砂石垫层在浅层地基处理中的问题

朱智孙福光祁杰杜鹏

摘要：中小型建筑采用砂石垫层作为浅层地基的处理方法效果显著，施工快捷经济，还可以加速软弱土层的排水固结，并且可以调整甚至消除膨胀土的膨胀作用，以控制建筑物的变形。

关键词：砂石垫层；地基；膨胀土

Abstract : small and medium-sized construction adopting sand pad as shallow foundation processing method effect significantly, fast economic construction, can also speed up the drainage consolidation of soft soil layer, and can adjust the expansive soil or even eliminate the expansion of the role, to control the deformation of the building.

Keywords: sand pad; The foundation; Expansive soil

中图分类号：TU47 文献标识码：A文章编号：

对于中小型建筑物，采用砂石垫层作为浅层地基处理方法，效果显著。这种方法可就地取材，施工机具简单、快捷而经济，因此在浅层软弱地基处理中得到广泛应用。在膨胀土中，砂石垫层可以调整甚至消除膨胀土的胀缩作用，以控制建筑物的变形，从而控制墙体裂缝的出现。

一、应用概况

由于砂石垫层在浅层地基处理中比由桩体组成的复合地基更快捷、更价廉，所以在一般中小型建筑中广泛应用。

1、砂垫层置换局部软弱土层。建筑场地地基承载力大部分较高，而局部地基软弱，若使用灰砂桩处理，可能造成整个地基不均匀。这种情况下，一般采用砂垫层置换局部软弱土层，以使局部处理后的地基承载力提高，与整个地基均匀一致，减少基础的不均匀沉降。例如，某4层砖砌体综合楼，建筑平面呈口字形，分东西南北4幢楼，基础为混凝土条基，埋深2m。南楼基础下有一厚1m～2m的锅底形软弱土层，其地基承载力仅100kPa，其他3幢楼基础下为黏土类土，地基承载力为150kPa，由于4幢楼是一个整体，仅有2道沉降缝，为控制不均匀沉降，决定对南楼地基进行处理。采用砂垫层，置换10mm～20mm厚的软弱土层，规定退台，并分层夯填。施工中控制承载力达到160kPa。

2、砂石垫层置换建筑物基础下全部软弱地基的上层部分。当基础下软弱土层的厚度不是很大，但其承载力和地基变形满足不了上部结构荷载的要求时，可用砂石垫层置换软弱土层的上部土层，以提高地基承载力，降低沉降量。例如，某地1～2层房屋基础下遇软弱土层，一般置换300mm砂垫层；3～4层房屋基础下遇软弱土层，一般置换300mm～500mm砂石垫层；5～7层房屋基础下遇软弱土层，一般置换500mm～600mm砂层垫层，具体工程置换厚度及宽度应通过计算确定。

3、砂石垫层置换建筑物基础下部分膨胀土地基。建在膨胀土地基上的多层砌体房屋，为消除膨胀土的胀缩作用，多采用砂石垫层。砂石垫层置换厚度视基础距膨胀土的距离和膨胀土的深浅确定。过去建在膨胀土地带的建筑物，不少墙体开裂，例如一栋3层外廊式教学楼，因直接建在膨胀土地基上而未采取措施，使用数年后虽经3次加固，但最终墙体开裂严重，变成危房。

4、砂石垫层除用在多层建筑浅层地基处理外，还常用在高层建筑的地基处理。建在膨胀土地基上的一些高层建筑，基础采用箱基、筏基者较多，如果膨胀土的厚度不一，且膨胀土下为起伏不平的基岩，即持力层软硬不一，地基不均匀，而且还有膨胀土的胀缩作用，在这种情况下，也常采用砂石垫层作为整个基础底的褥垫层。一些经过这样处理的高层建筑，其地基不均匀变形得到控制，沉降观测都在规范允许范围内郊果良好。

二、存在问题

1、砂石垫层作为地基处理的一种方法，有它的适用范围和适用条件。有些设计人员未做分析比较，更没有认真计算和设计，对施工和沉降观测没有明确要求，以致出现砂石垫层选型不当、处理郊果不好等情况。

2、用砂石垫层处理地基，施工是关键。有些工程砂石垫层施工存在许多质量问题，例如，不当的砂含水量、砂石配合比、夯实或压实密实度；捣实基坑土及侧壁土时不注意保护，任意破坏原状土结构；砂石垫层基坑底不在同一标高时，不按规定做台阶退台等。选用材料方面也存在问题，例如，砂采用细砂，强度不高且不易压实；砂石材料中含泥及杂质较多，使砂石垫层产生不均匀压缩。

三、对砂石垫层设计与施工问题的分析

1、当持力层为软弱土层，且厚度又不很大时，为满足持力层的承载力及变形的要求，砂石垫层是一种较好的地基处理方法。采用砂石垫层，通过垫层的应力扩散作用，减小软弱土层所承受的压力，减少地基沉降量。砂石垫层要有一定的厚度，以防被剪切破坏，而且要有一定的宽度，以防垫层向外侧挤出。砂石垫层的设计主要是决定垫层的厚度和宽度。砂石垫层的厚度，应根据上部荷载通过垫层按扩散角度传至垫层底下软弱土层顶面所承受的土的自重应力和附加应力之和，不应超过该处软弱土层承载力来确定。当砂石垫层周边土质较好时，垫层可以上下同宽，如果土质较差，可适当加宽200mm～300mm，以确保砂垫层的稳定。

2、砂石垫层除可用于置换基础下软弱土层，提高地基承载力和减少建筑物沉降外，还可用于置换基础下部分膨胀土，以减少地基胀缩变形量。这种垫层置换法，配合上部结构整体加强，使上部结构适应地基变形，保证了结构的正常状态。当膨胀土胀缩时，它可以轻微滑动，借以调整基底的不均匀沉降。

3、砂垫层施工时，应使砂含水量控制在8%～12%时为最佳，含水量过低，或使砂浸泡于水中，都不易夯实或辗压密实。砂垫层施工中的关键是将砂夯到设计要求的密实度和强度，常用的加密方法有夯实法、辗压法等。砂垫层的铺设，应在基坑内分层铺设，分层厚度视加压或振动力大小而定，一般为150mm～200mm。铺设砂垫层时，应避免扰动软弱土层表面，否则基坑底土的结构遭到破坏，其强度就会降低。砂石垫层施工时，应先在基坑底铺一层砂垫底，防止坑底软弱土层结构被破坏，并应注意保持坑底侧面土的强度，不要任意扰动，以免垫层受力后向外挤动。有些设计人员不愿采用较厚的砂垫层，认为质量没有保证，即密实度达不到要求。砂石垫层的厚度一般以0.50m～2.00m为宜，上部结构荷载较小时，也可采用0.30m。砂石垫层过厚，则施工不易保证质量，过薄则作用不大。

4、砂、石的材料选择虽然不是很严格，但也有一定要求。砂的选择以中、粗砂为好，一般不宜采用细砂，因为细砂不易压实，强度也不高；石选用级配良好、质地坚硬的碎石或卵石，粒径以20mm～40mm为宜。如果采用细砂，可掺入一定量的碎卵石。砂石垫层不得采用含泥量超过5%或含有杂质的砂石料，且不得含有大块石，否则将使砂石垫层产生自身不均匀压缩，削弱其应发挥的作用。

作者简介：朱智（1978-），辽宁沈阳人，就职于沈阳万科房地产开发有限公司，经理助理，研究方向：建筑学。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。