石強(qiáng)

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海南 ?？?571700）

回填土地基承載力較弱，且土體固潔時間長，固潔后強(qiáng)度也難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可通過級配砂石換填的方法解決。將一定深度的回填土地基挖除，然后，分層換填上強(qiáng)度較大的級配砂石，并配合以重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯、振動壓實(shí)等方法，從而提高地基的整體承載能力。

1 工程概況

本工程為一個4層實(shí)驗(yàn)室。框架結(jié)構(gòu)，坡屋面，檐口高16.2m，屋頂高18.6m，U型平面布置，建筑占地面積約730m2。

建筑場地自然條件：50年重現(xiàn)期風(fēng)壓=0.7kN／m2，地面粗糙度B類。地震荷載：抗震設(shè)防烈度7度（0.1g），二組，場地類別Ⅱ類，抗震等級：三級?；A(chǔ)設(shè)計(jì)等級：丙級。

2 場地條件

擬建場地地勢呈南高北低，標(biāo)高為63～67m，高差較大。場地平整前經(jīng)地質(zhì)勘察后，地層自上而下依次為：

①素填土，分布于整個場地，主要由黏性土及砂組成，欠固結(jié)，欠壓密。層頂標(biāo)高為64.66～70.85m，層底埋深為0.60～1.30m，層厚為0.60～1.30m。承載力90kPa

②層粘性土，分布于整個場地，局部夾有未完全風(fēng)化的花崗巖硬塊，屬于花崗巖風(fēng)化殘積土。層頂標(biāo)高為63.81～70.25m，層底埋深為4.40～10.20m，層厚為3.50～9.10m。承載力160kPa

③層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，下伏于整個場地，巖石破碎，巖芯呈碎塊狀，層頂標(biāo)高為59.91～63.18m，層底埋深為5.00～11.50m，層厚為0.50～1.70m。承載力350kPa。

④層中風(fēng)化花崗巖，下伏于整個場地，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石較完整，裂隙稍發(fā)育，錘擊聲脆，巖芯呈短柱狀，層頂標(biāo)高為58.92～62.48m，未揭穿，最大揭露厚度5.30m。承載力2000kPa?？辈炱陂g場地各孔均未遇見地下水。

3 地基處理方案

擬建場地地勢呈南高北低，標(biāo)高為63～67m，高差較大。設(shè)計(jì)±0.000的絕對標(biāo)高為68.45m，經(jīng)土方回填至標(biāo)高68.00m。場區(qū)填土厚度為1～5m，不均勻分布?；靥钣猛辆鶃碜詧龅刂苓呴_挖的原狀黏性土，在回填過程中分層回填、分層壓實(shí)。

該項(xiàng)目基礎(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深1650mm/1950mm，設(shè)計(jì)地基承載力180kPa。根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)埋深，可知基礎(chǔ)均坐落在回填土上，雖在場地回填過程中均分層回填及分層壓實(shí)，但地基承載力也無法滿足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行地基處理。本項(xiàng)目采取級配砂石換填的方案處理。

為了提高地基承載力和剛度的均勻性，減少不均勻沉降，根據(jù)下臥層的走勢，基礎(chǔ)底標(biāo)高及換填地基頂標(biāo)高均按南高北低原則確定。綜合考慮原地勢、建筑平面布置、基礎(chǔ)位置回填土厚度、工期、造價、施工難易程度等，將場地分成7塊區(qū)域。每塊區(qū)域開挖換填深度不一致。詳見圖1。土方開挖按1:0.75放坡。根據(jù)各基礎(chǔ)埋深，分層回填，分層碾壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高。換填地基每層壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，鋪填上層。換填地基施工完成后，進(jìn)行現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)確定其承載力，需滿足設(shè)計(jì)要求。

4 級配砂石換填地基的要點(diǎn)分析及施工質(zhì)量控制

該項(xiàng)目地基換填采用級配砂石換填的方案，要弄清換填地基施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，首先，要清楚砂石換填的適用范圍及作用。

圖1 場地開挖平面布置

4．1 適用范圍。

級配砂石換填地基主要是采用砂與礫石（碎石）混合為原材料，替換①原承載力較差的如飽和、非飽和軟弱土或水下黃土地基。②小河、水塘、溝等的局部地基③深度在3m以內(nèi)的軟弱、透水性強(qiáng)的土層地基。不適用在①地下水位較高且流量大、流速快的地基。②加固濕陷性黃土地基和滲透系數(shù)小的黏土地基。③大面積堆載、密集基礎(chǔ)和動力基礎(chǔ)的軟土地基。還需注意級配砂石換填厚度應(yīng)控制在0.5～2.5m。如換填厚度小于0.5m，則難以發(fā)揮作用。如超過2.5m，則施工造價增加，施工難度也增大。綜合以上使用范圍，該項(xiàng)目選用級配砂石換填地基是合理的。

