砂石垫层法在地基处理中的设计与应用.pdf

1前言

50年代中期至今，在建筑、公路、铁路、水利及市政工程中，用砂石换土垫层处理软

土地基较为广泛，砂石垫层是一种直接用一定比例的砂石直接置换地基持力层软弱土的处理方法，施工

时将基底下一定深度的软弱土挖除，分层回填砂、碎石等强度较大的材料，并加以夯实振密，由于以下

原因，砂石垫层的承载力比原来的软弱地基高：（1）用于置换软弱土层的砂石等材料，其抗剪强度指标

较高；（2）垫层的压缩性较低，即压缩模量较大，故可减少沉降量；（3）砂石垫层的透水性较大，可以

成为下卧饱和软土的排水面，使软土上部的孔隙水压力消散，从而加速软土的固结和软土抗剪强度的提

高。此外砂石垫层可以防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用，在季节性土地区，砂石一般没有冻胀性；

而用砂石垫层置换膨胀土，可以有效的避免土的胀缩，但是，砂石垫层不宜用于处理湿陷性黄土地基，

因为砂石垫层的良好透水性反而容易引起黄土产生湿陷。大量工程实践证明，砂石材料经过压实换填后

可以有效提高地基承载力，减少沉降量、加速软土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩等作用，

在换填材料丰富、土层勘察明确的地区，砂石换填软弱地基的施工方法具有施工简便、成本低、工期短、

受天气影响小等特点，是当前地基处理技术中比较经济可行和常用的方法之一。

2工程概况

某小区地下车库工程，建筑面积5500平方米，条形基础，剪力墙结构，长度72米，宽度76米，拟

建场地属于河流侵蚀堆积地貌，地势平坦，原为耕作地，勘察结果显示：场地地基土主要以第四纪沼泽

沉积淤泥质土为主，上部覆盖少量素填土。第一层素填土，第二层填土呈松散、流塑、软塑状，地基土

具有高压缩性，承载力低，属于地基软弱土，不宜作为建筑、构筑物的持力层，而第三层中粗砂，第四

层粉质粘土以下的土层呈硬塑状，具有低压缩性，承载力高的特点，是勘察场地内建筑、构筑物良好的

持力层，换填部分软弱土可以有效的提高地基的承载力从而达到设计要求，该工程原设计为换填3：7灰

土，但是由于基坑开挖时间过长，导致该部分灰土换填施工处于雨季施工，施工无法正常进行，故调整

回填材料，将3：7灰土回填变为3：7砂石回填。

3砂石垫层的设计计算

根据设计要求，处理后的地基承载力特征值必须达到150kpa。采用钢筋混凝土条形基础，作用在基础

顶面的荷载Fk=200KN/m，基础宽度1.20m，埋深1.3m。

3.1砂石垫层厚度的确定

垫层厚度一般根据垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于相应截面软弱土的承载力设计值

确定。即：

p+p≤f。

czzaz

式中：f——基层底面处软弱土层的承载力设计值，kpa；

z

p——垫层底面处土的自重应力，kpa；

cz

p——垫层底面处土的附加应力，kpa。

z

根据《施工手册》对于条形基础p=【（p-p）b】/（b+2Ztan），

zc

假设垫层厚度Z=1.0m，压力扩散角θ取值如下：

中砂、粗砂、砾砂、

粘性土和粉土

z/b圆砾、角砾、卵石、灰土

（8＜Ip＜14）

碎石

0.25206

30

＞0.53023

oo