先对材料进行冲洗干净，然后再和粗砂混合搅拌均匀使用。砂中的有机质含量不应超过5%。采用砂石材料，要尽量采用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物。

（2）在进行砂石垫层施工时要注意控制含水量，砂土的含水量低了，施工中常常达不到理想的碾压效果；但是含水量过大效果同样不好，以润湿到饱和状态时效果最好。有时施工中常遇到地下水浸泡，这时就应先摊铺一层碎石或毛石。当施工中地下水位较高或在饱和的软弱地基上摊铺垫层时，应该采取措施加强基坑内的排水及外围的挡水、降水，以防止砂垫层被地下水浸泡而出现流失的现象，保障基坑边坡的稳定性。工程实践中常以地下水位降低至基坑底500mm为适宜。

3.施工中质量控制事项

（1）在地基施工中开挖基坑铺设砂垫层时,必须避免扰动软弱土层表面,且在基坑开挖后应及时回填,不应暴露过久或浸水,并防止踏践坑底。施工时砂石垫层底面应铺设在同一标高上,如深度不同,基坑底面应挖成踏步或斜坡塔接,施工应按先深后浅的顺序进行。在基坑内分层铺设砂石,然后逐层夯压密实。下层的密实度经检验合格后,方可进行上层的施工。如本人参加过的荥经220kV变电站基础施工工程，采用砂石垫层换土法进行施工时，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。所以必须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。该变电站基坑开挖时，保留了坑底200mm厚土层不挖，待砂石铺填前再挖。

（2）在砂石垫层回填施工时要严格按照设计要求分层铺筑、分层压实工艺进行。在施工中，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。施工中发现垫层中有砂窝和石子成堆的现象，应要求施工单位将该处砂或石子挖出，分别换填级配良好的砂石。采用人工级配的砂石施工垫层时,砂石要拌和均匀后,再行铺填夯压密实。碎石垫层材料一般采用5～40mm的自然级配碎石,含泥量要不大于5%。对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压;对有排水要求的砂石垫层含泥量不能大于3%。

(3)在进行砂石垫层施工前要先将基坑底部浮土清理干净，保证槽底的平整干净，误差控制在20mm以内。分层摊铺砂垫层的厚度控制在（150～200）mm，不得超铺。如采用碎石垫层施工，要注意在基坑底铺一层砂垫层，以防止坑底土层结构（特别是膨胀土层结构）被破坏，产生基础附加沉降。

(4) 垫层材料如选用砂石垫层，砂石比例为 3：7左右，且宜采用中砂，砂中不应有大的鹅卵石或碎石，石子最大粒径不得大50mm，含泥量应符合规范要求。如果地下水位较高，基槽开挖后已出现地下水或滞留水层，为了便于施工，在砂垫层下加铺砌毛石一层，再夯填砂石垫层，以保证砂石垫层夯铺密实，使垫层不处在地下水位以下。对湿陷性黄土或膨胀土地基，不能用中砂、粗砂、砾砂、碎（卵）石等透水性材料作换填材料。

(5) 在同一栋建筑物下,应尽量保持垫层厚度相同;对于厚 度不同的垫层,应防止垫层厚度突变;在垫层较深部位施工时,应注意控制该部位的压实系数,以防止或减少由于地基处理厚度不同所引起的差异变形。

(6) 对地基持力层中存在的软硬不均点,要根据对持力层的 稳定性及建筑物安全的影确定处理方法。对不均点范围小,埋藏很深,四周土层稳定,地基压缩没有影响时,对该不均点可不作处理。否则,应予挖除,并根据与周围土质及密实度均匀一致的原则,分层回填,夯压密实,以防地基持力层的不均匀变形对上部建筑物造成破坏。

结束语：

砂垫层换填法适用于处理3m以内的软弱地基、透水性强的粘性土地基工程，它不仅工艺方便、简单，而且成本相对较低，有着不错的经济效益。但在实际的施工过程中，还需要施工人员熟悉工艺的特点和施工中的技术难点，以便于控制好换填工程的质量，从而更好地为工程项目服务。

[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）.中国建筑工业出版社.

[2]顾晓鲁,钱洪缙,刘惠珊,汪时敏.地基与基础（第三版）.中国建筑工业出版社.

TU75

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1007-6344（2016）10-0165-01

聂方(1966-)男,工程师,主要从事水利水电工程施工管理及安全质量监督.