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砂石垫层法在地基处理中的应用

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文章编号:100926825(2007)0820146202砂石垫层法在地基处理中的应用收稿日期:2006204225作者简介罗明高(2),男,助理工程师,鹤山市建筑设计院有限公司,广东鹤山　5黄健云(2),女,工程师,鹤山市建筑设计院有限公司,广东鹤山　5黄秋南(632),男,助理工程师,鹤山市建筑设计院有限公司,广东鹤山　5罗明高　黄健云　黄秋南摘　要:结合工程实例,介绍了砂石垫层法的技术特点,并对砂石垫层的设计过程进行了分析计算,阐述了砂石垫层的施工过程,实践表明,砂石垫层法在软弱地基处理中的应用效果良好,同时经济效益也得到了提高。

关键词:砂石垫层法,地基处理,承载力,压实度中图分类号:TU472.2文献标识码:A1　工程与地质概况某矿山一综合楼面积为288.00m 2,拟采用条形基础。

4层混凝土框架结构,形状为矩形,长24m ,宽12m 。

南北两边建筑物均为静压预制管桩基础,间距为5m ,西侧为路,东侧为预留用地。

拟建场地属于河流侵蚀堆积地貌,地势平坦,原为耕作地。

场地区域内的抗震设防烈度为6度。

设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g;等效剪切波速V se =180m/s ,覆盖层厚度约为20m 左右,拟建场地的土类型划分为中软场地土,场地类别为Ⅱ类。

场区地下水类型主要为潜水,赋存于中粗砂层,透水性强,水量较大,静止水位埋深:地面起算3.20m ～3.80m 。

据勘察结果显示:场地地基土主要以第四纪沼泽沉积的淤泥质土为主,上部覆盖有少量素填土。

第①素填土,②素填土层呈松散、流塑、软塑状,地基土均具有高压缩性,承载力低,属于地基软弱土,不宜作建筑、构筑物的持力层;而第③层中粗砂,④层粉质粘土以下的土层呈硬塑状,具低压缩性、承载力高的特点,是勘察场地内建、构筑物的良好持力层,换填部分软弱土可以提高地基的承载力从而达到设计要求,故设计采用砂石换填处理的方法进行地基处理。

2　砂石垫层法的技术特点换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去,回填强度较高的砂、碎石或灰土等,并夯至密实的一种地基处理方法[1]。

换填主要采用土、灰土、砾类土、中粗砂、碎石、工业废渣等强度高、压缩性低、没有腐蚀性的材料分层压实。

而砂石换填方法一般用于软弱地基土的承载力和变形满足不了建筑物的要求,而软弱土层的厚度又不很大的情况。

大量工程实践证明,各种换填材料经过压实换填后都可以提高地基承载力、减少沉降量、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩等作用。

在换填材料丰富、土层勘察明确的地区,使用各种材料换填软弱地基土的方法具有施工简便、成本低、工期短等特点,是当前地基处理技术中比较经济、可行和常用的方法之一。

由于砂石垫层在浅层地基处理中比由桩体组成的复合地基更快捷、更价廉,所以在一般中小型建筑中广泛应用。

3　砂石垫层的设计计算处理后地基承载力特征值须达150kPa 。

采用钢筋混凝土条形基础,作用在基础顶面荷载F k =200kN/m ,基础宽1.2m ,埋深1.3m 。

3.1　砂石垫层厚度的确定垫层厚度一般根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于相应截面软弱土层的承载力设计值确定[3]。

即:σcz +σz ≤f z 。

式中:f z ———基层底面处软弱土层的承载力设计值,kPa ;σcz ———垫层底面处土的自重应力,kPa ;σz ———垫层底面处土的附加应力,kPa 。

而对于条形基础:σz =[(p -σc )b]/(b +2Z tanθ),符号意义见图1。

假设垫层厚度Z =1.0m ,垫层的应力扩散角θ=30°,垫层厚度的验算,基础底面平均压力设计值为:[3]何晓群,刘文卿.应用回归分析[M ].北京:中国人民交通大学,2001.[4]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M ].北京:人民交通出版社,2000.[5]邓聚龙,郭　洪.灰预测模型方法与应用[M ].台北:高立图书公司,1999.[6]张可村,赵英良.数值计算的算法与分析[M ].北京:科学出版社,2003.[7]邵继跃.基桩检测方法的综合运用及整体可靠性评价[J ].山西建筑,2005,31(7):84285.The r esearch on the methods of quality pr edicted oft he a rea of pile f ounda tion that ha s no sur vey by using super son icDI NG Zuo 2chang HE Fei DU BinAbstra ct :It researches t he application in no survey area of the t hree methods of regression analysis ,grey theor y and cubic s pline on the basis of t he two piles of the quality complete of pile foundation and the quality has bigger defaults ,points out that the cubic s pline ha s better application foreground ,t his will give the assurance to the reliable appraisement to pile foundation.K ey w or ds :su personic ,regression analysis ,grey theory ,cubic spline641第33卷第8期2007年3月 山西建筑SHANXI ARC HITECTUR E Vol.33No.8Mar.　2007 :1979297001970297001929700p =F +Gb=184.7kPa 。

