砂石换填施工方法在地基加固处理中的应用

　　砂石换填施工方法是在建筑工程施工中地基浅层处理的一种方法，属于换填加固法。在建筑工程施工过程中，当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，且软弱土层的厚度也不是太大时，可以将基础底面以下的部分或全部软弱土层全部挖去，然后分层换填强度较高的砂石，并夯实至设计要求的密实度，从而达到提高地基承载力的目的。工程实践经验表明，该施工方法成本低、施工简便、耗费材料少、工期短，质量易于控制，在住宅楼、单层工业厂房地基换填及道路的路基换填施工中得到了广泛应用。

 

　　1砂石换填施工方法的适用范围和主要作用

 

　　1.1砂石换填施工方法的适用范围

 

　　砂石换填施工方法主要适用于表层有淤泥、淤泥质土、杂填土等浅层软弱土层，地基承载力达不到设计要求时的地基换填处理，还适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下地基处理。以下情况不适宜采用砂石换填方法：地下水位较高、地下水流速快且流量大的地基处理；大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理；建筑物地基处于斜坡地段，有可能产生滑坡现象时。

 

　　对于房屋建筑工程来说，该方法主要用于厚度在3m以内的软弱粘性土层处理，且其换填深度一般应在0.5m～2.5m，这是因为：若换填厚度超过3m，在地基处理施工中就会存在费工费料现象，施工难度也较大，地基施工所需费用也会随之增加；若换填厚度小于0.5m，砂石加固层就不能起到应有作用。

 

　　1.2砂石换填施工方法在软弱土地基处理中的主要作用

 

　　砂石换填施工方法是一种比较简便、经济的施工方法，耗费材料较少，量大面广，能够快速地对浅层地基进行处理，其在软弱土地基处理中的主要作用有：

 

　　（1）运用砂石换填方法处理过的地基的承载力能够得到有效地提高。当地基上部荷载较大时，地基承载力小于上部荷载，地基就会发生剪切破坏，并且这种破坏通常是从基础底面下边角部分开始，随着压力的增大逐渐向纵深发展，如果将基础底面以下的一定深度范围内的软弱土层换为强度较大的砂石材料后，就能有效地提高地基承载力，从而避免地基发生剪切破坏。

 

　　（2）能够减少建筑物的沉降量。通常情况下，建筑物总沉降量很大程度上取决于基础下浅层的沉降量，而在基础下浅层沉降量中，由土层侧向引起的沉降量占的比重较大，因此将软弱土层换为砂石加固层后，就能够很好地解决这一问题，可最大程度地降低这部分的沉降量。

 

　　（3）可以加速地基的排水固结。采用砂石材料作为基础下的加固层，由于其透水性大，在地基受压后能够快速消散基础下的空隙水压力，还能使加固层下软弱土层快速固结，提高强度。

 

　　2砂石换填施工方法的施工技术及质量控制

 

　　2.1工艺流程

 

　　砂石换填施工方法的工艺流程

 

　　检验砂石质量分层铺筑砂石洒水夯实或碾压找平验收

 

　　2.2材料要求

 

　　在采用砂石换填施工方法对软弱土地基进行加固处理的过程中，其采用的材料宜为质地坚硬、颗粒级配良好的中砂、粗砂、砾砂、圆砂、角砾、碎（卵）石和石屑。如果工程所在地区缺少中、粗砂和砾石，可以采用细砂，但在施工时宜掺入一定数量的碎石或卵石，且其掺量应符合设计要求。

 

　　加固层所用砂石中不得含有草根、树叶、塑料袋等有机杂物及垃圾，含泥量不得大于5%，也不得含有泥块。施工前应严格检测所用砂石的含水率，不得使用较湿砂石，也不得使用带有冰块、积雪的砂石。

 

　　由于砂石换填加固层是为了提高地基承载能力而去替换有可能发生剪切破坏的软弱土地基，因此砂石加固层要有一定的厚度，同时也应有足够的宽度，从而防止换填加固层向两侧挤出。

 

　　2.3施工要点

 

　　（1）用于换填软弱土层的级配砂石要经机械搅拌均匀，且颗粒级配应良好。在砂石换填施工中，宜采用振动碾压和振动夯实机械，同时还要配备运输设备和测量设备。

 

