運用“累積效應”控制砂石換填地基質量

王 威 高建洋

（河南海華工程建設監理公司，河南 鄭州 450000）

運用“累積效應”控制砂石換填地基質量

王 威 高建洋

（河南海華工程建設監理公司，河南 鄭州 450000）

探討在砂石換填施工中監理應做的工作，闡述了運用夯實回填土的“累積效應”提高質量控制效率的途徑。

地基工程；砂石換填；累積效應；質量

1 工程概況：

1）本工程為中國移動（河南）數據中心一期工程B01機房，建筑面積20015m2，地上4層，局部5層，建筑高度21．4m：鋼筋混凝土框架結構，鋼筋混凝土筏板基礎。

2）工程地質條件：依據詳細地勘報告，各土層的特征為：

① 第一層素填土：以粉土和粉砂為主。層厚0．30—2．60m，平均層底埋深1．44m。

② 第2—1層粉土：稍濕，稍密，干強度低，韌性低，層厚0．7—2．4m，平均層底埋深2．60m，天然地基承載力特征值為100kPa。

③ 第2層粉土；濕，中密，干強度中等，韌性中等，層厚0．6—6．30m，平均層底埋深4．62m，天然地基承載力特征值為150kPa。

④ 第3層粉土；濕，中密，干強度中低，韌性低，層厚2．30—5．00m，平均層底埋深7．96m，天然地基承載力特征值為180kpa。

3）設計要求：根據B01數據中心機房地勘報告，設計院要求以第2層粉土層作為天然地基持力層。由于B01地勢較低，土方開挖至設計基礎底標高-2．9m后，達不到第2層粉土，因此要繼續開挖，直到進入第2層粉土，超挖部分按設計要求換填級配砂石，根據地基處理方案，換填厚度分別為0．5m、1．5m、2．5m和3．0m，表面為200mm厚三七灰土。詳見圖1：砂石換填深度分布圖

圖1 砂石換填深度分布圖

4）施工單位：鄭州市第一建筑集團有限公司。監理單位：河南海華工程建設監理公司。

2 監理目標：

1）砂石換填地基應均勻。

2）砂石換填地基應密實，壓實系數應達到0．97，地基承載力應達到180kPa。

3 施工準備階段的監理工作

1）審查施工單位的施工方案。

2）審查施工單位測量人員的資格證書及測量設備檢定證書。

3）對施工平面控制網、高程控制網和臨時水準點的測量及控制樁的保護措施進行復查。

4）檢查施工單位提供試驗室的資質等級和試驗范圍。

5）審查施工單位報送的級配砂石，選取的碎石、卵石、礫砂、角礫、圓礫、粗砂、中砂或石屑應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。

監理部與項目部共同考察砂石廠，核查材料儲備、日生產量，材料到施工現場所用時間；核查砂石廠儲備砂石材料的粒徑及含泥量，對不符合現場需要的材料要求砂石廠家及時清理出砂石場地。要求砂石廠按照施工配合比進行配料。

6）通過現場試驗確定虛鋪厚度，確定22T壓路機碾壓遍數為振動壓實4遍、靜壓1遍。

7）按照大面積換填時對坑底原土不應擾動的原則，施工單位制定了合理的換填順序，將出入口設置在最南邊換填2．5m區域附近處，3．0m區域最先換填，北邊0．5m區域最后換填。

8）壓路機行車速度對觸探擊數和壓實系數是否有影響？監理要求施工單位在大面積砂石換填之前，在施工現場進行試驗，實測結果詳見表1。

表1 行車速度與觸探擊數和壓實系數的關系

表2 輕便動力觸探成果

表3 靜載試驗各測點累計沉降量

表4 靜載超負荷試驗成果表

表5 靜載超負荷試驗點四周表面下30cm觸探擊數及上表面壓實系數測試成果

從上表可以看出行車速度對壓實系數影響較小，對輕型動力觸探略有影響，速度慢了，觸探擊數高，所以選擇行車速度為0．7m/min。

9）現場設備

① 運輸設備：一輛中聯ZD220-3履帶式推土機、三輛東風柳汽霸龍型號LZ3252M5DA自卸車。

② 碾壓設備：核查22T振動壓路機技術參數，其工作質量22000kg、壓輪寬度2130mm、振動頻率(低/高)28/33Hz、振幅(高/低) 1．86/0．93mm。

