砂石垫层料的工程特性及施工中应注意的问题

砂石垫层料的工程特性及施工中应注意的问题对无粘性粗颗粒土多年的试验研究表明,采用粗粒土作砂石垫层是高层建筑地基处理的一种方法。总结了多年的应用实践,对砂石垫层的作用、砂石垫层料的工程特性、选料与施工应注意的事项和施工质量检测的一般方法等作了较系统叙述。砂石垫层法是地基浅层处理的一种常用方法,属于换填法。当软弱土地基的承载力和变形不能满足建筑物的要求,厚度又不很大时,常采用强度较高的砂石垫层,换填基础底面下处理范围内的部分或全部软弱土层,提高地基承载力,使其满足建筑物上覆荷载的要求。十几年来,西北院在西北地区高(多)层建筑物基础处理中,逐步推广应用砂石垫层技术,工程实践经验表明,该方法成本低,施工简便、快捷,质量易于控制,在砂石料充足的西北地区已得到广泛的应用。在此,对砂石垫层的作用、工程特性及施工方法等介绍如下。1砂石垫层的作用砂石垫层所用的砂石料具有强度高、压缩性小、透水性良好和容易碾压密实等特点,在工程中主要作用有以下几点。1.1提高地基承载力由于浅基础的地基承载力与基础下卧层的抗剪强度有关,以抗剪强度较高的砂石垫层置换较软弱的土层,可提高地基的承载力;另外,砂石垫层密实度大、强度高,可将建筑物基底压力扩散传递到其下卧的软弱土层,使其下卧层中所受应力减小到该软弱地基土容许承载力范围,从而满足强度要求,避免地基破坏。1.2减少地基沉降量一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例都较大,以压缩模量高、压缩性小的砂石垫层置换上部软弱土层,可以显著的减少这部分的沉降量。此外,由于砂石垫层对应力的扩散作用,使作用在其下卧软土层上的压力减小,也相应减少了下卧层土的沉降量,改善了地基变形条件。1.3加速软弱土层排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时,在荷载的作用下,软弱土地基中的水被迫绕出两侧排出,延长了渗径,因而使基底下的软弱土不易固结,形成较大的孔隙水压力,还可能导致由于地基强度降低而产生破坏的危险。砂石垫层透水性能好,软弱土层受压后,垫层可作良好的排水面,可使基础下面的孔隙水压力迅速消散,加速垫层下软弱土层的固结和强度的提高,避免地基土破坏。1.4防止冻胀和消除膨胀土的胀缩作用因为粗颗粒的砂石垫层材料孔隙大,不易产生毛细管现象,因此可防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀,也可消除膨胀土的胀缩作用。正是由于砂石垫层在地基处理上具有以上诸多作用和优点,而且在不少地区料源也相当丰富,所以根据其所起的不同作用,在各类工程中都得到相当广泛的应用。2砂石垫层料工程特性砂石垫层料可归于无粘性粗颗粒土。一般砂石垫层填料有天然级配和人工级配2种。国内工程习惯用固定粒径5mm作为分界粒径,把小于5mm的颗粒称为细粒料,把大于5mm的颗粒称为粗粒料,用P5表示大于5mm粒径的粗颗粒的百分含量。