　　（2）当垫层底部存在古墓穴、古井、孔洞时，应会同有关单位共同研究，提出处理意见，在处理完毕并经检验合格后，方可进行垫层施工。

 

　　（3）回填砂石时，应注意保护好现场轴线桩、标准高程桩，防止碰撞使其发生位移，在砂石换填施工中和施工后要对其进行复测。在砂石换填施工中必须保证基坑边坡稳定，防止边坡塌方。

 

　　（4）若基坑底部软弱土层厚度不同，则在基坑开挖时应挖成阶梯状或斜坡状，在回填砂石时，按先深后浅的顺序进行加固层施工，且搭接处需夯压密实。

 

　　（5）采用砂石换填施工方法时，其选用的机械设备、分层铺填厚度、每层碾压次数以及碾压速度等技术指标均应符合有关标准规范的规定。通常情况下，每层铺填厚度为200～300mm。

 

　　（6）在对砂石换填层进行振动碾压时，若其振动对附近建筑物地基或正在施工的建筑物造成有害影响时，应当采取有效的预防措施。

 

　　（7）夜间施工时，要合理安排各项施工顺序，并配备足够的照明设施。当地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低地下水位的措施。

 

　　2.4质量要求及控制

 

　　（1）运用砂石换填施工方法处理后的地基，其质量应满足《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的要求。

 

　　（2）砂石换填施工方法中采用的材料宜为质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎（卵）石、石屑或其他工业废粒料，且质量均应符合有关标准、规范的要求。

 

　　（4）砂石换填加固层的施工质量可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探和标准贯入试验等方法进行检验。

 

　　2.5安全措施

 

　　施工时用到的设备、工具、配件、安全装置及防护用品等要做到经常性检查，确保安全使用，现场要建立完善的交接班制度，当班作业人员应向下班作业人员交代机械设备的运转情况和故障处理记录等信息，接班人员也应对设备进行全面检查，发现隐患及时提出，保证设备正常运转，在施工时，要时刻注意基坑四周土体的稳定情况，防止出现塌方，在施工前应做好安全技术交底，告知作业人员施工过程中潜在的危险因素、存在的问题和应注意的安全事项等，杜绝事故的发生。

 

　　3应用实例

 

　　鹤壁市某煤矿瓦斯抽放泵房，长40.25米，宽12.5米，砖混结构，地基基础设计等级为丙级，地基复杂等级为二级，场地复杂等级为二级，建筑抗震设防分类为丙类，根据钻孔揭露情况和土工试验结果将场地土分为两个工程地质单元层，自上而下依次分述如下：第1个单元层为杂填土，成分主要为煤矸石，砖块状及片状、夹粉状，稍松散、不均匀，厚度1.5-11.4米，承载力值为70KPa，第2个单元层为粘土，干强度，韧性高，无摇振反应，含钙质团块，局部半成岩状，该层揭露厚度3-8米，未揭穿，承载力值为180KPa。

 

　　通过地质勘查发现，该工程所处位置地下水埋藏较深，可不考虑其对工程施工的影响，该场地属中软土，Ⅱ类建筑场地，属于对建筑抗震不利地段，并且该场地位于煤矿采空区影响范围内，需考虑采空区沉陷作用，根据建筑物的性质、规模及地址勘查结果，考虑基础埋置深度1.5米，以第1单元层杂填土为主要持力层，基础形式选用条形基础，第2单元层粘土具弱膨胀性，基槽施工过程中，严禁曝晒，应采取保湿措施，雨季施工时还应设置明排水沟，防止雨水浸槽。由于填土厚度较大，所以决定采用砂石换填施工方式进行地基处理，换填厚度1.5米，用级配砂石分层夯实回填至基底设计标高，换填后地基承载力达到150KPa。

 

　　级配砂石回填至基底设计标高后，经测试其地基承载力特征值达到150KPa，满足设计要求。实践证明：砂石换填施工方法在该工程地基加固处理中发挥了很好的作用，不仅降低了施工成本，还保证了施工工期和施工质量，并为企业带来了一定的经济效益。

 

　　4结束语

 

　　综上所述，在采用砂石换填施工方法进行地基加固处理时，应根据建筑体型、结构特点、荷载性质、场地土质条件、施工机械设备及填料性质和来源等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法，只有这样，才能更好地发挥砂石换填施工方法在地基加固处理中的作用。

 

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