浅析砂石级配回填在地基处理中的应用

　　摘要：阐述砂石级配回填在大同市北岳中学改扩建工程一期中的施工过程，及施工过程中的注意事项、控制要点等。
　　关键词：换填垫层法；级配回填；静载试验；沉降量
　　换填垫层法是地基处理中的一种常规方法，即当建筑物基础底下的要求范围内的持力层不能满足上部荷载对地基的要求时，将基础下一定范围的土层挖去，然后回填以强度较大的砂，砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层，适用于3m以下处理深度的浅层地基。
　　1工程概况
　　大同市北岳中学改扩建工程位于山西省大同市城区东北部御河西路，场地所属地貌单元为大同盆地西北部御河西岸二级阶地。一期建筑面积31674.33平米，有高中部教学实验楼和师生食堂综合楼两个单体组成，基础形式分别为独立基础加构造防水板和筏板基础。
　　工程地质条件（见表1）
　　表1工程地质条件
　　层序 土层名称 层厚/m 地基承载力
　　特征值/kpa 天然休止角
　　平均值/°
　　    
　　1 杂填土 0.3-1.5 70 
　　2 粉土 0.3-0.8 130 
　　3 中砂 1.2-4.6 200 35.8°
　　4 砾砂 5.3-8.5 240 37.0°
　　5 粉质粘土 0.5-5.6 170 
　　6 粗砂 揭露最大厚度5.0 220 
　　7 粉土 1.6-1.7 180 
　　8 粗砂 揭露最大厚度6.0 220 
　　由于天然地基承载力不能满足设计要求，经相关单位协商采用天然级配砂石进行处理，高中部教学实验楼回填厚度2.098m，师生食堂回填厚度1.6m，设计要求地基承载力特征值为240kpa，压实度不小于0.95。
　　2材料机具
　　主要材料：天然级配砂卵石（或碎石）混合物，粒径50mm以下，其含量在50%以内，不得含有有机杂质及垃圾，含泥量不大于5%。
　　主要机具：蛙式打夯机，振动压路机（10t），推土机等。
　　3作业条件
　　基础开挖前完成清单外作业签证、文物勘察、地下管道确认、测量放线等工作。
　　因为开挖及回填时间正值雨季，对基坑周边采取相应的排水措施。
　　铺筑前，组织有关单位共同验槽，包括轴线尺寸、水平标高、地质情况，如有无孔洞、沟、井、墓穴等，并清楚基底的浮土及积水。在未做地基前处理完毕并办理隐检手续。
　　4施工顺序
　　测量放线---基坑开挖---地基钎探---级配回填---静载试验
　　5施工方法
　　5.1测量放线
　　根据基础平面布置图进行测量放线，根据地堪报告场地地质条件简单为稳定场地不具备发生滑坡、崩塌、塌陷等不良地质现象但考虑第三层中砂的天然休止角及振动压路机对边坡的影响，适当增大放坡系数。
　　考虑垫层的压力扩散角（见图1）及工作面，基槽开挖底边距剪力墙下基础边不小于（b′-b）/2。
　　图1垫层内应力的分布
　　1- 基础；2-砂石垫层；3-回填土
　　图中θ为压力扩散角可按（表2）取值
　　表2压力扩散角θ（°）
　　5.2基坑开挖
　　根据各相关单位协商基槽开挖至露出第四层砂砾层。如遇降雨天气，及时排除坑内积水，并清除表面浮土，淤泥，杂物等。
　　5.3地基钎探
　　在基坑内投入主轴线，根据绘制的地基钎探布置图，对现场各钎探点定位编号经相关各方验线后进行地基钎探，并做好钎探记录，对局部软弱地基进行人工开挖经相关各方检查后用级配砂石回填分层夯实。
　　5.4级配回填
　　5.4.1回填前办理完毕各项隐检手续，并对进场的砂石料进行鉴定。
　　5.4.2大面积的铺筑砂石垫层采用一部10t振动压路机碾压，分层铺筑，每层铺筑厚度宜为150-350mm，碾压次数为平压2遍后振动2遍再1次平压以使压实面平整。
　　5.4.3对基坑周边压路机无法靠近的部位用3部蛙式打夯机，前后共3次夯实，每次夯实的铺筑厚度不超过200mm。
　　5.4.4由于开挖露出的砂砾层面标高不尽相同，在每层铺筑过程中对铺筑厚度进行控制，以使其在铺筑最后一层时达到表面平整。
　　5.4.5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，分别填入级配好的砂石。
　　5.4.6根据进场的级配砂石干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持砂石的最佳含水量，一般为8%～l2%。
　　5.4.7铺筑每层压实后检验其压实度，并做击实试验，压实度试验宜采用灌砂法，检验数量：3000平米以上工程每300平米至少有1点，每一独立基础下至少有1点，基槽每20延米应有1点。
　　6静载试验
　　工程要求通过地基载荷试验确定换填后地基承载力特征值是否满足设计要求，高中部教学实验楼试验检测数量为3个点。
　　试验方法采用慢速维持荷载法。每个检测点分8级加荷，每级加荷60kpa，连续两小时内每小时沉降量小于0.1mm时，加下一级荷载。
　　根据沉降-载荷（P-S）曲线及<建筑地基基础设计规范>中规定，取s/b=0.01时对应的荷载，其中S1#检测点对应压力406kpa，S2#检测点对应压力480kpa，S3#检测点对应压力472kpa，但承载力特征值不应大于最大加载量的一半，最终确定各检测点地基承载力特征值均为240kpa。
　　7试验结果分析
　　各检测点P-S曲线在s/b=0.01时对应的压力均远大于设计要求的240kpa，出于成本考率，在级配砂石料配比相同或相差较小，机械不变的情况下，减少振动碾压次数，因此在师生食堂综合楼工程中级配回填每层平压两次振动一次再平压一次，根据相应的荷载试验检测报告中P-S曲线在s/b=0.01时对应的压力均超过350kpa，最终确定的地基承载力特征值亦满足设计240kpa的要求。
　　8应注意的质量问题
　　8.1大面积下沉：主要是未按质量要求施工，分层铺筑过厚、碾压遍数不够、洒水不足等。要严格执行操作工艺的要求。
　　8.2局部下沉：边缘和转角处夯打不实，留接槎没按规定搭接和夯实。对边角处的夯打不得遗漏。
　　8.3级配不良：应配专人及时处理砂窝、石堆等问题，做到砂石级配良好。
　　8.4密实度不符合要求：坚持分层检查砂石地基的质量。每层的纯砂检查点的干砂质量密度。必须符合规定，否则不能进行上一层的砂石施工。

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