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【摘要】：随着现代化建设进程的加快，中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高，对地基提出更高的要求。 人们常将不断满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地基。软弱地基通常要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理，级配砂石在地基处理应用十分广泛详细的阐述了包括换填级配砂石垫层法适用范围、级配砂石的实验选择、级配砂石换填处理的施工步骤、换填处理中常出现的工程问题及工程问题产生的原因。
【关键词】：地基处理; 级配砂石；砂连石；地基处理，换填施工，地基承载力
一、换填法的适用范围
换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基及不均匀地基。当在建筑物范围内上层软弱土较薄时,则可采用全部置换处理。对于处理范围内存在的松填土、暗沟、暗塘、废坑、废井、墓穴或拆除旧基础后的坑穴,保持建筑物地基整体变形均匀是换填垫层法处理地基应遵循的基本原则。
当采用换填垫层法进行地基处理时,应根据建筑物体形、结构特点、荷载性质和量级、场地岩土工程条件及周围环境,并结合施工机械设备与当地材料的来源等进行综合分析,合理进行换填设计,选择适宜的换填材料和相应的施工方法,保证技术先进,经济合理。
二、地基处理换填法的积极作用
在目前的建筑施工中，地基处理换填法的应用比较广泛，满足了建筑施工对地基强度和承载力的要求，起到了一定的积极作用。地基处理换填法的积极作用主要表现在以下几个方面：
（1）?提高了地基土层的承载力采用地基处理换填法技术，最直接的作用就是提高了地基土层的承载力，使地基土层的强度获得了较大程度的提升，改变了原有软土层的土层结构和特性，保证了地基土层的承载力达到地基施工标准要求，满足地基施工的需要，保证施工质量。
（2）?减少了建筑物的沉降量应用了地基处理换填法后，软土层得到了更换，使地基土层结构发生了改变，有效的减少了建筑物的沉降量，保证了建筑物的沉降量能够满足施工标准的要求，保证了建筑物的稳定，使建筑物的地基更加牢固，从而延长建筑物的寿命。
（3）防止了冰冻损伤地基采用了地基处理换填法，将软土层清除以后，后填入的砂石层保证了降水可以从砂石空隙中快速流走，使地基中的含水量保持在较低的水平，这样可以有效防止冬季地基因含水过多而发生冰冻损伤，有效保护了地基在冬季的安全。
（4）增加了湿陷型黄土层密实程度对于湿陷型黄土层来讲，应用地基处理换填法后取得的效果较理想。经过换土，地基表面的湿陷型黄土层被更换为灰土层，有效的消除了地基表面的变形量，使地基土层的密实程度显著增加，保证了地基土层的承载力和强度达到规定要求。
（5）施工过程对自然环境影响较小地基处理换填法从根本上讲只是需要更换地基表面土层，整个施工过程中的主要工序就是换土和表面震荡，因此在施工过程中不会造成水质污染和大气污染，唯一的影响就是会产生振动波，但是这种振动波在施工场所来讲是再正常不过的了。所以，地基处理换填法对自然环境的影响较小，属于环保的施工方法。
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三、级配砂石换填
1.级配砂石
级配砂石(Gradedsand)是指砂子或石子的粒度（颗粒大小）按一定的比例混合后用来做基础或其他用途的混合材料，它的配比是根据具体的工程设计不同而有所差别。如设计未指明可以参照定额。规范规定砂石垫层宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾和杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm的部分不超过总重的9%）时，应掺入不少于总重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对于湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。作为地基处理的级配砂石换填垫层，需根据不同建筑物基础设计承载力、上部荷载和建筑物重要性的要求选择。
