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摘要：软弱地基在用作建筑结构承载土层时必须要进行加固处理，以改善地基土的力学性能，使其承载力得以提升。加固地基的方式有许多，本文结合我国四川省某公路工程，按照其地质自身条件，选择砂砾石换填垫层法进行处理。文中分析了在地基处理中软弱地基的加固和土层置换具体做法，同时在处理中也应注重采取动力触探法对处理后地基的承载力进行检验，以确保承载性能满足设计需求。
关键词：地基处理；软弱地基；砂砾石置换层
1、引言
砂砾石回填置换处理，是选用满足特定要求的碎石或级配砂砾等构成粗粒径土，接着分层进行碾压以产生一种承载性能较强的基础处理方式。该地基处理措施可有效解决公路工程中软弱地基问题，从而避免公路在后期使用过程中的不均匀性沉降、路面下陷、路基不稳定、承载性能较差等问题（如图1）。砂砾石回填可在整体构筑物或建筑物下产生连续且整片的地基，特征为施工面较大，相比普通砂砾垫层，其变形模量与承载能力要高出很多。采用该类地基，可有效提升地基承载力，降低构筑物或建筑物的沉降，同时也可加快下卧层的排水固结。
根据表中各土层的条件可知，1、2、3层土属于软弱土，处在流塑和可塑的状态下，土层工程特性较差，土层上部又带有中级工作制吊车，所以如果只依靠天然地基承载能力则难以达到上部的荷载需要，因此，必须对该软弱地基实施加固措施。
3、公路砂砾石垫层施工工艺
①首先应对施工参数进行明确，提前开展施工准备，并对砂砾石垫层所选用材料质量严格控制，保证合格后方可投入现场使用。最好选择粗砂，且碎石的含泥量和含石灰量应符合相关规范的要求。
②选好材料后，施工人员应对施工公路和施工场地的具体情况进行测量和勘察，对于重要部位应设立水平垂直标志，以明确施工范围，此外，还应对填土施工程度进行详细记录，其常用方法通常有立桩、拉线等。
③制定合理、科学的施工方案，如施工机械和施工路线的选择、材料储存等工序，在施工过程中还应合理安排交替工作时间，以保证经济性和可行性等。
4、砂砾石换土垫层施工要求与过程
公路软弱地基的换土垫层处理，即挖除基础以下特定厚度内的软弱层，并以粗砂、中砂、砾石、卵石、碎石或黏性土、灰土及其它无侵蚀、性能较稳定的材料进行回填，并对换土垫层进行分层压实，使其压实后的密实度满足设计需要。而砂砾石土层置换作为其中的一种处理方式，由于该地区砂石供应充足丰富，可以就地取材，可适用于本次工程中。
4.1设计要求
地基基础设计过程主要根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）的相关要求开展设计工作。
（1）处理范围
砂砾石回填区域外边界在超过基础外边缘较大尺寸时，不满足经济性要求，若尺寸较小，则不符合压力分布角设计需要。按照《建筑地基基础设计规范》中边坡和地基承载能力关系的规定，当卵石、碎石填坡高度小于8m时，边坡高宽比允许最小值为。
（2）砂砾石回填质量的控制措施
砂砾石的回填质量通常以压实系数进行控制，对于砂砾石回填的压实系数规范要求是0.94-0.97。同时，对于砂砾石级配以及最大粒径、含泥量等也作如下规定：①砂砾石质量控制。砂砾石回填材料应优先选择良好级配、质地较硬天然性砂砾石。良好的级配可保证其具有较好干重度，在施工时也可采取砂砾石人工级配方式，人工级配需用到料径不相同砂砾石，可根据实验室比例确定级配比例，然后搅拌均匀。②控制含泥量要求。砂砾石用于回填时的含泥量应低于3%，含泥量即粒径不超过0.1mm的细微粒含量。当粒径不超过0.1mm的颗粒含量较高时，将降低地基的渗透作用。由于含泥量低于3%砂砾石在天然性砂砾石中难以满足，因此，在实际设计时含泥量要求可宽限至不大于5%。③最大粒径要求。粒径最大值要求通常为不超过5cm，对天然性砂砾石，可在其铺平后以人工方式挑出超过5cm卵石进行排除。
（3）压实处理
在砂砾石回填后需进行压实处理，常用压实措施主要包括平振法、水撼法、插振法、碾压法、夯实法等，应优先采取碾压法。本工程中选择12t压路机进行碾压处理。
（4）虚铺砂砾厚度
虚铺砂砾厚度通常由填料物特性和压实工具决定：针对回填砂砾选择12t压路机的情况，虚铺砂砾厚度设定为20cm。
