閆帥

【摘 要】用振動碾壓機對開挖出的天然戈壁砂石（碎石土）進行分層碾壓，以提高它的密實度、強度和穩(wěn)定性，用來作為對軟弱土地基進行加固的有效技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、路橋、土壩、水渠、水庫等工程中。

【關(guān)鍵詞】碎石土；軟弱土地基；振動碾壓

在工程建設(shè)中，對于軟弱土地基的處理方法有很多種，其中之一就是用碎石土作為回填地基材料，這對新疆地域內(nèi)的建設(shè)工程來說，當(dāng)遇到軟弱土地基時，不失為一種因地制宜、就地取材的好辦法，因為新疆地大物博，有的是戈壁沙灘。2007年我們在對某住宅小區(qū)作地勘工作時就遇到了較大面積的軟弱土地基，該住宅小區(qū)占地約18000m2，擬建8幢6層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓。由于該建設(shè)場地為山前沖洪積扇與山前沖洪積平原的交界處，其土質(zhì)以粘質(zhì)粉土為主，土層厚約3.5m，屬壓縮性較大的軟弱土地基。若采用換土壓實法，工程量大，且工期較長；若采用強夯法，則會對距現(xiàn)場僅7.5m遠的既有12層住宅樓安全造成嚴(yán)重威脅。經(jīng)再三分析、比選后，決定采用挖去1m厚原土層，以碎石土作為回填地基材料，整平后用振動碾壓機分層碾壓至設(shè)計要求的干密度和承載力標(biāo)準(zhǔn)值后，作為擬建住宅樓的地基。應(yīng)用此法后，該住宅小區(qū)8幢住宅樓均順利竣工，按期交付使用，至今未發(fā)生任何工程質(zhì)量問題。

1 碎石土的物理力學(xué)性質(zhì)

新疆地區(qū)大部分土層屬西北戈壁沙灘，沙漠和戈壁土層較多，而戈壁土又多為正常固結(jié)的砂石混合體，具有良好的顆粒級配，一般均處于中密—密實狀態(tài)，其天然密度為2.19～2.26g/cm3，天然干密度為2.15～2.20g/cm3，天然含水量僅為1.6～1.9%，內(nèi)磨擦角為40°，變形模量為56.5MPa，通過對50組天然戈壁作篩分試驗，得到其不均勻系數(shù)Cu>10，說明天然戈壁土具有較高的抗壓強度和抗剪切強度。

2 碎石土的壓實機理

當(dāng)天然戈壁土被挖出后，其結(jié)構(gòu)遭到破壞，而作為地基回填材料的碎石土（戈壁土），如要滿足上部建筑物對地基變形和抗壓強度的要求，就必須具有足夠的密實度，所以就必須采用分層碾壓的方法來提高其密實度和強度，降低其透水性和壓縮性。筆者通過對50組挖出的天然戈壁土作擊實試驗，經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計后得出其最大干密度為2.34g/cm3，最優(yōu)含水量為4.98%；又根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）確定碎石土的壓實系數(shù)為不小于0.94，現(xiàn)場控制干密度為不小于2.20g/cm3。碎石土作為粗骨料回填土，其中大于2mm的骨架顆粒在激振力作用下，重新排列，構(gòu)成新的骨架，其穩(wěn)定性與激振力、外部靜荷載以及碎石土本身的自重應(yīng)力有關(guān)：激振力、外部靜荷載越大，產(chǎn)生的附加應(yīng)力也越大，骨架就越穩(wěn)定，因此，當(dāng)戈壁土墊層有一定厚度時，其下部土層在自重應(yīng)力作用下，組成骨架的顆粒在一定程度上會趨于穩(wěn)定，而小于2mm的細顆粒土，則主要起充填空隙和增加碎石土密實度的作用。但是，這種細顆粒土對含水量的要求較高：當(dāng)含水量較低時，土粒周圍的結(jié)合水膜很薄，使顆粒之間具有很大的分子引力，阻止顆粒移動，充填效果就差，擊實就較困難；當(dāng)含水量增加很多，以致土粒周圍出現(xiàn)多余的自由水時，空隙中過多的自由水勢必在擊實或碾壓時會阻止土粒的靠攏，使充填效果反而下降，出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。只有當(dāng)含水量適當(dāng)增大至土粒周圍出現(xiàn)弱結(jié)合水時，水膜變厚些，使土粒之間的分子引力減弱，使土粒易于移動，充填效果變好，擊實或碾壓就會收到最佳效果，此時的含水量就叫最優(yōu)含水量。

通過上述對碎石土作的擊實試驗，說明：用碎石土回填軟弱地基的各項指標(biāo)，完全可以滿足上部建筑結(jié)構(gòu)對地基變形和強度的要求。

3 碎石土墊層的施工工藝

碎石土（戈壁土）作為墊層加固軟弱土地基的工藝流程是：先用挖土機挖去0.9m原土，用推土機清理基底、推去表層浮土，再用平路機整平，然后用自重12t、激振力為30kN的振動碾壓機分層碾壓，其有效加固深度為1m左右。考慮到實際操作時不可能達到滿負荷，故設(shè)計虛鋪厚度控制在0.5～0.6m，然后分兩次灑水，控制其含水量在2～5%之間，保證碎石土浸潤均勻；碾壓遍數(shù)控制在8～12遍，牽引速率為2km/h，碾跡搭接寬度約0.4m。分片碾壓時在搭接處應(yīng)放坡，坡面長約2～3m，碾跡重疊4～5m，碾壓完畢，用現(xiàn)場大密度試驗儀檢驗壓實效果，達不到現(xiàn)場控制干密度2.2g/cm3時，必須補碾至達到要求。

4 結(jié)束語

碎石土（戈壁土）作為回填地基材料，在對軟弱土地基加固技術(shù)方面，特別是對多層建筑的淺基礎(chǔ)，具有較明顯的優(yōu)勢：

4.1 能較大地提高地基承載力

眾所周知，地基中的剪切破壞，多是從基礎(chǔ)底面開始，并隨著地基土應(yīng)力的增加向縱深發(fā)展。碎石土抗壓和抗剪強度高，可有效避免地基土的剪切破壞。

4.2 能減少地基土的沉降量

當(dāng)密實的碎石土取代軟弱土層后，基礎(chǔ)下淺層地基的沉降量及側(cè)向變形引起的附加沉降量都將大大減少；同時，碎石土對應(yīng)力的擴散作用，可減少上部結(jié)構(gòu)對下臥土層的壓力，相應(yīng)也就減少了下臥層的沉降量。

4.3 可加速軟土層的排水固結(jié)作用

碎石土墊層提供了基底下的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，避免了地基土的塑性破壞；同時可加速軟土層的固結(jié)，提高其承載力。

4.4 取材方便，經(jīng)濟合理

實踐證明，碎石土回填軟弱土地基，尤其在新疆地區(qū)，因其可就地取材，經(jīng)濟合理，施工技術(shù)又易于掌握，只要控制好碎石土的最優(yōu)含水量、每層虛鋪厚度和碾壓遍數(shù)，其壓實效果完全能滿足設(shè)計要求，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、路橋、土壩、水渠、水庫等工程中。

[責(zé)任編輯：鄧麗麗]