砂石垫层法是地基浅层处理的一种常用方法，属于换填法。当软弱土地基的承载力和变形不能满足建筑物的要求，厚度又不很大时，常采用强度较高的砂石垫层，置换基础底面下处理范围内的部分或全部软弱土层，提高地基承载力，使其满足建筑物上部荷载的要求。采用一定厚度砂石垫层，换去浅层软弱土，能提高持力层的承载力，减少部分沉降量，加速软弱土层的排水固结，从而提高其强度及稳定性。砂石垫层的作用：1、砂石垫层置换较软弱的土层，可提高地基的承载力；另外，砂石垫层密实度大、强度高，可将建筑物基底压力扩散传递到其下卧的软弱土层，使其下卧层中所受应力减小到该软弱地基土容许承载力范围，从而满足强度要求，避免地基破坏。2、用压缩模量高、压缩性小的砂石垫层置换上部软弱土层，可以显著地减少这部分的沉降量。此外，由于砂石垫层对应力的扩散作用，使作用在其下软土层上的压力减小，也相应减少了下卧层土的沉降量，改善了地基变形条件。3、砂石垫层透水性能好，软弱土层受压后，垫层可作良好的排水面，可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强度的提高，避免地基土破坏。4、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩作用。因为粗颗粒的砂石垫层材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此可防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀，也可消除膨胀土的胀缩作用。

 

　　二、砂石垫层料的工程特性

 

　　1、砂石垫层料选用

 

　　工程实践表明，要使砂石垫层具有较高的压实密度和承载力，填料应满足以下几条原则：1)砂石垫层的填料，应选用质地坚硬的粒料，不应混入风化料、软岩破碎料或其他有机杂物。2)对于一般建筑物基础，砂、卵石材料含泥量(<0.1mm颗粒含量)不应超过5%，卵石最大粒径可放宽至100mm；对于用作排水固结地基或高层建筑物基础的砂、卵石材料，含泥量不宜超过3%，卵石最大粒径不宜大于50mm。3)当采用天然级配的砂卵石时，级配应良好，其颗粒的不均匀系数最好不小于10，曲率系数CU=1～3。当采用人工级配砂、卵(碎)石混合料时，应通过相对密度试验对不同的砂、石比例进行试验，优化级配，找出最佳的砂石比，使其干密度达到最大值，粗、细颗粒间结合紧密，共同传递、分散压力。4)砂卵石垫层中的砂，应为洁净的中、粗砂，避免使用细砂。

 

　　2、砂石垫层的宽度和厚度

 

　　砂石垫层是一种较好的地基处理方法。采用砂石垫层，通过砂石垫层的应力扩散作用，减小软弱土层所承受的压力，减少地基沉降量。砂石垫层的厚度要能防止被剪切破坏，宽度要满足垫层向外侧挤压的要求。砂石垫层的设计主要是决定垫层的厚度和宽度，砂石垫层的厚度，应根据上部荷载通过垫层按扩散角度传至垫层底部软弱土层项面所能承受的土的自重应力和附加应力之和。不但要满足建筑物对地基强度、承载力、变形及稳定的要求，还应提高地基抗剪性，同时也需要符合经济合理的原则，一般处理深度，控制在3米以内，也不宜小于0.5米砂石垫层过厚则施工困难，成本过高；太薄则换土垫层的作用不显著，通常以0.8～2米为宜。具体按现行规范要求设计。砂石垫层的宽度，一方面要按砂石刚性角的要求满足应力扩散的要求；另一方面要根据垫层侧面土的承载力需要确定，防止垫层把周边土挤出。周边上较软弱时，垫层可能挤入软弱土层中，使垫层不均匀变形，引起基础沉降量过大。当砂石垫层周边土质较好时，垫层可以上下同宽。如果地质较差，在上下同宽的基础上整个垫层须适当加宽以确保砂石垫层的稳定。

 

　　三、砂石垫层料的施工要点

 

