砂垫层在地基中的应用
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砂垫层是地基处理中换土垫层法的一种，是将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，再分层夯实，作为地基的持力层。工程实践表明，该方法能就地取材，施工简便，质量易于控制，既能缩短工期，又能降低造价，因此得到普遍的应用。
一、 砂垫层的主要作用
1、提高基础底面以下地基浅层的承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面下边角处开始，随基底压力的增大而逐渐向纵深发展，因此当基底以下浅层范围内可能被剪切破坏的软弱土为强度较大的垫层材料置换后，可以提高承载力。
2、通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下天然土层所承受的压力，减少基础的沉降量。
3、在软土层中由于砂垫层的透水性较好，加速地基的排水固结，结能够有效地缩短沉降稳定时间。
二、砂垫层的适用范围
砂垫层适用于3m以内的软弱、透水性强的粘性土层处理。一般砂垫层的厚度为1～2m。如果厚度小于50cm，砂垫层的作用不明显；如果厚度大于3m，则施工中比较困难，也不经济。
三、砂垫层的设计
砂垫层的设计，主要是决定砂垫层的厚度和宽度。砂垫层的厚度根据垫层的底部的较弱土层的承载力来确定，即当上部荷载通过砂垫层按一定的扩散角传到下卧土层时，下卧土层顶面所受的总压力不应过其容许承载力。
式中Pz――垫层底面处的附加压力设计值（kPa），条形基础可按下式计算 Pz=b（Pk-Pc）/（b+2z・tanθ）
Pcz――垫层底面处的土自重压力值（kPa）
faz――垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）
砂垫层的宽度，一方面要满足应力扩散角的要求，另一方面要防止垫层向两边软土层挤出。常用的经验方法是垫层底部宽度B′按下式确定：
式中 b――基础宽度
z――垫层厚度
θ ――扩散角（当垫层材料为碎石、粗砂或中砂时，扩散角可取30°；对其他较细的材料，扩散角为22°）
四、工程实例
广西博白县食品厂办公楼，楼高四层，长86m，宽12m，承载力设计值160kPa，土的天然重度为18kPa，无地下水， 拟采用条形基础，基础宽度为2m，基础埋深1m。该工程地处一斜山坡上，办公楼东段是山坡，西段是低洼地。根据工程地质勘察报告，地基土为含砂粘性土，地基承载力存在较大差异，办公楼东段约60m地基承载力可达300kPa，而西段约30m承载力只有100kPa，。从勘察报告可知，地基承载力不能满足设计要求。由于承载力局部不能满足设计要求，存在承载力不均匀，且该工程周边没有建筑物等障碍物，可以较好地进行放坡施工，所以优先考虑采用砂垫层进行处理。拟采用2.5m 厚的砂垫层进行处理。由于场地东边地段承载力较高，考虑到局部处理不均匀沉降对工程的影响，所以对整栋办公楼地基进行砂垫层处理，办公楼东段拟采用1.0m厚砂垫层处理。
（一）砂垫层设计
1、下卧层承载力验算
（1）垫层底面处的土自重应力Pcz
Pcz=18×3=54kPa
（2）垫层底面处的附加应力Pz
基础底面处的自重应力Pc
下卧层承载力满足要求。
确定砂垫层的宽度
（二）施工要求
1、施工前，将基底表面的浮土、淤泥、杂物等清除干净，同时应严禁扰动下卧层及周边土层。
2、底层地面标高不同时，土层面应挖成阶梯状或斜坡搭接，并按先深后浅顺序施工，搭接处应夯压密实。
3、捣实方法采用平振法，振捣器移动时，每行应搭接三分之一，以防振动面积不搭接。
4、本工程采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石，砂石比例为4：6，石子粒径这小于5cm，其含泥量不大于3%。
5、分层铺设厚度为20cm，分层铺设时，接头处应做成阶梯状或斜坡搭接，每层错开0.5～1.0m，且注意充分捣实。
6、施工含水量为15～20%
（三）质量检验
1、砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验。对砂石垫层可用重型动力触探检验，并均通过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。本工程采用重型动力触探检验和标准贯入试验检验。
2、施工垫层的施工质量检验必须分层进行，本工程每分层检验点的间距为3m。在每层的压实系数符合设计要求后再铺填上一土层。
五、结束语
1、地基处理方法的选用要根据工程场地地形地貌，地质情况等综合确定，本工程场地地层为含砂粘性土，无地下水，且其周边无其他建筑物，适合采用砂垫层法处理，且砂垫层法处理能就地取材，不需要特殊的机械设备，施工简便，既能缩短工期，又能降低造价。
2、本工程场地地基承载力存在差异性，采用砂垫层法处理，能有效调整建筑物的不均匀沉降，使建筑物在使用过程中都没有出现因不均匀沉降引起的裂缝、裂隙。它的成功经验对今后同类场地的处理具有重要的指导意义。