砂石换填施工技术在软土地基加固处理中的应用

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1、砂石换填施工技术在软土地基加固处理中的应用：砂石换填加固施工因其施工方便、工期短、造价低在软土地基加固处理中得到广泛应用。本文结合笔多年建筑工程技术管理实践，分析介绍了砂石垫层加固处理软弱地基的适用范围和作用，对砂石垫层加固设计与施工要点及质量检测等方面进行了详细阐述；并结合工程应用实例，对其处理软弱地基效果进行了论证分析与评价。　　关键词：砂石加固层；软土地基；换填法；加固处理；质量检测　　1引言　　在建筑工程中,当地基持力层的承载力满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，可将基础底面以下一定范围的软弱土层部分全

2、部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度，即为换填加固法。砂石加固层实际上是换填法的一种，是现实施工中常用的换填方法，应用范围广泛，尤其在住宅楼施工中的地基换填及道路路基换填，它具有施工简易、工期短、造价低等优点。　　2砂石换填加固层的适用范围和主要作用　　2.1砂石换填层的适用范围　　砂石（砂砾、砂卵石）换填层主要适用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理；适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下地基处理；不宜用于地下水位较高，且地下水

3、流速快、流量大的地基处理；不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理。　　对于房屋建筑工程，此法适用于3m内的软弱、透水性强的粘性土层处理；加固层厚度一般在0.5～2.5m之间为宜，若超过3m，则费工费料，施工难度也较大，经济费用高；若小于0.5m，则不起作用。　　2.2砂石换填层对于地基处理的主要作用　　1)提高基础底面以下地基浅层的承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面下边角处开始，随基底压力的增大而逐渐向纵深发展的，因此当基底面以下浅层范围内可能被剪切破坏的软弱土置换为强度较大的垫层材料置换后，可以提高地基承载能

4、力；　　2)减少沉降量。一般情况，基础下浅层的沉降量在总沉降量中所占比例较大。由于土体侧向变形引起的沉降，理论上也是浅层部分占的比例较大。以砂石换填层材料代替软弱土层，可大大减少这部分的沉降量；　　3)加速地基的排水固结。用砂石作为垫层材料，由于其透水层大，在地基受压后便是良好的排水面，可使基础下面的空隙水压力迅速消散，避免地基土的塑性破坏，且可加速垫层下软弱土层的固结及其强度的提高。　　3砂石层基础加固设计要点　　3.1厚度的确定：　　砂石换填层厚度Z应根据需要置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定（垫层内应力分布见图1），

5、并应符合下式要求：　　≤(1)　　式中：—相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力设计值（kPa）；　　—垫层底面处土自重压力值（kPa）；　　——经深度修正后垫层底面处的地基承载力特征值（kPa）。　　Pz可根据基础不同形式按扩散角原理简化计算，公式如下：　　条形基础：Pz=（2）　　矩形基础：Pz=（3）　　式中b——条形基础或矩形基础底面的宽度（m）　　——矩形基础底面的长度（m）　　P——基层底面压力（kPa）　　Pc——基础底面处土的自重压力值（kPa）　　Z——基础底面下垫层的厚度（m）　　θ——垫层的压力扩

6、散角　　　　1-基础；2-砂石层；3-回填土　　　　　　　　图1换填层内应力分布图　　3.2换填层宽度的确定　　换填层的宽度应满足基础底面应力扩散角的要求，可按公式：确定，其中θ为压力扩散角，b为条形基础或矩形基础底面的宽度。底面宽度确定后，再根据开挖基坑要求的坡度延伸至底面，即得到换填层的设计断面，并应满足加固层顶面每边超出基础底面不宜小于300mm。或从加固层底面两侧向上按当地经验要求放坡。大面积整片砂石换填层底面宽度，常按自然倾斜角控制适当加宽。（见图2）　　　　1-柱基础；2-砂或砂石加固层；3-回填土；4-设备基础　

7、　a)柱基础垫层;b)设备基础垫层　　图2砂或砂石垫层示意图　　3.3砂石层沉降量验算　　建筑物基础沉降量等于加固层自身的变形量和软弱下卧层的变形量，总和为s　　（4）　　其中：sc为加固层自身变形量，sp压缩层厚度范围内各土层压缩变形之和，a为基底压力扩散系数，δi为第i层土的平均压力系数与基础底到第i层底距离的乘积，为沉降计算经验系数，E1为垫层压缩模量，Esi为软弱下卧层的压缩模量。　　4砂石加固层施工技术与质量检测　　4.1材料要求　　在施工中一般采用级配良好的、质地坚硬的石屑、中砂、粗砂、跞砂、圆砂、角砾、卵石、碎石

8、等材料，其颗粒的不均匀系数≥5，不含有植物残体、垃圾等杂质、且含泥量不应超过5%。为了保证基底土质良好渗透性，不宜使用含有淤泥杂质的土和砂。通常采用10～40的普通碎石，施工时，为防止含尘过多，可事先冲洗干净后，再与粗砂混合搅拌均匀使用。　　砂石加固层是以置换有可能被剪切破坏