石粉换填垫层地基处理法在银川的首次应用探讨

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【摘 要】在软弱地基的浅层处理时，换填垫层法以其经济、安全、施工方便等优点被广泛采用。但随着河流相的砂石垫层材料的大量使用，其资源日益紧张，价格不断上扬，影响了垫层法的应用。为解决这一矛盾，我院大胆采用通常被认为是废弃物的石粉料作为垫层材料，并将其成功运用到工程建设中。在此，笔者从工程实践出发，利用我院已成功实施的部分工程项目资料，从施工、检测、监测过程入手，通过本文阐述石粉换填垫层法的实施过程及所取得的收获，进一步说明石粉换填垫层法在工程造价、承载力等方面所体现的优势，以期推广使用石粉料，变废为宝。

【关键词】石粉；换填垫层法；地基处理；应用

1. 前言

近些年来，我国大力发展基础设施建设，特别是国家西部大开发政策的实施，对宁夏基础设施建设的飞速发展提供了难得的机遇，大量地基处理技术在拟建建筑物的施工中得到了广泛运用。在软弱地基的浅层处理时，换填垫层法以其经济、安全、施工方便等优点被首先采用。过去垫层材料以河流相的中、粗砂和碎石为主（简称砂夹石），垫层承载力为200KPa左右。近年来，由于垫层材料日益紧张，价格不断上扬，影响了垫层法的应用。为解决这一矛盾，同时也是响应国家行业标准《建筑地基处理技术规范》总则第1.0.3条规定[1]“地基处理除应满足工程设计要求外，尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源等”之原则，为此我院选择了采石场中通常被认为是废料的石粉作为垫层材料，成功地设计、使用了石粉垫层，不仅降低了工程造价，而且使垫层的承载力提高到250KPa以上，取得了明显的社会效益和经济效益。

2. 工程概况

（1） 银川市满春康居工程是银川市2004年安居工程的一个重要组成部分，由银川市康居办（以下简称甲方）承建。小区拟建物为10栋6层砖混结构条形基础住宅楼，要求地基承载力fak=180～200KPa。该场区处于黄河冲积平原之Ⅱ级阶地前缘，场区地层自上而下分别为粘性素填土层（厚约3.0米）、第四系冲积粉质粘土、粉土层和粉细砂层，其中中密状粉细砂层埋深在-8.0米左右。外地来宁的某勘察单位在对场区进行勘察后，认为表层素填土的承载力为fak=90KPa，粉质粘土、粉土的承载力为fak=100KPa，不能满足设计要求，建议采用粉体喷射搅拌桩复合地基，处理深度在8.0米左右。

（2） 经甲方预算，该基础方案的造价较高，工期也不能满足要求，即于2004年11月委托我院对场区工程地质条件进行重新评价，提出质量好、造价低、工期短的地基基础方案，并希望在地基处理的过程中提供全方位服务。

（3） 根据甲方要求，我院于当月底提交了《银川市满春康居工程补充岩土工程勘察报告》，报告中将表层地基土（素填土）的承载力特征值fak由原来的90KPa 提高至110KPa，并建议以本层为下卧层，制作砂夹石垫层人工地基。

（4）甲方按砂夹石20元/m3的价格预算，新方案比原方案节省工程造价150万元，提前工期一个多月，但是由于河砂的过度开采利用，造成材料紧缺，在这种情况下，我院根据银川市白云房地产开发公司长城路住宅楼工程的地基处理经验，大胆提出采用价格低的石粉（10元/m3左右）代替中、粗砂，制作石粉垫层。

3. 石粉垫层施工与检测方案

为有效地指导石粉垫层施工，我院对石粉的性质进行了认真研究，提出了石粉垫层的施工与检测方案。

3.1 石粉的工程地质性质研究[2]。

（1）石粉，又称石渣、石屑、人造砂，是采石场中筛选碎石后的细粒废弃物，其粒径一般在≤5mm，以往在采石场中堆积如山，用处不大。在银川地区，石粉的母岩一般为石英岩、砂岩，石粉的成分以长石、石英为主，含少量角闪石、黑云母等暗色矿物，石粉颗粒新鲜，呈棱角状，级配良好，其性质接近于砂。

（2）另外，我们取得了大量石粉试样，进行石粉及石粉垫层的物理力学试验，主要包括颗粒分析、击实试验、天然休止角测定、以及不同夯填度下的平板静力载荷试验、重型动力触探试验，并建立相关经验公式。

3.2 编写石粉垫层施工指导手册。

为确保石粉垫层的顺利施工，我们先在小区中3号楼基坑内小范围进行现场制作和测试，通过几次试验，取得了成功，在此基础上，我院编写了《银川市满春康居工程石粉垫层施工细则》，对基坑开挖方法、石粉含水量、石粉垫层每层虚铺厚度、夯填度以及出现意外情况如何处理等具体操作方法做出了明确的要求和说明。

3.3 确定垫层施工质量的检测方法。

3.3.1 按一定的网格布置检测点，分层进行。

3.3.2 采用环刀法、贯入仪、重型动力触探试验检测。并通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。

3.3.3 竣工验收时采用平板静力载荷试验检测垫层的承载力，为满足工期要求，也可采用旁压试验和动力触探试验相结合的办法进行承载力评价。

4. 石粉垫层检测及监测结果

（1）甲方按照我院提出的施工方法于2005年3月下旬全面展开施工，同时我院进行现场检测并及时处理有关问题，至2005年4月中旬，满春康居工程所有楼座石粉垫层施工全部结束，并通过测试验收。结果表明，石粉垫层的地基承载力（fak）多数在250KPa以上，压缩模量（Es）在20MPa以上，远远超过设计要求，并且比使用中、粗砂垫层材料节省50多万元。

（2）2005年底满春康居小区完全采用石粉垫层人工地基的10个楼座主体全部结束，经跟踪检监测，沉降及不均匀沉降数据均满足设计要求，小区建设顺利完成。

5. 本工程的几点收获

5.1 经济效益。

本工程为银川市康居办节省造价150多万元，为我院创造产值10万余元。

5.2 社会效益。

我院通过本工程的服务，为康居工程做出了贡献，得到了社会的赞誉，并为我院开拓了勘察市场。

本工程石粉垫层的成功实践，为石粉垫层的推广应用打下了基础，到目前为止，我院已指导完成石粉垫层处理软弱地基工程20余个，加固地基面积超过5万平方米，加固效果良好。

5.3 技术成果

（1）成功地制作了高强度低压缩性的石粉垫层，填补了石粉利用上的一项空白。

（2）得到了石粉垫层的施工工艺及测试经验，为石粉垫层的推广提供了保障措施。

6. 结语

（1）通过石粉垫层在20余个工程中的应用，取得了成功，获得了点滴经验。

（2）通过应用发现，石粉垫层的承载能力可超过传统砂垫层的承载力，从某种意义上讲，是对规范的突破。

（3）为更好地开发和利用石粉垫层，我院目前正在进行深入地研究。

（4）在我区的地基处理技术领域带头创新，变废为宝，与国家行业标准精神保持一致，创建节约型社会做出一点贡献。

参考文献

[1] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2002《建筑地基处理技术规范》.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 林宗元主编.简明岩土工程勘察设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2003：54-55

[文章编号]1619-2737（2013）11-14-04

[作者简介]杨志锐（1972- ），男，汉族，籍贯：宁夏银川市人，学历：学士学位，职称：工程师。1997年毕业于华北水利水电学院，现主要从事岩土工程勘察、检测、监测、施工和研究工作。