垫层施工：关键点与处理方案

2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：实践技能知识点1.砂和砂石垫层施工施工关键。施工时，应将下层的密实度经检验合格后，方可进行上层施工。灰土垫层施工后必须验槽，如果发现坑（槽）内有局部软弱土层或孔穴、旧基础等软硬不均的部位时，应将其挖出后用素土或灰土分层填实，经检验合格后，方可铺筑垫层或通知设计单位确定处理方案。因此，土垫层施工完毕，应及时修建基础和回填基坑。

施工必备知识点

换土垫层与原土相比，具有承载力高，刚度大，变形小的优点。砂石垫层还可以提高地基排水固结速度，防止季节型冻土的冻胀，消除膨胀土地基的胀缩性及湿陷性土层的湿陷性，还可用于暗滨和暗沟的建筑场地。另外，灰土垫层还具有促使其下土层含水量的均衡转移的功能，从而减小土层的差异。

垫层的作用包括以下几个方面。

（1）提高地基承载力浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其他填筑材料代替软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。此外，垫层还将建（构）筑物基底压力扩散到垫层下面积更大的软弱下卧土层中，使其所受应力减少到允许的承载力范围内，从而满足强度要求。

（2）减少沉降量。一般来说，地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50%左右。如以密实砂或其他填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其他垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧土层的沉降量。

（3）加速软弱土层的排水固结建（构）筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层等垫层材料水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

（4）防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。

（5）消除地基的湿陷性和胀缩性对湿陷性黄土地基，采用灰土或素土置换，可消除或减轻地基的湿陷变形，并且垫层还可起到防水作用，减少软弱下卧层浸水的可能性。同理，采用非膨胀性填料置换膨胀土，可消除或减轻地基的胀缩性。

实践技能知识点

1.砂和砂石垫层施工

（1）施工关键。砂垫层施工中的关键是将砂加密到设计的密实度。加密的方法常用的有振动法（包括平振、插振、夯实）、水撼法和碾压法等（表6-9）。这些方法要求在基坑内分层铺砂，然后逐层振密或压实，分层的厚度视振动力的大小而定，一般为15～20cm。分层厚度可用样桩控制。施工时，应将下层的密实度经检验合格后，方可进行上层施工。

表6-9 砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量

注：在地下水位以下的垫层其下层的铺筑厚度可在表6-9基础上增加50mm。

（2）铺筑前。铺筑前，应先进行验槽。浮土清除，边坡必须稳定。基坑（槽）两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴，应在未做垫层前加以填实。

（3）开挖基坑铺设砂垫层。开挖基坑铺设砂垫层时，必须避免扰动软弱土层的表面；否则，坑底土的结构在施工前就遭到破坏，其强度就会显著降低，以致在建筑物荷载作用下，将会产生很大的附加沉降。因此，基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。

（4）砂、砂石垫层底面施工。砂、砂石垫层底面宜铺设在同一标高上，如果深度不同时，基坑地基土面应挖成踏步或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5～1.0m的距离，搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。人工级配的砂石垫层，应将砂石拌和均匀后，再进行铺填捣实。

（5）捣实砂石垫层。捣实砂石垫层时，应注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度。因此，对基坑下灵敏度大的地基土，在垫层最下一层宜先铺设一层15～20cm的松砂，只用木夯夯实，不得使用振捣器，以免破坏基底土的结构。采用细砂作为垫层的填料时，应注意地下水的影响，且不宜使用平振法、振捣法和水撼法。

（6）水撼法施工。水撼法施工时，在基槽两侧设置样桩，控制铺砂厚度，每层虚铺25cm。铺好后，灌水与砂面齐平，然后用钢叉插入砂中振摇十几次，如果砂已沉实，便将钢叉拔出，在相距10cm处重新插入摇撼，直至这一层全部结束，经检查合格后铺第二层。每铺一次、灌水一次进行摇撼，直至设计标高为止。

2.灰土垫层施工

（1）施工前。灰土垫层施工后必须验槽，如果发现坑（槽）内有局部软弱土层或孔穴、旧基础等软硬不均的部位时，应将其挖出后用素土或灰土分层填实，经检验合格后，方可铺筑垫层或通知设计单位确定处理方案。

（2）施工时。施工时，应将灰土拌和均匀，控制含水量，如果土料水分过多或不足时，应晾干或洒水湿润。一般可按经验在现场直接判断，其方法为手握灰土成团，两指轻捏即碎。这时，灰土接近最优含水量。

