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摘要：在近海工程地坪建设中，常会遇到自身压缩系数低且含水量大的软弱土层，其施工技术难度大，且地基使用中易出现塌陷等情况。对此，笔者总结了软弱土地基中碎石垫层的作用，提出了各阶段的施工要点，并阐述了不同厚度碎石垫层的使用效果。
关键词：碎石垫层；近海工程；地坪；软弱土层
碎石垫层具有降低沉降量与加速地基排水固结等作用，适用于近海工程地坪下软弱土地基建设。但在实践中，为确保整体施工质量，还需进一步明确国家规范与建筑工艺等相关要求，为地坪下地基处理提供价值参照。同时应注意：碎石垫层厚度不同，地基处理效果也存在差异。
一、软弱土地基中的碎石垫层作用
1.增强地面承载力
在软弱土地基的底部，易出现不断放大的剪切破坏，地基底部承受压力与地基承受压力成正比，剪切力破坏程度也会随之所承受的压力增大而加强，并逐渐向地基内部与表面扩展，地基整体稳定性随之降低。尤其是地基浅层软弱土，更易于受到剪切力的破坏，利用碎石替换后，地基承载力将进一步加强。
2.减少沉降量
通过实践总结发现，软弱土地基的沉降量，相比较于其他土层类型的地基要大的多，且浅层沉降占据的比重较大，最终导致地基土体变形，整体稳定性降低。碎石取代软弱土层后，浅层沉降量得以有效减少。
3.加速排水固结
碎石的透水性更强，也是地基垫层不可或缺的材料，替代软弱土层后，相当于设立了排水通道，更利于软弱土层与基础下水分的消除，避免地基变形。与此同时，能够加速土层固结，降低土层塑性破坏，从而提高地基整体强度[1-2]。
4.消除土层膨胀作用
碎石垫层孔隙较大，对土层膨胀有消解作用，这也是传统软弱土层地基不能比拟的。
二、碎石垫层施工要点
1.施工前准备
碎石垫层材料选择注意质量，控制有机杂物混入量。碎石材料含泥量应＜5%，严格控制碎石直径。用于排水固结作用的碎石，其含泥量不能超过3%。碎石材料的采购，不能过于追求成本节约而降低碎石质量，应当严格控制碎石硬度、颗粒不均匀系数与曲率系数等技术参数，确保其能够满足地基压力承载要求。
2.建筑工艺与规范要求
参照地基设计规范要求，应当在密实且与均匀的地基上铺设地坪，针对于淤泥质土等软弱地基，应当综合各种要素，包括土质情况与使用要求等要素，围绕地基设计规范科学处理，确保地基条件符合地坪功能发挥要求。地坪地基处理要求如下；首先是应满足工艺荷载、地坪承载力等要求，以确保地基整体强度。其次是满足沉降量、压缩模量值等变形能力要求，以减少地基沉降量，确保工艺设备高效运行。最后是确定满足建筑刚性与工艺要求的建筑地坪作法，减少各因素对地坪厚度设计作法的影响，除此之外，还包括工期与经济等方面的要求，唯有满足各种要求，才能提高地坪设计作法的可行性。
地坪下地基处理设计规范要求如下；一是使用荷载：要求工业厂房地面荷载按照20或30 KN/m2的工艺要求设计；办公楼地面荷载按照5-10 KN/m2的工艺要求设计；机房地面按照50KN/m2的工艺要求设计。二是地面沉降允许值：通常按结构柱的沉降指标为主，要求总沉降量不超过40mm。从地面倾斜值入手分析，厂房中部、端部沉降差不能超过0.3%，机场跑到不能超过0.15%，露天作业区不能超过3%。三是变形模量值：地基变形模量不同，地坪厚度也存在差异，相对于地基承载力，地基变形模量对地基强度的影响更加敏感。
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3.施工要求
