实践证明，对于中小型建筑物，采用砂石垫层作为浅层地基处理的方法，效果显著。这种方法可就地取材，施工机具简单、快捷而经济，因此在浅层软弱地基处理中得到广泛应用。当建筑物基础下持力层较软弱又不太厚时，不能满足上部结构对地基承载力及变形的要求，采用砂石垫层置换部分软弱土层，以提高基础下地基承载力，减少地基沉降量和不均匀变形。此外，砂石垫层还可以加速软弱运动场支的排水固结，提高其强度，避免地基土塑性破坏；在膨胀土中，砂石垫层可以调整甚至消除膨胀土的胀缩作用，以控制建筑物的变形，从而控制墙体裂缝的出现。
1砂石垫层处理地基的应用原则
砂石垫层具有较高强度，能满足高重建筑物荷重大、基底压力高的要求。但是它同其它垫层一样，在附加荷载作用下，软弱下卧层的变形仍是建筑物能否正常使用的关键，因此，砂石垫层应用原则仍以控制下卧层顶面的应力为准则。
1.1砂石垫层适用于一般饱和与非饱和软弱土和水下黄土处理，可有条件地用于膨胀地基，不宜用于湿陷性黄土地基。
1.2砂石垫层主要用于地下水位较高，软弱土层厚1-3m，而下卧层工程性质良好的高层或重型建筑场地。
1.3当地质条件较好，但基础底面以下土层的强度尚不能满足基底压力要求，或基底以下有厚度不大的软弱土层，而下卧土层为超固结士或中密砂层时，可以充分利用下卧土层的强度，在其上设置一定厚度的砂石垫层形成人工双层地基。
1.4当建筑场地为大厚度软弱土层时，须采用复合地基（如砂石桩、低强度混凝土桩等）加砂石垫层综合处理方案，以满足地基强度与变形两方面要求。
2砂石垫层的几个参数
2.1砂石垫层厚度Z，与基础底面宽度、长度关系基础底面的长度、宽度及砂石垫层厚度Z的确定，既要考虑砂石垫层地基承载力满足要求，又要满足下卧层地基承载力要求（图1），即：
当建筑范围内软弱土层较薄时，应全部置换成砂石垫层，即Z已确定，反过来确定基础底面宽度b。
当软弱土层较厚，应采取局部置换，一般处理深度通常控制在3m以内，不然常因地下水位高而需要降水措施，坑壁放坡占地面积大或需要支护，以及施工土方量大，弃土多等因素，使处理费用增高，工期拖长。采用局部置换，Z和b是两个变量，要通过反复试算、调整来达到满足地基承载力要求。
2.2砂石垫层压力扩散角θ取值
《建筑地基处理技术规范》（下称技术规范）和《建筑地基基础设计规范》（下称设计规范）对砂石垫层压力扩散角θ取值不尽相同。技术规范认为砂石垫层压缩模量与下卧层压缩模量比值约接近或大于10，则θ只与z/b有关。这里砂石垫层为上层土，下卧软弱层为下层土，实际上砂石垫层压缩模量为14MPa左右，下卧软弱土层一般为淤泥、淤泥质土、粘性土和粉质粘土等，其压缩模量随不同土质而不同，如淤泥质土Es=3.0Mpa，粉质粘土Es=4.5-6Mpa，则Es1/Es2比值有的接近或大于10，有的远小于10。通过比较并综合实际工程经验及有关文献，笔者认为砂石垫层压力扩散角θ应采用设计规范表5.1.7取值比较合理。
2.3砂石垫层宽度b1的确定
砂石垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还要根据垫层侧面土的容许承载力来确定，防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又比较软弱时，垫层就有可能部分挤人侧面软弱土中，使基础沉降增大。如某六层住宅楼一端在暗塘上，另一端落在土质较好的土层上，施工时清除暗塘中建筑物范围内软弱土，全部置换了1：1砂石垫层（厚2.4m），而砂石垫层底面每边仅超出外墙基础底宽500mm，很明显因砂石垫层宽度不够使垫层部分挤人侧面软弱土中，导致该工程竣工前发现墙体裂缝的确定。
砂石垫层宽度一般采用扩散法，即：b1≥b+2Ztgθ，当z/b<0.25时，仍按文[2]表5.1.7中z/b=0.25取值，且垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300m。
一般多层住宅横墙相距较近，当软弱土层较厚，且要求砂石垫层厚度又较大时，按应力扩散原理，有可能在两墙中间的下卧软弱土层上出现应力交叉叠加，为防止此类现象发生，建议基础设计成筏式基础。
3施工中易影响砂石垫层质量因素
