运用“累积效应”控制砂石换填地基质量

王 威 高建洋

（河南海华工程建设监理公司，河南 郑州 450000）

运用“累积效应”控制砂石换填地基质量

王 威 高建洋

（河南海华工程建设监理公司，河南 郑州 450000）

探讨在砂石换填施工中监理应做的工作，阐述了运用夯实回填土的“累积效应”提高质量控制效率的途径。

地基工程；砂石换填；累积效应；质量

1 工程概况：

1）本工程为中国移动（河南）数据中心一期工程B01机房，建筑面积20015m²，地上4层，局部5层，建筑高度21．4m：钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土筏板基础。

2）工程地质条件：依据详细地勘报告，各土层的特征为：

① 第一层素填土：以粉土和粉砂为主。层厚0．30—2．60m，平均层底埋深1．44m。

② 第2—1层粉土：稍湿，稍密，干强度低，韧性低，层厚0．7—2．4m，平均层底埋深2．60m，天然地基承载力特征值为100kPa。

③ 第2层粉土；湿，中密，干强度中等，韧性中等，层厚0．6—6．30m，平均层底埋深4．62m，天然地基承载力特征值为150kPa。

④ 第3层粉土；湿，中密，干强度中低，韧性低，层厚2．30—5．00m，平均层底埋深7．96m，天然地基承载力特征值为180kpa。

3）设计要求：根据B01数据中心机房地勘报告，设计院要求以第2层粉土层作为天然地基持力层。由于B01地势较低，土方开挖至设计基础底标高-2．9m后，达不到第2层粉土，因此要继续开挖，直到进入第2层粉土，超挖部分按设计要求换填级配砂石，根据地基处理方案，换填厚度分别为0．5m、1．5m、2．5m和3．0m，表面为200mm厚三七灰土。详见图1：砂石换填深度分布图

图1 砂石换填深度分布图

4）施工单位：郑州市第一建筑集团有限公司。监理单位：河南海华工程建设监理公司。

2 监理目标：

1）砂石换填地基应均匀。

2）砂石换填地基应密实，压实系数应达到0．97，地基承载力应达到180kPa。

3 施工准备阶段的监理工作

1）审查施工单位的施工方案。

2）审查施工单位测量人员的资格证书及测量设备检定证书。

3）对施工平面控制网、高程控制网和临时水准点的测量及控制桩的保护措施进行复查。

4）检查施工单位提供试验室的资质等级和试验范围。

5）审查施工单位报送的级配砂石，选取的碎石、卵石、砾砂、角砾、圆砾、粗砂、中砂或石屑应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。

监理部与项目部共同考察砂石厂，核查材料储备、日生产量，材料到施工现场所用时间；核查砂石厂储备砂石材料的粒径及含泥量，对不符合现场需要的材料要求砂石厂家及时清理出砂石场地。要求砂石厂按照施工配合比进行配料。

6）通过现场试验确定虚铺厚度，确定22T压路机碾压遍数为振动压实4遍、静压1遍。

7）按照大面积换填时对坑底原土不应扰动的原则，施工单位制定了合理的换填顺序，将出入口设置在最南边换填2．5m区域附近处，3．0m区域最先换填，北边0．5m区域最后换填。

8）压路机行车速度对触探击数和压实系数是否有影响？监理要求施工单位在大面积砂石换填之前，在施工现场进行试验，实测结果详见表1。

表1 行车速度与触探击数和压实系数的关系

表2 轻便动力触探成果

表3 静载试验各测点累计沉降量

表4 静载超负荷试验成果表

表5 静载超负荷试验点四周表面下30cm触探击数及上表面压实系数测试成果

从上表可以看出行车速度对压实系数影响较小，对轻型动力触探略有影响，速度慢了，触探击数高，所以选择行车速度为0．7m/min。

9）现场设备

① 运输设备：一辆中联ZD220-3履带式推土机、三辆东风柳汽霸龙型号LZ3252M5DA自卸车。

② 碾压设备：核查22T振动压路机技术参数，其工作质量22000kg、压轮宽度2130mm、振动频率(低/高)28/33Hz、振幅(高/低) 1．86/0．93mm。