（5）承载能力
砂砾石回填层承载能力与变形模量都应符合设计和规范要求，通常是控制处理后地基的变形模量。所以，对砂砾石回填承载能力要求通常要比设计中所要求的地基承载能力高。
4.2施工要求
（1）底层翻浆施工
在上覆填土与轻压黏土层挖除后，在基坑的底端总会存在一些无法清除的土渣，夹于其下的砂砾石层内，产生泥夹砂层，如果在该层土的上部直接进行砂砾石回填，则将造成回填砂砾无法压实，产生橡皮土。因此，在施工中可采取抛进20-30cm粒径河卵石方式，并以推土机进行往复式压挤，由于大粒径卵石形成骨架，砂砾、泥浆将留在骨架的中部或者上翻到顶端。铲除翻浆，然后再次抛入河卵石压挤，直至不再出现翻浆停止。压路机与推土机在压上土层后不发生晃动便可说明已经稳定。此时的锅底状基坑已被填平并产生平整操作平面，以方便压路机对回填砂砾石进行压实。
（2）砂砾石回填层压实
在垫层铺设期间，不可对垫层的下卧层和侧壁的软弱土层产生扰动，从而可避免被践踏、受浸泡或受冻等状况的发生，进而使垫层强度下降。当垫层下存在过小厚度的淤泥或淤泥质层时，可采取挤淤处理措施。该处理方式即先在软土层中填堆片石、块石等，接着将其压入来置换和挤出软弱土，然后可用作垫层，垫层应分层压实与铺设。垫层可安装5m×5m网格标桩，以对每层砂砾石垫层的铺设厚度进行控制。
在施工中，把通过卡车运输的砂砾倒进回填处，以推土机根据虚铺厚进行推平。在推平与卸料中，以人工方式挑除较大粒径卵石，接着通过压路机进行压实，由纵、横两方向分别进行压实。施工时，若出现某部分的含泥量较高或砂砾粒径较小时，表层析出泥浆，不利于碾压，甚者还将发生橡皮土情况。所以，砂砾石回填的泥含量不可过高。在本次公路软弱地基处理工程中，部分局部天然砂砾层已经超出基底的标高，为了防止形成不均匀的沉降，把该部分的砂砾石填进低处，并重新碾压。
4.3检测要求
砂砾石回填层检验主要包含施工过程检测以及回填质量的检测，前者主要检测砂砾石级配和干重度，压实厚度与虚铺厚度等也应在施工中进行现场检测。后者采用荷载试验法、动力触探法等对于回填地基的承载能力、均匀性以及变形模量进行全面评估，为基础设计提供参数。
（1）动力触探法
在本次公路工程软弱地基回填施工中，通过重型动力触探试验，以对回填施工进行检测。打点数共计8个，根据检测结果可知，回填质量符合设计需要。
（2）荷载试验检测
荷载试验检测是在完成施工后实施的，共选了两个点，试验选择2500cm2油压加载试验设备。通过八根锚杆以作反力支承点，将锚杆打进砂砾回填层和原砂砾土层中3cm深度，将压力板座放在回填层以下10cm位置，同时铺厚为3cm细砂，以确保荷载板受力均衡。试验中加载增量设为，由仪器前十次每间隔5min对沉降进行一次记录，之后每隔10min进行一次记录，直到沉降平稳。通过两次试验可得处理后地基承载力R为280kPa，如图3。
因设计所需承载力之和是300kPa，荷载试验所得最低承载力280kPa是，所以又实施夯击。夯锤采用10t重，落距为7m，每点击打2-4次，沉降最大值是。
图2荷载试验结果
4.4实践效果
根据实践表明，砂砾石回填地基处理方式在本次公路软弱地基处理工程中获得了显著效果。通过采取砂砾石回填处理措施，砂砾石回填材料选择人工级配，完成施工后实施检测，承载能力达到了设计需求。此外，砂砾石回填处理为地基表层的一种处理措施，可用作公路工程地基不均匀找平处理，也可利用应力扩散以促使下卧层达到承载力要求。
5、结语
采取沙砾石置换垫层方式进行处理地基，不但施工便利、投资低、工期短，同时在处理后的建筑地基可有效达到变形、强度、透水、动力稳定等特性需求。所以，在施工中应严格根据施工要求开展地基处理，以确保砂砾石换填垫层强度满足设计和规范要求，进而促进地基承载能力的提升。
参考文献:
[1]黄绍明.软土地基与地下工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2]赵明华.土力学与基础工程[M].武汉:武汉工业大学出版社,2002.
[3]钱洪斌,王如意.大面积砂砾回填人工地基的应用[J].山东建材学院学报,2000(1):90-92.
作者简介：袁建超，（1990年1月13日），助理工程师，大专，从事工程管理工作。