3.1对材料的要求。砂石垫层的材料宜采用级配良好，砂子宜为中粗砂，碎石最大粒径不宜大于50mm，砂石比宜为1：1，砂石含泥量均不应超过5%。
3.2砂石垫层施工方法。砂石垫层施工中的关键是将砂石加密至设计要求的密实度，加密方法常采用有平振法、夯实法、碾压法，这些方法要求先将砂石拌和均匀后，在基坑内分层铺设，然后逐层振实或压实，分层的厚度视振动力而定，一般为200-250mm。碾压法适用于大面积砂石垫层，平板式振动器、蛙式夯一般适用于面积较小的砂石垫层。
3.3施工时最优含水量。为获得最佳夯压效果，宜采用垫层材料最优含水量作为施工控制含水量，当用平板式振动器时最优含水量可取15%-20%，当用平碾或蛙式夯时可取8%-12%。
3.4铺筑砂石垫层前，应先行验槽，浮土也应清除干净，边坡必须稳定，基坑两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井、墓穴等，应在未做垫层前加以填实。
3.5开挖基坑铺设垫层时，必须避免扰动软弱土层的表面，坑底土的结构在施工时遭到破坏后，其强度就会显著降低，以致在建筑物荷重的作用下，将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。
3.6砂石垫层底面宜铺设在同一标高上，如深度不同时，基坑地基土面挖成踏步或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.8-1m距离，长高比宜大于2，搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。
3.7捣实砂石垫层时，应注意不要破坏底面和侧面土的强度，因此，对基坑下灵敏度大的地基土如淤泥、淤泥质土等，在垫层最下层宜先铺设150-300厚松粗砂，只用木夯夯实，不得用振捣器，以免破坏基底的结构。
3.8当淤泥或淤泥质土厚度较小时，在碾压荷载下抛石能挤人该层底面时，可采用抛石挤淤处理，这样石料层层挤压构成稳定的承重骨架而承受绝大部分上部荷载，形成坚实的垫层。
3.9质量检验是施工砂石垫层的重要环节，可采用钢筋贯人法或环刀法来控制垫层压实系数（一般的砂石垫层压实系数为0.94-0.96），垫层的质量检验必须分层进行，每夯压实一层，应检验该层的平均压实系数，当符合设计要求后，才能铺填上层.
4应用概况
由于砂石垫层在浅层地基处理中比由桩体组成的复合地基更快捷、更廉价，所以在一般中小型建筑中广泛应用。
4.1砂垫层置换局部软弱土层。建筑场地地基承载力大部分较高，而局部地基软弱，若使用灰砂桩处理，可能造成整个地基不均匀。这种情况下，我们一般采用砂垫层置换局部软弱土层，以使局部处理后的地基承载力提高，与整个地基均匀一致，减少基础的不均匀沉降。
例如，某（层砖砌体综合楼，建筑平面呈口字形，分东西南北4幢楼，基础为混凝土条基，埋深2m。南楼基础下有一厚1-2m的锅底形软弱土层，基地基承载力仅100kpa，其他3幢楼基础下为粘土类土，地基承载力为150kpa，由于4幢楼是一个整体，仅有3道沉降缝，为控制不均匀沉降，决定对南楼地基进行处理。采用砂垫层，置换1-2m厚的软弱土层，按规定退台，并分层夯填。施工中控制承载力达到160kpa。
4.2砂石垫层置换建筑物基础下全部软弱地基的上层部分。当基础下软弱土层的厚度不是很大，但其承载力和地基变形满足不了上部结构荷载的要求时，可用砂石垫层置换软弱土层的上部土层，以提高地基承载力，降低沉降量。
例如，某3层房屋基础下遇软弱土层，一般置换300mm-500mm砂垫层；5-7层房屋基础下遇软弱土层，一般置换500-600mm砂石垫层，具体工程置换厚度及宽度应通过计算确定。
5结束语
综上，砂石垫层造价低，不受水位高低的限制，非常有利于下卧层土的固结，从而提高了基地承载力，应在实际施工中加以推广。
参考文献：
[]刘宁.建筑地基施工[m].中国煤田地质，2002.
[2]罗平.砂石垫层的应用[J].建（构）筑物地基基础特殊技术.北京：人民交通出版社，2004.
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