③ 检测设备：200cm³环刀、轻便动力触探设备、地基静载荷试验设备。

4 砂石换填质量的事中控制

1）在大面积的砂石换填过程中，监理人员进行全程旁站控制，每次换填厚度不得大于40cm：控制22t的振动压路机行车速度和碾压遍数。

2）在同一换填区砂石地基底面应铺设在同一标高上，在相邻深度区交界处，施工单位将基土面挖成踏步和斜坡形，上下层接槎处的水平距离应错开0．5～1．0m，接槎应增加1遍碾压。

3）换填应按先深后浅的顺序进行。

4）铺筑的砂石应级配均匀。如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配砂石。

5 质量检测控制

1）每层压密实后进行轻型动力触探，监理人员核查了轻型动力触探设备，其锤重10kg，落距50cm，探杆直径25mm，探头直径40mm，锥角60°。首层压实后厚度30cm，对某一测点监理人员记录向下10cm、20cm、30cm处所得出的触探击数分别为19、43、60。换填第二层完成后，压实总厚度为60cm，在同一点上监理人员要求将动力触探向下多探20cm，得出首层表面向下10cm、20cm处触探击数分别变化为63、79，由于阻力很大动力触探无法向下继续探测。实测数据详见表2、轻便动力触探成果。

从表2数据可以看出，砂石换填存在“累积效应”，第二层砂石换填完成后，第一层触探击数明显增大，第一层向下20cm后无法再向下进行触探，由此得出第二层对第一层影响深度为累计向下超过30cm。在第3层压实后，“累积效应”还会使第1层更密实，遗憾的是实测不到有效数据；同时我们也看到“累积效应”呈递减态势，逾深效应逾小。

2）每层施工结束后，监理见证施工单位用容积不小于200cm³的环刀压入每层2/3的深度即20cm处取样，测定干密度，干密度应不小于在中密状态的干密度值。检验点数量，每50—100m²检测不应少于一个点，压实系数全部≥0．97。

3）当最后一层碾压完成后进行静力荷载试验，每个区域分别做3组共12组，每组最大加载量360kpa，试验结果合格，详见表3静载试验各测点累计沉降量。

5号点累计沉降量9．28mm， 6号点累计沉降量5．6 7 m m，差值3．61mm， 5号点与6号点距离22m，斜率为0．16%，2号点累计沉降量4．57mm，与5号点差值4．71mm，5号点与2号点距离27．5m，斜率为0．17%

监理部要求在每个区域3组内各选择一组进行加载，加载12．5%后试验结果通过，继续再加载12．5%结果仍通过，静载超负荷试验成果见表4。

从表4可以看出在相同的荷载作用下，本级沉降量中2．5m换填深度区沉降量比1．5m换填深度区还要小，原因是2．5m换填区域为主要的砂石运输通道，运输车辆频繁碾压，使得该区域换填的砂石被压得更密实；在相同荷载作用下换填深度0．5m的本级沉降量与3．0m的相比，最大沉降差4．96mm，对基础不均匀沉降不构成威胁；从累计沉降量看，最大值12．41mm，是比较低的；从表3、表4中可以看出换填3．0m深比0．5m深累计沉降量要大，说明原土要比砂石换填的质量好。

4）静载试验最大加载量达到360kPa后，在静载超负荷试验点位周围各选4点在砂石换填表面下30cm做轻便动力触探，在上表面做压实系数测试结果见表5。

从表5可以看出，砂石换填地基是均匀的，压实系数和地基承载力均达到设计要求。

6 砂石换填质量监理的体会

1）控制砂石级配是关键。

2）审定适宜的施工顺序，应坚持先深后浅。

3）检查控制铺填厚度及压路机碾压实遍数应符合施工方案规定。

4）第一层砂石换填结束后，一层表面换填的砂石会向上回弹，当第二层换填结束后，第二层会阻止第一层向上回弹，使第一层被压得更密实。

5）“累积效应”可资利用。

在换填准备阶段，碾压遍数试验可用第一层顶部的压实系数和触探击数来确定，可以做到事半功倍的效果。

当表面轻便动力触探击数达不到要求时应立即增加压实遍数，直到合格为止。

换填质量检测（压实系数、触探击数）应及时，两种检测方法同时使用，判定合格的准确性更高。

7 监理工作改进方向：

1）在砂石换填前应该对原地基进行轻便动力触探，在第一层砂石换填完成后对原土层再触探，观察原土层变化情况。

2）静压一遍应当做一次触探，强压一遍后再测试一次，然后二者进行对比，可得出二者分别对压实效果影响的大小。

2017-01-10