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阅读 17383 次 级配压实砂石垫层在西安地区的施工及检测方法

摘要:垫层常用于西安地区多层及高层建筑物的地基处理。近年来,随着高层建筑的发展,级配压实砂石垫层在我市得到了广泛应用,本文通过对级配压实砂石垫层的施工及检测方法进行了简单分析...
 
级配压实砂石垫层在西安地区的施工及检测方法
 
⒈概述:
    垫层垫层常用于西安地区多层及高层建筑物的地基处理。近年来,随着高层建筑的发展,级配压实砂石垫层在我市得到了广泛应用。 
   
    级配压实砂石垫层具有较高的强度,变形模量大,比较适宜作为高重建筑物的持力层。同时砂石垫层因施工工艺简单、造价低、工期短、施工期间不受地下水位和气候影响等优点,在我市高重建筑地基处理中占有重要地位。特别在西安高新技术开发区(位于西安市西南郊)和浐灞开发区(位于西安市东郊),两区内高层建筑林立,大量建筑物的地基处理方法合理与否有巨大的经济效益。西安高新技术开发区微地貌单元属皂河古河道游荡区、浐灞开发区微地貌单元属浐灞一级阶地,地基土以砂石或超固结土层为主。该区有大量建筑物采用压实砂石垫层法处理地基,目前已用于24层高层建筑物的地基处理。
 
⒉砂石垫层处理地基的适用条件
    砂石垫层具有较高的强度,能满足高重建筑物荷重大、基底压力高的要求,但是它同其它垫层一样,在附加荷载作用下,软弱下卧层的变形仍是建筑物能否正常使用的关键,因此,砂石垫层的应用原则仍以控制下卧层顶面的应力为标准。
   
    当建筑场地地质条件较好,但基础底面以下土层的强度尚不能满足基底压力要求,或基底以下有厚度不大的软弱土层,而下卧土层为超固结土或中密砂层时,可以充分利用下卧土层的强度,在其上设置一定厚度(1.0~3.0m)的级配砂石垫层,形成人工双层地基。如建筑场地为大厚度软弱土层时,须采用复合地基(CFG桩、振密碎石桩等)加砂石垫层综合处理方案或桩基处理方案,以满足地基强度与变形两方面的要求。

⒊砂石垫层的施工
    ⒊1.砂石料的选择与施工
    砂石垫层不同于砂垫层,它对材料的粒径与配合比有一定的要求,为了达到最大密实度,砂石料的选择与控制非常重要。在工程中通常将5mm粒径作为砾石与砂的界限粒径,本文所述砂、石配合比也按此标准。
    在砂石垫层中,砾石料起骨架作用,中粗砂起填充骨架空隙的作用。显然,砾石的含量必须为主。有关试验结果(1)证明,当粒径大于5mm的颗粒含量为70%时,混合料的干密度可达最大值。如图一所示,所以工程中的砂石比一般都采用3:7比。但是对于重要建筑物,对垫层的强度与变形模量要求较高,因此,对砂石、石料各级粒径的组成有一定要求。表(2)1为不同砂石比与石料粒径组成不同时的最大干密度值,显然砂石比相同,各级石料组成不同,干密度不同,因此,要使砂石垫层达到最大干密度,其填料须满足以下几点:

砂   石   比
各     级     石     料     含     量     (%)
最 大 干 密 度
(g/cm3)
60~40mm
40~20mm
20~5mm
25 : 75
50
30
20
2.26
30 : 70
64
26
10
2.27
50
30
20
2.30
20
56
24
2.22
40 : 60
50
30
20
2.26
20
56
24
2.29
15
25
60
2.26
50 : 50
20
56
24
2.23

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                              表一                             不同砂石含量与干密度关系表
 
    ①砂石填料须级配良好
    不均匀系数Cu≥5
    曲率系数Co=1~3
    ②砾石含量宜取60~70%
    ③最大粒径不超过80mm
    ④含泥量低于3%
   
    3.1.2砂石垫层的施工工艺
    ①基坑的处理
    首先平整基坑,并进行底碾压。如基坑底位于水位以下,需采取降水措施。如基坑地面土层含水量过大,土层为很湿,饱和状态时,重型压实机具地反复碾压将破坏土体结构,或出现“橡皮土”,因此宜先铺垫一层混砾中粗砂或碎砖渣,在其上再人工铺筑1~2层粒径约20cm大卵石,同时用中粗砂灌缝。
   
    ②砂石料的铺镇
    砂石料的铺镇有两种施工方法,一种是将砂石料按设计配合比用装载机翻拌均匀,然后按每层的虚铺厚度计算好用料量,将拌匀的混合料用自卸车运至铺筑场地,在用推土机推平,并进行碾压。另一种施工方法,是将砂石料按设计配合比,先将每层所需用的砂料摊铺平整,再将石料摊铺其上,然后碾压。也可先铺2/3砂料,再铺石料,然后将剩余的砂料铺在料上,用水冲,使上部砂料冲下石料缝隙中,并进行碾压密实。
 
