[科普中國(guó)]-砂石墊層

砂石墊層是一種直接置換地基持力層中軟弱土的處理方法，適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基和不均勻地基及暗溝、暗塘等的淺層處理。施工時(shí)在地基表面鋪設(shè)一定厚度的墊層，或者將基底下一定深度的軟弱土層挖除，分層填回砂、碎石等強(qiáng)度較大的材料，并加以夯實(shí)振密。回填材料有多種，但其作用和計(jì)算原理基本相同。換填墊層可用于單獨(dú)的基坑、基槽，也可用于滿堂式置換。砂和砂石墊層的作用明確，設(shè)計(jì)方便，但其承載力在相當(dāng)程度上取決于施工質(zhì)量，因此必須精心施工。如設(shè)計(jì)要求合適、施工質(zhì)量保證，地基承載力特征值可達(dá)150～180kPa。

換填墊層的作用換填墊層的作用主要有以下幾方面：

①提高地基持力層的承載力。用于置換軟弱土層的材料，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)常較高，因此墊層（持力層）的承載力要比置換前軟弱土層的承載力高許多。墊層的承載力宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定。

②減少地基的沉降量。地基持力層的壓縮量在總沉降量中所占的比例較大，由于墊層材料的壓縮性較低，因此設(shè)置墊層后總沉降量會(huì)大大減少。此外，由于墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用，傳遞到墊層下方下臥層上的壓力減小，也會(huì)使下臥層的壓縮量減小。

③調(diào)整地基的不均勻沉降。在墊層設(shè)計(jì)中，有時(shí)會(huì)根據(jù)上部荷載的特點(diǎn)，將墊層設(shè)計(jì)成不等厚度，用來(lái)調(diào)整地基的差異沉降。此外，在山區(qū)地基中，常會(huì)遇到巖土軟硬不均的情況，這時(shí)可把出露在基底的巖石鑿去一定厚度，然后回填可壓縮的砂或素土，并分層夯實(shí)，使之與壓縮性較高的土基部位的變形相適應(yīng)。

④加速地基的排水固結(jié)。砂和砂一碎石墊層的透水性較大，可成為下臥飽和軟土的排水面，使軟土上部的孔隙水壓力較易消散，從而加速軟土的固結(jié)和軟土抗剪強(qiáng)度的提高。此外，砂和砂一碎石墊層可以防止凍脹和消除膨脹土地基的脹縮作用。在季節(jié)性凍土地區(qū)，砂土一般沒(méi)有凍脹性；而用砂墊層置換膨脹土，可以有效地避免土的脹縮。1

砂石墊層的寬度砂石墊層寬度的確定，應(yīng)從兩方面考慮：一方面要滿足壓力擴(kuò)散角的要求，二是要有足夠的寬度以防止砂石墊層向兩側(cè)擠出。如果墊層兩側(cè)的填土質(zhì)量較好，具有抵抗水平向附加應(yīng)力的能力，側(cè)向變形小，則墊層的寬度主要按壓力擴(kuò)散角考慮。墊層頂面寬度可從墊層底面兩側(cè)向上按當(dāng)?shù)亻_挖基坑經(jīng)驗(yàn)的要求放坡，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)底邊不小于300mm。墊層的剖面尺寸確定后，對(duì)比較重要的建筑物還要求驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降。驗(yàn)算時(shí)可不考慮墊層的壓縮變形，僅按常規(guī)的沉降計(jì)算公式計(jì)算下臥軟土層引起的基礎(chǔ)沉降。1

砂石墊層的施工要點(diǎn)①砂石墊層的材料必須具有良好的振實(shí)加密性能，宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過(guò)總重的45%），且應(yīng)級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜物。若只用粉細(xì)砂或石粉（粒徑小于0.075 mm的部分不超過(guò)總重的90%）時(shí)，應(yīng)均勻摻入不少于總重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。

②基坑開挖時(shí)應(yīng)避免坑底土層受擾動(dòng)，可保留約200mm厚的土層暫不挖去，待鋪填墊層前再挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。嚴(yán)禁擾動(dòng)墊層下的軟弱土層，防止其被踐踏、受凍或受水浸泡。在碎石墊層底部宜設(shè)置150～300mm厚的砂墊層或鋪一層土工織物，以防止軟弱土層表面的局部破壞，同時(shí)必須防止基坑邊坡坍土混入墊層。在地下水位以下施工時(shí)，應(yīng)采取降低地下水位的措施（水撼法施工除外），使基坑保持無(wú)積水狀態(tài)。如因墊層下方土質(zhì)差異而使墊層底面標(biāo)高不一時(shí)，基坑（槽）底宜挖成階梯形，施工時(shí)按先深后淺的順序進(jìn)行，并應(yīng)注意搭接處的質(zhì)量。

③砂石墊層施工的關(guān)鍵是將砂石材料振實(shí)加密到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度(壓實(shí)系數(shù)0.94～0.97)。如要求進(jìn)一步提高砂石墊層的質(zhì)量，則宜加大機(jī)械的功率。砂石墊層的施工方法有振實(shí)法、水撼法、夯實(shí)法、碾壓法等多種，可根據(jù)砂石材料、地質(zhì)條件、施工設(shè)備等條件選用。施工時(shí)應(yīng)分層鋪筑，在下層的密實(shí)度經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到合格要求后，方可進(jìn)行上層施工。砂墊層施工時(shí)的含水量對(duì)壓實(shí)效果影響很大，一般以潤(rùn)濕到接近飽和狀態(tài)時(shí)效果最好。1

成品保護(hù)措施(1)施工時(shí)應(yīng)妥善保護(hù)標(biāo)高控制樁，防止碰撞位移，并應(yīng)經(jīng)常復(fù)測(cè)。

(2)對(duì)伸出墻的設(shè)備管線、埋入墊層中的各種管線均應(yīng)妥善保護(hù)，防止施工時(shí)碰撞或損壞。

(3)施工中遇雨、雪天要做臨時(shí)覆蓋．以防墊層被浸泡或受凍。

(4)墊層施工完后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行下道工序施工，否則，應(yīng)進(jìn)行圍擋和臨時(shí)遮蓋．并經(jīng)常灑水濕潤(rùn)。

(5)施工完的墊層不得在上堆放重物和行駛車輛。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)