基底处的自重应力为:σc =γh =23.4kPa 。

基础底面处的附加应力为:σz =(p -σc )b b +2Ztan θ=80.2kPa 。

垫层底面处的自重应力为:σcz =1.8×1.3+17×1.0=40.4kPa 。

σc z +σz =120.6kPa ≤f z =150kPa ,满足强度要求,垫层厚度z 可选定为1.0。

3.2　砂石垫层宽度b ′的确定b ′=b +2Ztan θ=2.3547m ,取b =2.5m ,按1∶1.5边坡开挖。

4　砂石垫层的施工4.1　砂石材料及各项指标的选取1)原材料选取。

要求砂石材料不含草根、垃圾等有机杂物,控制砂石含泥量不超过3%,限制碎石最大粒径不大于50mm 。

本工程选用细度模数M =3.1～3.3的河砂,碎石粒径规格为20mm ～45mm 和5mm ～20mm 的碎石,并按试验配合比二次拌制成级配混合料。

2)压实度的确定。

根据J G J 79291建筑地基处理技术规范中对砂石材料的要求,当压实度λc 控制在0.94～0.97范围时,垫层承载力标准值f k 可达到200kPa ～250kPa 。

为此,将垫层分6层碾压完成。

3)配合比选取。

配合比设计按照砂子与碎石分别占全重70%和30%的比例原则,在实验室进行不同级配两组砂石材料试配,最大干密度均达到21.40kN/m 3,说明施工砂石垫层的干容重可以控制在20.30kN/m 3～20.80kN/m 3,其对应的压实系数便可达到0.95～0.97的预定标准。

砂石配合比指标见表1。

表1　砂石配合比指标材料名称砂石子水指标规格(M ,mm)M =3.220～45含泥量/% 2.20.25堆积密度/kg m -314151460重量比/%653594.2　工艺1)施工工艺。

采用振动碾压法施工工艺,分段摊铺分层碾压,要求每层虚铺厚度不大于300mm ,上下层错缝搭接应保证在2000mm 以上。

控制砂石混合料含水量在8%～12%之间,否则应洒水或晾干。

2)碾压遍数确定。

控制压路机工作行驶速度,要求行驶速度不大于3km/h 。

第一遍静压,第二遍低振幅碾压(激振力达到114.6N ),从第三遍起在高振幅状态下(激振力达到243.4N )连续碾压。

碾压遍数为6遍～8遍。

3)压实度试验。

a.试验点布置:每个碾压层选100个～125个点,点与点之间距离为3m ,呈梅花形布置。

压板面积10000m 2,试验深度0.2m 。

b.试验方法:采用灌水法现场测定压实系数。

由实验室做出砂石最佳级配的最大干容重,现场实验人员将现场测定的砂石压实干容重与最大干容重相比,压实系数达到96%为合格。

所有试验点测定合格才能进入下一工序,否则必须重新碾压至合格。

4.3　实施结果1)静载试验:地基换填完后,为确保碾压换填达到设计要求,建筑质量检测中心对工程实施静载荷试验,任意选取试验点。

通过试验,质量检测中心得出结论,地基换填承载力大于150kPa 。

2)沉降观测:设计要求必须对施工全过程实施沉降观测,在基础顶板和两侧边梁上各均布4个沉降观测,砌筑生产上场前观测1次,上场后每隔15d 观测1次,设备安装完观测1次,投产各观测1次,做好观测记录。

