砂石墊層在建筑工程中的應用與要求探析
發布時間：2010-01-14 共1頁
一、砂石墊層的主要作用：
1、 提高基礎底面以下地基淺層的承載力。地基中的剪切破壞是從基礎底面下邊角處開始，隨基底壓力的增而逐漸向縱深發展的，因此當基底面以下淺層范圍內可能被剪切破壞的軟弱土為強度較的墊層材料置換后，可以提高承載能力；
2、 減少沉降量。一般情況，基礎下淺層的沉降量中所占得比例較。由于土體側向變形引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較。以墊層材料代替軟弱土層，可減少這部分的沉降量；
3、 加速地基的排水固結。用砂石作為墊層材料，由于其透水層，在地基受壓后便是良好的排水面，可使基礎下面的空隙水壓力迅速消散，避免地基土的塑性破壞，且可加速墊層下軟弱土層的固結及其強度的提高。
砂石墊層的適用范圍：
適用于3m內的軟弱、透水性強的粘性土層處理；墊層厚度一般為0.5～2.5m之間為宜。若超過3m，側費工費料，施工難度也較，經濟費用高；若小于0.5m，則不起作用。
二、工材料及構造要求：
1） 砂
我們在施工中一般采用級配良好的、質地堅硬的天然河砂。為了保證基底土質良好滲透性，不宜使用含有淤泥雜質的土方砂。
2） 碎石充砂
我們在工程施工中通常采用10～40的普通碎石，施工時，為防止含塵過多，可事先沖洗干凈后，再與粗砂混合攪拌均勻使用，砂∶石一般為3∶7。
3） 構造要求
砂石墊層是以置換有可能被剪切破壞的軟弱地基土質，從而提高地基承載能力，所以它的構造要有一定的厚度；同時還應有足夠的寬度，以防止向墊層兩側擠出。
a、 墊層厚度的確定：
《砂石墊層受力示意圖》其厚度Z應根據地基承載力確定。即作用在墊層底面處土的自重壓力（標準值）與附加壓力（設計值）之和不能超過經修正后超挖深度處的地基承載能力。
即：PZ＋PCZ≤fZ－－－－－－－－－－－－(1)
式中：PZ為附加壓力設計值（kPa）; PCZ為墊層底面處土自重壓力值（kPa）
在住宅樓施工中，我們經常采用機械化開挖筏板基礎。為此，根據《施工手冊》提供的矩形基礎簡化公式，從而確定砂石墊層厚度z。
b、墊層寬度的確定：
《砂石墊層受力示意圖》可知，基礎墊層的寬度b｀=b＋2tgθ,而根據所在土質情況，施工時作業面最好超出基底300～500mm。機械開挖深度于2m時還考慮b｀寬度上來的放坡系數。
c、施工事例
如住宅樓的地基設計。承載力為138kPa，而地質堪察承載力為100 kPa；經現場鑒定土自重壓為14kPa，試問砂石墊層的設計寬度及厚度應為多少？（基礎尺寸為32m×10m，壓力擴散角為30°）
解：設回填砂石墊層與超挖出土質壓力比重抵消。
因地基承載力fZ=100kPa，土自重壓力PC=14kPa，這樣基底承受壓力標準值可近乎取138kPa。
從而求得Z=2.7m（設計砂石墊層厚度）
由求得的Z=2.71m，可根據公式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） 砂石均需機械伴和均勻后方可分層夯填；
2） 施工前要統一放置標高及清除干凈基底的雜草浮土，同時應嚴禁攪動下臥層及周邊土質層；
3） 為防止下雨造成邊坡塌方，施工作業前應在基坑內及四周做好排水措施，從而確保邊坡穩定；
4） 如基底尚存在較小厚度淤泥質土，為防止碾壓時冒出泥漿或脫層，可在施工前往該處拋石擠密，或將基層壓入置換再作底層；
5） 應分層分級夯鋪，每層鋪設厚度應小于300mm，如采用型碾壓機械，其鋪設厚度可控制在500mm以內。
四、質量檢驗：
墊層的檢驗必須分層進行，即每夯壓完一層，檢驗該層的平均壓實系數。當其干密度或壓實系數符合設計要求后，才能鋪填上一層。
五、結束語：
我們進行換填材料選擇、換填墊層設計及施工方法時，應根據建筑物體型、結構特點、荷載性質和地質條件等綜合分析，嚴格按國家有關專門規定執行。