    室内模拟实验结果证明不同施工方法,所获得的最大密实度值相差不大,说明砂石料的铺填工艺对压实效果影响不大,采取那种施工方案,可根据施工的机械设备条件确定。
   
    3.1.3砂石垫层的碾压
    ①碾压机具与砂石料的虚铺厚度。砂石垫层的压实效果与所用机械的压实功能以及砂石料的虚铺厚度有关。表二为我省部分砂石垫层施工工程中,压实机具、压实遍数,砂石料虚铺厚度及承载力对照表。表二显示,压实机具的能量及作功方式不同,对砂石垫层的压实效果也不同。因此,可以根据所施工的设计强度选用压实机具,在压实机具确定的条件下,可通过现场试压确定垫层的虚铺厚度。
   
                                                                         表二

序号
工  程 名 称
压 实 机 具
压 实
遍 数
虚铺厚度
(cm)
承载力
fk(kPa)
变形模量
Es(MPa)
1
省工商行办公楼
15T普通压路机
12
20
800
≥100
2
省中医学院附属院
12T三轮压路机
12
20
500
60
3
省兵工局招待所
12T振动压路机
12
35
≥800
>100
4
省旅游学校
12T振动压路机
12
35
≥800
>100
5
省能源中心住宅楼
10T普通压路机
10
25
600
>100
6
西北水电勘测设计院综合楼
10T普通压路机
12
20
350
>100
7
西安安定大厦
8T普通压路机
12
30
2350
 
8
某研究所试验楼
平板振动器
4
20
200
 
9
西高新E-2通用厂房
15T普通压路机
10
35
250
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    ②砂石料的含水量与压实度的关系
    砂石料与粘性土不同,在较大压力作用下,砂石料为完全干燥或饱和状态时,均能获得大的密实度,而稍湿状态下(即含水量约为2~4%),由于小的毛细压力作用,抵消了一部分压实功能,
使压实度偏低。见图二所示。但砂石料在自然状态下的含水量往往处于较不利含水量范围,因此,砂石垫层施工时最好在饱水状态下碾压能获得最佳压实效果。
 
4.砂石垫层的检测
    4.1.砂石垫层施工质量检测
    砂石垫层的施工质量检测同其它压实地基一样,必须随施工进程分层进行。国家行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ(79-2002)规定了土、灰土、砂垫层施工质量检验方法与数量。砂石垫层的施工检测数量可参照上述《规范》,即对大基坑按50~100m2设一个检测点,对基槽每10~20m设一个检测点,单独柱基不少于一个检测点。但上述《规范》中所列检测方法是针对砂石与土垫层,对压实砂石垫层是不适用的。对砂石垫层的施工质量宜采用砂石垫层的压实系数或动力触探贯入击数来控制。
 
    ①砂石垫层的干密度试验与压实系数
    取工程中使用的砂石料通过室内试验,测出最大密实度。在现场对压实垫层分层测定砂石垫层的干密度。用压实系数DY≥0.98控制施工质量。
    砂石垫层现场实测干密度可采用灌砂法或灌水法。各试验方法与要求,可按国标《土工试验方法标准》GB/T50123-1999中的规定执行。
   
    ②重型(N63.5)动力触探检测
    砂石垫层密实度大,材料的粒径大,因此,须采用重型动力触探检测其强度。在施工过程中可根据设计承载力所对应的贯入击数来控制砂石垫层的压实度。
    重型(N63.5)动力触探的试验方法。标准及贯入击数与承载力关系可按《工业与民用建筑工程地质勘察规范》执行。现场检测厚度一般可按70~100mm一层,每层的最低贯入击数不得小于设计承载力对应的贯入击数。
   
    4.1.2砂石垫层的承载力与变形模量值是否满足设计要求,需通过现场测试确定。用重型(N63.5)动力触探试验可间接确定垫层的承载力。也可通过现场荷载试验确定砂石垫层的承载力与变形模量。
 

5.结论
    5.1.级配压实砂石垫层承载力高,压缩性低,施工工艺简单,在适宜的条件下用于高、重建筑物的地基处理可获得良好的技术、经济、效果。
    5.1.2砂石料的选择、配合比、含水量以及砂石垫层的虚铺厚度与选择合适的碾压机具保证砂石垫层施工质量的重要条件。
    5.1.3砂石垫层的施工质量控制可采用压实系数或重型(N63.5)动力触探贯入击数。砂石垫层的承载力确定可采用重型(N63.5)动力触探或静荷载试验方法。当采用静荷载试验荷载(Q)与沉降(S)关系曲线判定承载力值时,可取相对沉降量S/B=0.005对应的荷载值为承载力基本值。
 
依据标准及参考文献:
(1)陈国潘、张旷成、钟龙辉,试论砂砾压实地基的工程性质、施工方法和质量检测,1988.12。
(2)西安煤矿设计院,陕西省能源中心高层住宅压实地基处理(研究报告),1990.7。
(3)中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002。
 
 
(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:文径 尹维维 编辑  刘真 审核)