（3）分段施工时。分段施工时，不得在墙脚、柱基及承重窗间墙下接缝。上下两层灰土的接缝距离不得小于500mm。接缝处的灰土应夯实。掌握分层虚铺厚度，必须按所使用的夯实机具来确定，见表6-10。每层灰土夯打遍数应根据设计的干土重度在现场试验确定。

表6-10 灰土最大虚铺厚度

（4）地下水位以下的基坑（槽）内施工。在地下水位以下的基坑（槽）内施工时，应采取排水措施。夯实后的填土，在3d内不得受水浸泡。如在此时间内土层受到雨淋或浸泡，应将积水和松软的土层除去，并补填夯实。因此，土垫层施工完毕，应及时修建基础和回填基坑。

（5）修建基础和回填基坑。灰土垫层筑完后，应及时修建基础和回填基坑，或做临时遮盖，防止日晒雨淋。刚筑完毕或未夯实的灰土如果遭受雨淋浸泡，则应将积水及松软灰土除去并补填夯实，受浸湿的灰土，应在晾干后再夯至密实。

3.素土垫层施工

素土垫层的土料一般以黏性土为宜。填土必须在无水的基坑（槽）中进行。夯（压）实施工时，应使土的含水量接近最优含水量，最优含水量应通过室内击实试验确定，也可以采用w_y±2%作为土的施工控制含水量（w_y为土的最优含水量）。

填土的夯（压）实应分层进行，每层的铺实厚度见表6-9。填土夯（压）实后达到的干土重度可按室内击实试验和现场测得的最大干土重度进行控制。

施工小经验

素土垫层或灰土垫层厚度的确定方法同砂垫层，垫层宽度按以下方法确定：

1）局部垫层的平面处理范围，每边超出基础底边的宽度不应小于垫层厚度的一半。

2）整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，并应大于2m。

4.碎石和矿渣垫层施工

施工要点如图6-51所示。

图6-51 碎石或矿渣垫层施工要点示意图

表6-11 碎石或矿渣垫层施工方法参考表

5.粉煤灰垫层施工

（1）施工方法。粉煤灰垫层可采用分层压实法，压实可用压路机和振动压路机、平板振动器和蛙式打夯机。机具选用应按工程性质、设计要求和工程地质条件等确定。

对过湿的粉煤灰应沥干装运，装运时含水量以15%～25%为宜。底层粉煤灰宜采用较粗的灰，并使含水量稍低于最佳含水量。

（2）施工压实参数的确定。施工压实参数（ρ_dmax、w_op）可由室内击实试验确定。压实系数一般取λ_c=0.9～0.95，根据工程性质、施工机具和地质条件等因素确定。

填筑应分层与碾压，设置泄水沟与排水盲沟。虚铺厚度和碾压遍数应通过现场小型试验确定。若无试验资料时，可选用铺筑厚度为200～300mm，压实厚度为150～200mm。

小型工程可采用人工分层摊铺，在整平后用平板振动器或蛙式打夯机进行压实。施工时需要一板压1/2～1/3板，往复压实，由外围向中间进行，直至达到设计密度要求。

大、中型工程可采用机械摊铺，在整平后用履带式机具初压两遍，然后用中、重型压路机碾压。施工时需一轮压1/2～1/3轮，往复碾压，后轮必须超过两施工段的接缝，碾压遍数一般为4～6遍，直至达到设计密实度的要求。

施工小经验

施工时宜当天铺筑、当天压实。若压实时呈松散状，则应洒水湿润再压实。洒水的水质应不含油质，pH=6～9；若出现“橡皮土”现象，则应暂缓压实，采取开槽，翻开晾晒或换灰等方法处理。施工压实含水量可控制在w_op±4%范围内。施工最低气温不低于0℃，以防粉煤灰含水冻胀。

每一层粉煤灰垫层经验收合格后，应及时铺筑上层或采用封层，以防止干燥松散起尘污染环境，并禁止车辆在其上行驶通行。

6.褥垫层的设计施工

褥垫的作用是调整地基的压缩性，用褥垫改造压缩性低的地基，使之与压缩性较高的地基相适应，从而调整岩土交界部位地基的相对变形，以避免该处由于应力集中而使墙体出现裂缝。作为地基主要持力层的一部分，褥垫必须满足建（构）筑物对地基强度和变形的要求；同时还要尽可能缩小处理范围使之经济合理。由于褥垫材料要求比换填的地基压缩性大，因而不存在褥垫向四周挤出的问题，所以褥垫的宽度通常取稍大于基底的宽度（图6-52），不需进行另行计算确定。褥垫的设计主要是根据地基变形的要求确定其厚度。

褥垫的厚度是按照地基所需调整的沉降量的大小而确定，通常褥垫的厚度z可按下述方式进行计算。