二、砂和砂石垫层施工

（一）概述及材料要求

砂和砂石垫层系采用砂或砂砾石（碎石）混合物，经分层夯实，作为地基的持力层，提高基础下部地基强度，并通过垫层的压力扩散作用，降低地基的压应力，减小变形量。砂垫层还可起到排水作用，地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出，能加速下部土层的沉降和固结。

砂、石宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石或碎石、石屑，也可用细砂，但应同时掺入一定数量的卵石或碎石。人工级配的砂石垫层，应将砂石拌和均匀。砂砾中石子含量应在50%内，石子最大粒径不宜大于50mm。砂、石子中都不得含有草根、垃圾等杂物，含泥量不应超过5%；用作排水垫层时，含泥量不得超过3%。

（二）施工准备

1.机具设备

木夯、蛙式打夯机或柴油打夯机、推土机、压路机、手拉车、标准斗、平头铁锹、喷水用胶皮管、2m靠尺、小线或细铅丝、钢尺或木折尺等。

2.作业条件

（1）砂石地基铺筑前应验槽，包括轴线尺寸、水平标高、地质情况，若有孔洞、沟、井、墓穴等，应在未做地基前处理完毕并办理隐检手续。

（2）设置控制铺筑厚度的标志，如水平标准木桩或标高桩，或在固定的建筑物墙上、槽和沟的边坡上弹上水平标高线。

（3）在地下水位高于基坑（槽）底面的工程中施工时，应采取排水或降低地下水位的措施，使基坑（槽）保持无水状态。

（4）敷设垫层前，应将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。

（三）工艺流程

砂和砂石垫层施工的工艺流程如图2.14所示。

图2.14　砂石垫层施工的工艺流程

（四）施工要点

1.大面积软弱土层的基坑开挖，宜采用全面开挖形式，机械化施工方便，整体效果也很好。

2.开挖时，四边要放坡。开挖后要求坑底浮土清除干净，低于地基的坑穴、暗沟、暗塘、古墓等要用砂石进行换填处理，并要求夯实。如果地下水位较高，应做相应的降水处理。

3.同一基坑内，根据地基软土层厚度的差异，考虑经济实用的因素，可以分段换填，但不宜分段太多，以不超过2段为佳；各段间互相落差不宜大于0.5m，分段处不宜突降，宜做成斜坡形；施工时，每层错开0.5～1m，以免沉降量不均匀。

4.房屋如有高低差或地基有高低差分段处，应请设计院进行刚度加固设计处理，以免高低差接缝处房屋不均匀沉降开裂。

5.所填砂石材料要求级配良好，砂以中粗为宜，卵石或碎石的最大粒径不应大于50mm，砂石比以1∶1为宜，不得含有有机物，砂石含泥量不宜超过3%。

6.基坑开挖后应及时验槽，不应暴露过久，不宜浸水和多次践踏坑底，验槽后应及时铺垫砂石。

7.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600～1 100mm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。

8.虚铺砂石材料时，按设计宽度进行，如周外边临空，则该边应多宽出0.5m，再在外边采用优质土同厚度铺平，与砂石垫层同时压实，防止砂石垫层周边不稳塌陷。必要时可用适当宽度的混凝土实心砌块做挡土墙。

9.如采用自重10～12t、激振力20t的压路机施工，要以规定的行进路线行进，其行进速度不宜超过1.7km／h，其轮距搭接不小于50cm。边缘和转角处，应用小型机械或人工补夯密实。如虚铺厚度不大（600mm左右），则第一层头两遍应采用无激振平碾，后四遍可激振，但应适当调低激振力，以免扰动下卧软弱土层；如局部已扰动，应挖开处理后再回填压实。待第二层振动碾压时，再采用正常的激振力充分压实，每层压实结果经检查合格后，方可进行下一层摊铺。

10.当进行每层碾压时，要求不断地进行整平工作，以保证压实厚度的均匀性、可靠性，完成压实后的垫层表面应平整密实，无坑洼、无隆起、无裂缝、无松散、无弹簧土现象、无明显轮迹。

（五）砂石垫层的质量检验及标准

1.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，注意此点不允许设在独立基础正下方。

2.每层压实后，宜采用贯入测定法（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λc＝0.94～0.97），用直径为20mm、长1 250mm的平头Ⅰ级钢筋，距离砂点顶面700mm垂直自由下落，贯入长度为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%。

3.砂垫层沉降观测：沉降观测次数和时间应按设计要求，一般第一次观测在安设稳固后进行，以后每加高一层应观测一次，整个施工时间的观测不得少于四次，房屋竣工后的第一年，观测四次，第二年两次，第三年后每年一次，直至下沉稳定。

（六）工程案例

山东临沂某小区1，2，3，4号楼均为多层混合结构住宅，地质条件原下卧层土质为杂填及粉土层，为提高承载力，全部采用级配较好的天然砂卵石对地基做出换填处理，自重12t的压路机进行压实施工，大基坑长约80m、宽约14m，砂石垫层厚度1～1.5m不等。砂石垫层上再做钢筋混凝土条基垫层，内置基础梁钢筋混凝土条基。经上述方法施工后效果很好，现正常使用5年，尚未发现不均匀沉降等不良现象。因此，在设计及施工中正确地运用砂石垫层技术处理软弱地基，可以充分利用地方材料的优势，不失为一种既经济又实用的处理方法。