4．2 級配砂石換填地基的作用。

（1）提高淺層地基的承載力。地基中的剪切應(yīng)力作用在基礎(chǔ)底面下的邊角，并隨著荷載增加，逐漸向地基深處延伸。所以，基礎(chǔ)底面下淺層地基換成強(qiáng)度大的砂石材料，可以降低剪切應(yīng)力的破壞，提高地基的承載力。

（2）加速地基的排水固潔。級配砂石地基透水性大，在地基受到壓應(yīng)力后可形成較好的排水效果，使下層孔隙水壓力消散。同時，還可以加快換填地基下土層的固潔，提高土層強(qiáng)度。

（3）減少基礎(chǔ)沉降。軟土地基的沉降量在基礎(chǔ)整體沉降量中占比較大，且土體的側(cè)向變形也是導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降量加大的主要原因。因此，通過級配砂石換填淺層軟土，可以降低基礎(chǔ)的整體沉降量。

4．3 施工質(zhì)量控制

（1）材料質(zhì)量要求。砂石墊層原材料要有良好的級配率，在振動壓實(shí)時能有效的密實(shí)。選用顆粒級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中粗砂。砂中有機(jī)質(zhì)與含泥量均要小于5%，并嚴(yán)格控制粉砂含量。碎石粒徑小于50mm，含泥量、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)含量小于5%。

（2）砂石配比要求。砂石配比以能滿足設(shè)計(jì)壓實(shí)系數(shù)為基礎(chǔ)。有條件的地方可以根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定。無條件的可在施工現(xiàn)場按砂石3:7比例進(jìn)行預(yù)壓實(shí)，達(dá)設(shè)計(jì)要求后根據(jù)實(shí)際配比量進(jìn)行大面積施工。砂石混合料必須拌和均勻，沒有粗細(xì)顆粒離析現(xiàn)象。

（3）含水量要求。嚴(yán)格控制級配砂石的含水量，含水量過低、過大效果碾壓效果均不好。以濕潤到飽和狀態(tài)時效果最好?？稍诖_定砂石配比時一同確定含水量。

（4）級配砂石的碾壓要求。施工過程中嚴(yán)格按分層鋪攤，分層壓實(shí)。每層砂石厚度控制在15～20cm，不大于30cm。換填地基底部如深度不同時（本項(xiàng)目），基土面應(yīng)挖成踏步或斜坡型，搭接處應(yīng)注意壓實(shí)。施工按先深后淺的順序進(jìn)行。碾壓過程如發(fā)現(xiàn)砂窩或碎石成堆現(xiàn)象，應(yīng)將該處砂或碎石挖出，填入級配好的砂石。在鋪攤級配砂石及在碾壓過程中，根據(jù)其干濕程度和氣候條件，適當(dāng)灑水，以保持級配砂石的最佳含水量。碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場確定。

（5）質(zhì)量檢驗(yàn)要求。換填地基施工質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)分層進(jìn)行，在每層壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后才進(jìn)行下一層鋪攤。整體換填地基施工完后，應(yīng)委托具有地基檢測資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測，確保換填地基承載力達(dá)設(shè)計(jì)要求?？刹捎矛F(xiàn)場靜載試驗(yàn)，也可采用灌砂法、灌水法進(jìn)行壓實(shí)系數(shù)的檢測。

（6）沉降觀測要求。在主體結(jié)構(gòu)出地面后，應(yīng)及時設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。觀測點(diǎn)、觀測時間按設(shè)計(jì)要求。一般可在設(shè)置觀測點(diǎn)后進(jìn)行第一次觀測，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以后每增加一層觀測一次。項(xiàng)目竣工后第一年觀測4次，第二年2次，第三年后每年1次，直至沉降穩(wěn)定。

5 結(jié)語

級配砂石換填地基適用于處理3m以內(nèi)的軟弱地基，不僅施工工藝簡便，原材料也容易獲得，施工造價相對較低。但在施工過程中，應(yīng)根據(jù)施工工藝的特點(diǎn)和施工過程中的技術(shù)難點(diǎn)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。