根据粗颗粒土有关理论,结合西北院多年来在水利水电筑坝技术中对粗颗粒土工程特性的研究成果,一般认为,粗粒料形成骨架,细粒料充填孔隙,充填愈好,整个土体密度愈大,抗剪强度愈高,沉陷变形愈小,承载力愈高。从粗颗粒土粗料含量与干密度的试验资料表明,尽管粗粒土的产地、矿物成分、颗粒性质、颗粒组成等可能不同,但干密度随粗粒料含量的变化有共同的规律,即当P5约在70%左右时,粗粒料可形成完整骨架,细料又能填满骨架孔隙,此时粗、细料共同传递外力,颗粒间结合紧密,干密度值最大,土体最密实,压缩沉降变形也最小。十几年来,在西北地区高(多)层建筑物基础处理中,应用砂石垫层的工程实践经验表明,要使砂石垫层具有较高的压实密度和承载力,填料应满足以下几条原则:绝(1慎)银砂石垫层的填捏料锋,拴应选用质地坚少硬的粒合料驳,宣不应混入风化驱料、软岩破碎跑料或其它有机成杂物纲。响(2警)榨对于一般建筑代物基引础悼,魔砂、石材料含挑泥杂量千(释<蛮0.1mm平颗粒含缝量颤)萌不应超灾过歇5%躁,童碎卵石最大粒坊径可放宽夺至己70mm扑;茂对于用作排水坛固结地基或高原层建筑物基础拾的砂、石材暑料岗,帜含泥量不宜超乔过获3%斜,泽碎砾石最大粒鸟径不宜大肥于业50m扣m砖。非(3档)计当采用天然级骆配的砂砾石美时蝶,奴应级配良达好横,瑞其颗粒的不均核匀系数最好不您小席于狱10蜘,搂曲率系言数掩Cu=1~恐3架。当采用人工粒级配砂、加砾腔(恐碎碰)梁石混合料计时春,避应通过相对密猫度试验对不同婶的砂、石比例真进行试焦验堂,澡优化级脆配洲,锯找出最佳的砂肝石社比呜,叉使其干密度达狸到最大盟值蛮,所粗、细颗粒间窑结合紧蚕密防,黄共同传递、分汪散压力。听(4蚀)上砂石垫层中的独砂琴,跃应为洁净的中盈、粗厚砂姻,阴避免使用细砂贩。检3疗迹砂石垫层的施欠工琴3.1贿配天然级配的砂偷石垫层施工斑对于以天然砂坚砾石作为填料音的砂石垫妙层壳,鸟施工中可由人抵工分层铺疏平辜,12璃t壤以上压路机碾外压正8~1览2啦遍。源由于天然级配进的砂砾石颗粒楚多呈浑圆泽状苗,顿颗粒间咬合力古远小于尖角状珠碎石宪料旦,暴表层砾石临空验面鞭大铁,嚷极易松絮动唇,偷直观感觉会认纤为压实度不够撕。但从现场试读验检测试坑开面挖情况私看业,稠当试坑开挖到帜被监测层下面芳一层非时泛,禁2障层结合面往往赢较清轮晰议,家下部层面砂砾酱石密毒实战,祝不易松戚动舅,佳试坑开挖困难桶。由此表述明谨,祸原表层圆粒易剩松动是材料几猪何形状所反映戒的现棵象泼,挠当上覆填筑层楚继续填筑碾惹压姨,绑砂砾石颗粒固饥定灵,锡并不影响该层蛾的填筑密度。穷从室内砂砾石踏大型压缩试验歉及大型三轴试否验结果衬看蓝,驶对于同样级配喝与密实度的砂析砾石料和碎石驰料脏,干施加同样大的伐压打力停,抢一般情况天下明,货浑圆状济的砂砾石料的歇压缩沉降量要姓比有棱角的碎挣石料小。文这主要是由于数碎石料在受到唇较大外力作用嗓下童,科其棱角容易受翠到挤压而破啄碎村,叮使沉降量增就大睛,拼颗粒破碎率越信大蓬,便相应沉降量也费越大。蛮3.2少展人工级配的砂幼石垫层施工慨在以往的人工畜级配砂石垫层伙施工质量检测陕中钥,祥常发现砂石拌切和不均乘匀刻,怪出现砂聚集和碌粗粒料相对集莲中握,苏或局部区域填唱料粒径均匀等富现蛋象披,隔其结果是无论纽碾压多少狂遍派,律密实度也无法市达到设计要朽求幕,纲令施工单位大籍伤脑筋。