砌筑阶段150d 共观测9次,沉降6mm ～8mm ,乃至投产沉降8mm ～12mm ,在规范允许范围之内。

5　结语在进行砂石换填地基处理时,关键是要控制砂石垫层的配合比、压实系数、地基承载力和变形,同时满足基坑稳定性要求。

这种方法在软弱地基处理中的应用,经大量工程实践检验,实际效果良好,经济效益显著。

但是,除地基本身处理措施外,地基还要适应上部结构用基础选型,同时,上部结构也必须适应地基基础的变形能力。

地基、基础及上部结构是共同协调工作的整体,不可孤立地处理地基而忽视其他,因此,除采用砂石垫层处理地基外,还应注意适当增强建筑物的整体性和刚度。

参考文献:[1]赵明华.土力学与基础工程[M ].武汉:武汉工业大学出版社,2000.231.[2]王明芳.砂石垫层在软弱地基及膨胀土地基处理中的应用[J ].阮西学院学报,2005(2):84285.[3]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M ].北京:中国建筑工业出版社,1988.17.The a pplication of the methods ofsan d 2gr avel cushion in the management of ba sementL U O Ming 2g a o HUANG Jian 2yun HUANG Q iu 2nanAbstra ct :C ombined with the project example ,it introduces t he technique characteristic of the methods of sand 2gravel cushion ,analyses and calculates the des ign process of sand 2gravel cushion ,represents the const ruction process of sand 2gravel cushion.Practice indicates that it has a better applicati on effect s of the methods of sand 2gravel cushion in the ma nage ment of s of t basement ,at the same time ,it increase t he economic f K y f 2,f ,,f 741 第33卷第8期2007年3月 罗明高等:砂石垫层法在地基处理中的应用be ne its.e wor d s :t he met h o ds o sand gravel cu shio n the management o basement bearing degree o co mpaction。

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砂石垫层在浅层地基中的应用

砂石垫层在浅层地基中的应用

构 荷 载 的 要 求 时 ， 可 用 砂 石 垫 层 置 换 软 弱 土 层 的 上 部 土 层 ， 以 提 高 地
中 比 由 桩 体 组 成 的 复 合 地 基 更 快 捷 ， 更廉 价 ，所 以 在 一 般 中小 型 建 筑 中广 泛应 用。 （） 垫 层 置 换 局 部 软 弱 土 层 。 １砂
实 践 证 明 ， 对 于 中 小 型 建 筑 物 ， 采 用砂 石 垫 层 作 为 浅 层 地 基 处
理 的 方 法 ， 效 果 显 著 。 这 种 方 法可
就 地 取 材 ， 施 工 机 具 简 单 、 快 捷 而
经 济 ， 因 此 在 浅 层 软 弱 地 基 处 理 中
得 到 广 泛 应 用 。 当建 筑 物 基 础 下 持
场 支 的 排 水 固 结 ， 提 高 其 强 度 ， 避 免 地 基 土 塑性 破 坏 ； 在 膨 胀 土 中， 砂 石 垫 层 可 以 调 整 甚 至 消 除 膨 胀 土 的 胀 缩 作 用 ， 以 控 制 建 筑 物 的 变 形 ，从 而控 制墙体 裂缝 的 出现。
例如 ， 某４ 层砖 砌 体 综 合 楼 ，建 筑 平 面 呈 口字 形 ，分 东 西 南 北４ 幢楼 ， 基 础 为 混 凝 土条 基 ， 埋 深 ２ 。 南 楼 基 ｍ
了褥 垫 作 用 。 当膨 胀 土 胀 缩 时 ， 它 可 以轻ห้องสมุดไป่ตู้微滑 动 ， 借 以 调 整 基 底 的不
均 匀沉 降。 （） 垫 层 施 工 时 ， 应 使 砂 含 水 ３砂
开 裂 ，例 如 一 栋３ 层外 廊 教 学 楼 ， 因
直 接 建 在 膨 胀 土 地 基 上 而 未 采 取 措 施 ， 使 用 数 年 后 虽 经 ３ 加 固 ， 但 最 次 终 墙 体 开 裂 严 重 ， 变 成 危 房 。 新 建 建 筑 物 ， 设 计 上 考 虑 了 膨 胀 土 地 基
砂石垫层在处理某建筑物场地软土地基中的应用

砂石垫层在处理某建筑物场地软土地基中的应用


干灰强度（ Ｐ ） Ｍ ａ 湿 灰 强 度 （ ａ ＭＰ ）
（７ １１ ． （２ １８ ．
（７ ）６ ． ｆ３ １７ ．
１ ８ ． ０ ０ ６ ． ４
１９ ． ２ （ ８ Ｊ ． ５
２４ ４ ｆ６ 】 ． ７
３７ ． ６ １９ １
表 ２ 粗 、 粉 煤 灰 对 二 灰 土 强 度 的 影 响 细
湿 状 粉 煤 灰 要 佳 ，不 但 材 料 用 量 较 少 ， 而 且基 层 裂缝 也 明显 减 少 。 摊 铺 成 型 的 基 层 平 整 度 得 到 改
已能 满 足规 善 。采 用干状粉煤 灰使混合 料的最佳 碎石 混 合 料 其 强 度 代 表 值 为 １ ９ＭＰ ， 碎 石 混 合 料 用 于 道 路 基 层， ． ａ ０
通 过 对 干 、湿 不 同 状 态 粉 煤 灰 在
仅 为 ０ ２ＭＰ ， 低 于 高级 路 面 基 层 强 状 粉 煤 灰 堆 放 于 露 天 ， 天 刮 风 粉 尘 飞 二 灰 碎 石 基 层 中 性 能 的 试 验 研 究 ． ． ａ ４ 远 晴 以 污 雨 使 度 ＞ ． ＭＰ 的 要 求 这证 明湿 灰 的活 扬 ， 染 空 气 ， 天 受 淋 ， 场 地 遍 遭 污 及 在淮 北 相 山南 路 工 程 中 作 了 比 对 试 ／０８ ａ 性 成 份 已 明 显 减 弱 ，当配 比 要 达 到 ６ 染 ， 造 成浪 费 ： ： 且 １： ６７ ８时 ， 能 满 足 设 计 要 求 实 际 施 才
表 １ 不 同配 比的 击 实 及试 验 结 果
次 均 需 测 定 其 含 水量 ， 后 再 定 出其 确 然 切 的 配 合 比， 施 工 带 来 不 便 ， 且 易 给 而
产生失误 ：
砂石垫层法在建筑地基处理中的应用