铺垫层前先进行验槽，挖到设计标高后，检查地基下部土质，清理底部软土杂物与淤泥。严格按照先深处后浅处的填铺施工顺序，阶梯搭接处合理采取措施确保紧实度。尤其是分层铺实法应当注重接头捣实。做好碎石垫层压实工作，可选择机械设备压实，碾压次数与铺设厚度根据实际情况而定，下层垫层施工合格后，再进行上层铺设工作。地下水超过基面时，应当合理采取排水措施稳定边坡,避免垫层中混入边坡土，从而影响碎石垫层排水固结等作用发挥[3]。
三、不同厚度碎石垫层使用效果
1.垫层60-250mm厚度
按照重载地面等规范要求，碎石垫层在重载地坪中的应用，土层内碎石深度应＞150mm。碎石垫层刚度与强度大，即使是较薄的碎石垫层，也能够挤进土层内。下卧层土体应当更加紧密，以提高整体强度与刚度。根据建筑工艺要求，重载地坪下卧层土体承载力，应当控制在150-250KPa之间。
2.垫层300-500mm厚度
综合地基处理方式在褥垫层的应用，能够起到增强地基强度的作用。针对于一般软弱土地区，回填土表层质量相对理想。地坪下复合地基，通常采用CFG桩法、水泥土搅拌桩等方法处理，以满足近海工程地坪下软弱土地基施工要求。同时复合地基承载力特征值，应当控制为80-200MPa。
3.垫层500-750mm厚度
500-750mm厚度碎石垫层，多用于埋置较深的淤泥质粘土等部分，并借助水泥土搅拌桩技术实现。在欠固结的填土层或浅层新近回填土处埋置碎石垫层，更利于整体变形与承载能力的提升。碎石层的透水性强，不受地下水影响，骨架结构保持原有工作状态，特征承载力在100-200KPa间，满足变形模量的20-20MPa要求[4]。
4.垫层800-1000mm厚度
可用于底层框架结构办公楼的地坪处理，以拉梁墙基础、桩基结构基础为主，由于荷载不大，对软弱土地基影响较小，多采用1000mm厚碎石垫层方法处理，并由桩基础承台为垫层提供基础。同时在框架结构内以1000mm厚碎石垫层为主，控制矢髙比1/8，可显著提高地基刚度与建设经济性。
5．垫层1000-2500mm厚度
1000-2500mm厚的垫层适用于地面荷载＜3t/m2的地基建设，施工快捷且经济性强。针对于50KN/m2荷载的重载堆场，将以往的表层回填方法替换为2500mm厚碎石垫层方法，并通过碾压夯实，可形成挤密隔水层与加强层，并浮在软弱土层上，确保下卧层软弱土层不被扰动，以此降低固结量，实现沉降量有效控制。
四、结语
本文主要对碎石垫层在近海工程地坪下软弱土地基中的应用展开分析，阐述碎石垫层使用技术要点，总结地基处理工程经验。计算压缩模量、变形模量是否满足设计要求，确保碎石垫层技术优势最大程度发挥。尤其是近海工程地坪下基地建设，应当本着结构状态稳定性等原则展开，以此达到预期设计目的。
参考文献:
[1] 金凯. 振动沉管挤密碎石桩在涵洞软基基础加固中的应用[J]. 住宅与房地产, 2018, No.501(16):224.
[2]曾起召. 真空联合堆载预压在较厚超软弱土地基处理中的应用[J]. 中国水运：下半月, 2017(2):221-223.
[3] 孙丽丽, 刘世杰, 孙志超. 机场工程砂石桩+CFG桩地基处理施工技术应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2017(13):205-206.
[4]马月坤, 刘育民, 左勇志, 等. 工程勘探技术在灰土垫层地基施工质量司法鉴定中的应用[J]. 中国司法鉴定, 2017(2).
论文作者:陈光明,高鹏,金鑫
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/8
标签：地基论文; 碎石论文; 地坪论文; 土层论文; 软弱论文; 厚度论文; 荷载论文; 《防护工程》2019年9期论文;