究其芝原锈因袄,让是由于施工单夹位按砂石比将齿填料预仁先拌和均并匀若,哀但在垫层施工均时素,氏由于拌和均匀贡的砂石料在装是车、运输、卸比车、铺填过程恋中多次产生分冷离盘,抽造则成砂、石分赖离勺,羡粒径均匀料聚嫌集赖,捐结果使预先拌撑和均匀的砂石蛋料因离析而级歼配不良所致。侍鉴于旅此熟,度在实践中总结泊出协,步对于人工级配结的砂石垫层施耻工剩,昨采牲用颈“触砂、石分层铺售填竟,慧薄层碾滴压炼”洞方案比较好。柴某高层公寓撤楼诉,2祥4歪层舅,枝总高度姑约撇80m坟,锡为箱形基辣础廉,祸剪力墙结溜构贺,切基础设计为砂梯石垫蒸层滴,匙厚度为俊2.5m良,坝设计要求压实阅系数达吴到沸0.97蚕,聋承载力达闭到释550kP与a鼻。根据工程特孕点及现场地质享条究件征,苍提出了基础砂丝石垫层施工工岁艺设计方丽案表:捕压实厚度为院21cm甩,象砂、石分层铺厅填向,先按体积比控制吼铺填厚竟度耽,门铺填顺序参为然:般底部铺脾6cm觉厚砂捡子篮,苦中部铺填怖13cm偿厚砾剧石尽,恼上部铺填狮2cm收厚砂喂子巧,警采垮用都12孕t喝压路机碾栏压芝1对2敢遍均,抢压路机行车速粒度按一档控制凝碾压时速不超房过鼓3km卫,语纵向、横向各毒碾驴压迅6昂遍侍,课对于压路机碾菊压不到的部位彻可用蛙夯或平水板振动器夯实欺。待该层检测梯合格后再进行谅下一层施魂工撞,旷铺填方法同辟前压,冤即翅6cm顿厚柔砂碰→列13cm御厚砾产石誓→时2cm调厚砂。在施工顿碾压时若砂料革有少量含种水垂,概则表层面砂不周易进入砾石孔栋隙挡,啦如果地基和气阶候等条件允窄许历,兆可采用浇水冲陶填方法使表层被砂充填砾逗石孔娃隙姻,弹根据室内大型乞压缩试验成俊果崖,杆饱和状态下砂洪石料的压缩沉华降量一般均明顷显大于风干状蓝态次,冲说明浇水填筑炒碾压有利于砂半石料的压旁实拾;椅如果地基和气创候等条件不允席许摔,添则采用人工刮晨平方壤法立,佳均碾压至面现浆石子。吗该公寓楼基础连砂石垫层施工乎质量检测结雾果舞,犹平均砂石比绸为六29.诊5贫∶杠70.5鱼,诉砂石掺和比较旦均交匀骆;早最大沉降量仅撕为婶4.76mm径,准承载力标准叛值老fk=630月kPa碑(排为静载荷试验巧结但果错)史,棚满足设计使用谜要求。壶根据多年的工挖程实典践塔,眨人工级配的砂刚石垫层施工采迷用禽“盗砂、石分层铺西填纷,偏薄层碾见压乳”艳方案均取得了袭很好的效肿果锤,垃证明是切实可守行的。差4阴私砂石垫层施工昨质量检测最砂石垫层施工贷质量检测可分痛为厦2闸个阶段进行。螺第一阶段为施易工跟踪检共测腐,娱主要进行含水请量试验、含泥兼量试验、砂石独比试验和填筑优密度试蜓验秤(前灌砂法或灌水星法烟)务,且目的是检测每挽一层填料的含币泥量是否超遇标嚷,挣级配是否良绑好蜂,忆砂石比是否合挖适依,矮填筑干密度及影压实系数等是嚷否满足设计要蛋求。驻第二阶段为质棒量验收检荐测摔,形主要进行静载较荷试句验目,拼测定垫层总沉搏降量及沉降量冲极差是否符合玩有关规艘定助,