　　1、砂石垫层的第一层虚铺厚度，采用平振式震动器或夯式打夯机时，一般为200～250mm，采用压路机振动碾压激振，虚铺可达600～1100mm厚。垫层最优含水量控制在10％左右，如不足，应适当洒水，以保持最佳含水量。在同一幢建筑下，应尽量保持垫层厚度相同，如基坑底平面有高低差分段，除防止该处垫层厚度突变外，施工时应按先深后浅的顺序从低段开始回填；碾压、振实后，上部再整体回填、碾压。在垫层较深部位施工时，应注意控制该部位的压实系数，以避免或减少由于地基处理厚度不同所引起的差异变形。

 

　　2、砂石垫层在施工时，应使砂石含水量控制在8%～12%，含水量过低，或使砂石浸泡于水中，都不易夯实或辗压密实。砂石垫层施工中的关健是将砂石夯实到设计要求的密实度和强度，常用的加压方法有夯实法，辗压法等。砂石垫层的铺设应在基坑内分层铺设，各层厚度由加压或振动力大小而定，一般为150～200mm。铺设砂石垫层时，应避免扰动软弱土层表面，否则基坑底土的结构遭到破坏其强度就会降低。砂石垫层施工时应先在基坑底铺一层砂垫层，防止基坑软弱土层结构被破坏，并应注意保护统底侧面土的强度，不要任意扰动，以免垫层受力后向外挤动。砂石垫层厚度一般以0.5～2.0m为宜，上部结构荷载较小时，也可采用0.3m。砂石垫层过厚，则施工不易保证质量，过薄则作用不大。

 

　　3、在基坑开挖时，应特别注意避免坑底土层受扰动，否则坑底土的结构在施工时遭到破坏后，其强度就会显著下降，以致在建筑物的荷重作用下，将产生很大的附加沉降。在施工中，通常采取的方法是：保留约200mm的土层暂不挖去，待铺垫层时再挖至设计标高。同时基坑开挖后应及时回填，不能暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。回填时，挖至设计标高后，在碎石或卵石垫层底部先铺设150mm～300mm厚砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏。施工过程中还需防止基坑边坡塌土混入垫层。

 

　　4、当淤泥或淤泥质土厚度较小时，在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时，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，可承受上部绝大部分荷载。对已经造成橡皮土的区块，亦可人工把橡皮土清除，有多深清除多深，清完后先铺200mm～300mm垫层，用轻型压实机械压实，再用砂石垫层平铺，逐步提高碾压遍数和振动压力，直至满足设计要求的压实系数时，再大规模层层施工。上述两种方法的选用，宜根据淤泥质土的厚度及施工现场情况，相继选择。砂石垫层施工中的关键问题是如何将砂石加密到设计要求的密实度，同时在施工现场采用合适的检测手段确定已完成的垫层满足实际要求。

 

　　5、砂石垫层的施工质量检验必须分层进行，每铺一层砂石垫层，应按规范要求检查（对大基坑多采用50～100m2抽查不少于1点或每100m2不少于2点，也可按6m×10m网格交汇点）；设一个纯砂检查点，深度同虚铺厚度，直径0.3～0.5m米，注意此点不允许设在独立基础正下方。每层压实后，宜采用惯入测定法（采用环刀法检查难度较大）。在纯砂点上检查压实密实度（压实系数入c＝0.94～0.97），用直径为20mm，长1250mm的平头I级钢筋，举离砂点顶面700mm垂直自由下落，惯入长度为60mm以内为合格，经测试后，其90％的砂点应满足规范要求，其余10％的试样密度应不低于要求值的80％。

 

　　四、结语

 

　　总之，砂石垫层法成本相对较低，施工简便、快捷，质量易于控制，在一些工程的施工中，有效地降低了建筑成本，缩短了工期，确保了工程按时竣工。从工程反馈的信息可以看出，大多数工程竣工后，沉降比较均匀，绝对沉降量小，说明砂石垫层确实能满足设计要求，值得推广。