换填级配砂石包括天然级配和人工级配，天然级配砂石既连砂石；人工级配配合比可根据实验室测算，常用级配砂石垫层有纯砂垫层、石子砂子7:3、石子砂子3:7等。级配砂石需要在实验室将石子和砂子各自的级配测出来，然后把砂石按照常用级配砂石垫层比例配制,在相同条件下取样本做实验，在静载实验合格的情况下密度最大的一组就是优选的一组，当然实验室有条件的也可以多设置几组石砂配比样本进行配比实验并取密度最大承载力最高的一组。换填垫层材料按施工配合比换填施工完成后还需要做静载实验，实验需要满足设计承载力等相关要求。例如某两组级配碎石施工配合比为碎石:天然砂:水=9.0:5.0:3.0，
配合比A要求颗粒最大直径不大于50mm，该配合比有利于实现更可靠的压实度，同时为了防止冻胀和湿软控制小于0.5mm细料含量和塑性指数；配合比B粒径控制25mm可能较大粒径有大于50mm存在，适用于要求不高的换填地基处理。
2.换填垫层法的适用范围
换填级配砂石垫层的适用范围应依据建筑结构类型和荷载特点并需满足材料强度、压力扩散、密度、渗透、耐久、稳定、价格、施工等的要求。该地基处理方法主要适用于浅层软弱地基及浅层不均与地基的换填处理，常用范围包括：淤泥及淤泥质土层、建筑垃圾及杂填土层、暗沟及废弃井坑、墓穴、低洼地域，还可以用于湿陷性黄土季节性冻土，换填深度一般不易超过3m。常用建筑类型为中小型多层建筑，局部小范围换填也可以用于高层建筑。
3.换填级配砂石垫层作用
换填级配砂石一定厚度可减小垫层下天然地基附加应力，减小基础沉降量；经软弱土层换填为较密实砂石材料后，可提高基础的承载能力提高基础稳定性能；砂石垫层因其较高的透水性能及时排除周围软弱土层中水分加速软弱土固结；对于湿陷性黄土及东冻胀土,换填处理后可消除湿陷和冻胀。
4.换填级配砂石垫层施工
1）施工前:级配砂石颗粒级配良好；砂石材料杂质满足规范要求；有排水要求时泥沙含量小于3%；碎石卵石直径易控制在20～50mm不易过大；换填基槽周围设置标高尺以便控制分层换填厚度；基坑需做好排水措施，易采取四周排水沟排水，集水坑中积水及时使用水泵排出;组织相关单位验收基坑。
2）施工操作步骤:检验级配砂石质量合格→分层铺砌级配砂石→洒水→碾压夯实至设计要求密实度→施工至设计标高找平并夯实至设计要求。
①以上操作步骤中,分层厚度不易大于30cm一般取20cm，碾压易采用10T左右的压路机碾压；有高差处可设置踏步和斜坡形状（斜坡水平长度不小于1m）,
接搓处夯实比其他位置要求适当提高，按照先深后浅的方式施工；
②铺砌完砂石垫层并且在碾压之前需保证级配砂石最佳含水量，根据相关干湿程度和气候条件，一般含水量控制在8%～l2%；
③夯实或碾压的遍数，由现场试验确定，并需分层夯实分层找平。用水夯或蛙式打夯机时，应保持落距为400～500mm，要一夯压半夯，行行相接，全面夯实，一般不少于3遍。采用压路机往复碾压，一般碾压不少于4遍，其轮距搭接不小于50cm。边缘和转角处应用人工或蛙式打夯机补夯密实；
④施工完成后验收符合设计和相关规范法律法规要求；施工时应分层找平，夯压密实，并应设置纯砂检查点，用200cm3的环刀取样；测定干砂的质量密度。下层密实度合格后，方可进行上层施工。用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度进行检查，小于试验所确定的贯入度为合格。顶层施工后，需拉线找平。
3）施工过程中常出现的问题需引起注意：若大面积下沉主要原因是分层铺筑过厚,碾压不实，洒水不足；若局部下沉主要原因是边缘转角夯实不足接搓处理不当，夯实遗漏；级配不良处砂窝、石堆需及时换砂处理。
论文作者:刘天博,苗昆鹏,孙振东
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/12/4
标签：地基论文; 砂石论文; 土层论文; 建筑物论文; 承载力论文; 夯实论文; 密实论文; 《防护工程》2019年15期论文;