砂石垫层法在建筑地基处理中的应用

砂石垫层法在建筑地基处理中的应用摘要:文章介绍了砂石垫层法处理地基基础的优点,论述了砂石垫层的适用范围及主要作用,并着重对其设计及施工中的一些注意事项进行探讨。

关键词:砂石垫层法地基设计施工砂石垫层法是地基浅层处理的一种常用方法,属于换填法。

其原理是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去,然后分层换填强度较大的砂(碎石、素土、灰土、高炉下渣、粉煤灰)或其它性能稳定、无侵蚀性的材料,再分层夯实,作为地基持力层。

下面,笔者就砂石垫层法在建筑地基处理中的相关技术问题进行阐述,以供同行参考。

一、砂石垫层的适用范围及主要作用就换填材料的不同而言,砂石垫层是现实施工中最常用换填方法,应用范围广泛,主要适用于中小型建筑工程的塘、浜、沟等的局部处理及一般饱和、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,且地下水流量大、流速快的地基处理及大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理。

大量工程实践证明,各种换填材料经过压实换填后都可以提高地基承载力、减少沉降量、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩等作用,是当前地基处理技术中比较经济可行的方法之一。

砂石垫层在浅层地基处理中比由桩体组成的复合地基更快捷、价廉,其作用主要体现在以下三个方面:(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为强度较大的垫层材料置换后,可以提高承载能力;(2)减少沉降量。

一般情况,基础下浅层的沉降量中所占得比例较大。

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。

砂石垫层法在地基处理中的设计与应用

砂石垫层法在地基处理中的设计与应用

砂石垫层法在地基处理中的设计与应用1前言我国从上世纪50年代中期至今，在建筑、公路、铁路、水利及市政工程中，用砂石换土垫层处理软土地基较为广泛，砂石垫层是一种直接用一定比例的砂石直接置换地基持力层软弱土的处理方法，施工时将基底下一定深度的软弱土挖除，分层回填砂、碎石等强度较大的材料，并加以夯实振密，由于以下原因，砂石垫层的承载力比原来的软弱地基高：（1）用于置换软弱土层的砂石等材料，其抗剪强度指标较高；（2）垫层的压缩性较低，即压缩模量较大，故可减少沉降量；（3）砂石垫层的透水性较大，可以成为下卧饱和软土的排水面，使软土上部的孔隙水压力消散，从而加速软土的固结和软土抗剪强度的提高。

此外砂石垫层可以防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用，在季节性土地区，砂石一般没有冻胀性；而用砂石垫层置换膨胀土，可以有效的避免土的胀缩，但是，砂石垫层不宜用于处理湿陷性黄土地基，因为砂石垫层的良好透水性反而容易引起黄土产生湿陷。

大量工程实践证明，砂石材料经过压实换填后可以有效提高地基承载力，减少沉降量、加速软土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩等作用，在换填材料丰富、土层勘察明确的地区，砂石换填软弱地基的施工方法具有施工简便、成本低、工期短、受天气影响小等特点，是当前地基处理技术中比较经济可行和常用的方法之一。

2工程概况某小区地下车库工程，建筑面积5500平方米，条形基础，剪力墙结构，长度72米，宽度76米，拟建场地属于河流侵蚀堆积地貌，地势平坦，原为耕作地，勘察结果显示：场地地基土主要以第四纪沼泽沉积淤泥质土为主，上部覆盖少量素填土。

第一层素填土，第二层填土呈松散、流塑、软塑状，地基土具有高压缩性，承载力低，属于地基软弱土，不宜作为建筑、构筑物的持力层，而第三层中粗砂，第四层粉质粘土以下的土层呈硬塑状，具有低压缩性，承载力高的特点，是勘察场地内建筑、构筑物良好的持力层，换填部分软弱土可以有效的提高地基的承载力从而达到设计要求，该工程原设计为换填3：7灰土，但是由于基坑开挖时间过长，导致该部分灰土换填施工处于雨季施工，施工无法正常进行，故调整回填材料，将3：7灰土回填变为3：7砂石回填。