砂石墊層在工程中的應(yīng)用

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一、砂石墊層的主要作用：
    1、 提高基礎(chǔ)底面以下地基淺層的承載力。地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面下邊角處開始，隨基底壓力的增大而逐漸向縱深發(fā)展的，因此當(dāng)基底面以下淺層范圍內(nèi)可能被剪切破壞的軟弱土為強(qiáng)度較大的墊層材料置換后，可以提高承載能力；
    2、 減少沉降量。一般情況，基礎(chǔ)下淺層的沉降量中所占得比例較大。由于土體側(cè)向變形引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較大。以墊層材料代替軟弱土層，可大大減少這部分的沉降量；
    3、 加速地基的排水固結(jié)。用砂石作為墊層材料，由于其透水層大，在地基受壓后便是良好的排水面，可使基礎(chǔ)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(jié)及其強(qiáng)度的提高。
    砂石墊層的適用范圍：
    適用于3m內(nèi)的軟弱、透水性強(qiáng)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(cè)費(fèi)工費(fèi)料，施工難度也較大，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高；若小于0.5m，則不起作用。
    二、工材料及構(gòu)造要求：
    1） 砂
    我們在施工中一般采用級配良好的、質(zhì)地堅(jiān)硬的天然河砂。為了保證基底土質(zhì)良好滲透性，不宜使用含有淤泥雜質(zhì)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(gòu)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(zhì)，從而提高地基承載能力，所以它的構(gòu)造要有一定的厚度；同時還應(yīng)有足夠的寬度，以防止向墊層兩側(cè)擠出。
    a、 墊層厚度的確定：
    《砂石墊層受力示意圖》其厚度Z應(yīng)根據(jù)地基承載力確定。即作用在墊層底面處土的自重壓力（標(biāo)準(zhǔn)值）與附加壓力（設(shè)計(jì)值）之和不能超過經(jīng)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(shè)計(jì)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(jīng)常采用機(jī)械化大開挖筏板基礎(chǔ)。為此，根據(jù)《施工手冊》提供的矩形基礎(chǔ)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(chǔ)墊層的寬度b｀=b＋2tgθ,而根據(jù)所在土質(zhì)情況，施工時作業(yè)面最好超出基底300～500mm。機(jī)械開挖深度大于2m時還考慮b｀寬度上來的放坡系數(shù)。
    c、施工事例
    如住宅樓的地基設(shè)計(jì)。承載力為138kPa，而地質(zhì)堪察承載力為100 kPa；經(jīng)現(xiàn)場鑒定土自重壓為14kPa，試問砂石墊層的設(shè)計(jì)寬度及厚度應(yīng)為多少？（基礎(chǔ)尺寸為32m×10m，壓力擴(kuò)散角為30°）
    解：設(shè)回填砂石墊層與超挖出土質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)值可近乎取138kPa。
    從而求得Z=2.7m（設(shè)計(jì)砂石墊層厚度）
    由求得的Z=2.71m，可根據(jù)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(jī)械伴和均勻后方可分層夯填；
    2） 施工前要統(tǒng)一放置標(biāo)高及清除干凈基底的雜草浮土，同時應(yīng)嚴(yán)禁攪動下臥層及周邊土質(zhì)層；
    3） 為防止下雨造成邊坡塌方，施工作業(yè)前應(yīng)在基坑內(nèi)及四周做好排水措施，從而確保邊坡穩(wěn)定；
    4） 如基底尚存在較小厚度淤泥質(zhì)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?qū)⒒鶎訅喝胫脫Q再作底層；
    5） 應(yīng)分層分級夯鋪，每層鋪設(shè)厚度應(yīng)小于300mm，如采用大型碾壓機(jī)械，其鋪設(shè)厚度可控制在500mm以內(nèi)。
    四、質(zhì)量檢驗(yàn)：
    墊層的檢驗(yàn)必須分層進(jìn)行，即每夯壓完一層，檢驗(yàn)該層的平均壓實(shí)系數(shù)。當(dāng)其干密度或壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，才能鋪填上一層。
    五、結(jié)束語：
    我們進(jìn)行換填材料選擇、換填墊層設(shè)計(jì)及施工方法時，應(yīng)根據(jù)建筑物體型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載性質(zhì)和地質(zhì)條件等綜合分析，嚴(yán)格按國家有關(guān)專門規(guī)定執(zhí)行。