③ 檢測設備：200cm3環刀、輕便動力觸探設備、地基靜載荷試驗設備。

4 砂石換填質量的事中控制

1）在大面積的砂石換填過程中，監理人員進行全程旁站控制，每次換填厚度不得大于40cm：控制22t的振動壓路機行車速度和碾壓遍數。

2）在同一換填區砂石地基底面應鋪設在同一標高上，在相鄰深度區交界處，施工單位將基土面挖成踏步和斜坡形，上下層接槎處的水平距離應錯開0．5～1．0m，接槎應增加1遍碾壓。

3）換填應按先深后淺的順序進行。

4）鋪筑的砂石應級配均勻。如發現砂窩或石子成堆現象，應將該處砂子或石子挖出，分別填入級配砂石。

5 質量檢測控制

1）每層壓密實后進行輕型動力觸探，監理人員核查了輕型動力觸探設備，其錘重10kg，落距50cm，探桿直徑25mm，探頭直徑40mm，錐角60°。首層壓實后厚度30cm，對某一測點監理人員記錄向下10cm、20cm、30cm處所得出的觸探擊數分別為19、43、60。換填第二層完成后，壓實總厚度為60cm，在同一點上監理人員要求將動力觸探向下多探20cm，得出首層表面向下10cm、20cm處觸探擊數分別變化為63、79，由于阻力很大動力觸探無法向下繼續探測。實測數據詳見表2、輕便動力觸探成果。

從表2數據可以看出，砂石換填存在“累積效應”，第二層砂石換填完成后，第一層觸探擊數明顯增大，第一層向下20cm后無法再向下進行觸探，由此得出第二層對第一層影響深度為累計向下超過30cm。在第3層壓實后，“累積效應”還會使第1層更密實，遺憾的是實測不到有效數據；同時我們也看到“累積效應”呈遞減態勢，逾深效應逾小。

2）每層施工結束后，監理見證施工單位用容積不小于200cm3的環刀壓入每層2/3的深度即20cm處取樣，測定干密度，干密度應不小于在中密狀態的干密度值。檢驗點數量，每50—100m2檢測不應少于一個點，壓實系數全部≥0．97。

3）當最后一層碾壓完成后進行靜力荷載試驗，每個區域分別做3組共12組，每組最大加載量360kpa，試驗結果合格，詳見表3靜載試驗各測點累計沉降量。

5號點累計沉降量9．28mm， 6號點累計沉降量5．6 7 m m，差值3．61mm， 5號點與6號點距離22m，斜率為0．16%，2號點累計沉降量4．57mm，與5號點差值4．71mm，5號點與2號點距離27．5m，斜率為0．17%

監理部要求在每個區域3組內各選擇一組進行加載，加載12．5%后試驗結果通過，繼續再加載12．5%結果仍通過，靜載超負荷試驗成果見表4。

從表4可以看出在相同的荷載作用下，本級沉降量中2．5m換填深度區沉降量比1．5m換填深度區還要小，原因是2．5m換填區域為主要的砂石運輸通道，運輸車輛頻繁碾壓，使得該區域換填的砂石被壓得更密實；在相同荷載作用下換填深度0．5m的本級沉降量與3．0m的相比，最大沉降差4．96mm，對基礎不均勻沉降不構成威脅；從累計沉降量看，最大值12．41mm，是比較低的；從表3、表4中可以看出換填3．0m深比0．5m深累計沉降量要大，說明原土要比砂石換填的質量好。

4）靜載試驗最大加載量達到360kPa后，在靜載超負荷試驗點位周圍各選4點在砂石換填表面下30cm做輕便動力觸探，在上表面做壓實系數測試結果見表5。

從表5可以看出，砂石換填地基是均勻的，壓實系數和地基承載力均達到設計要求。

6 砂石換填質量監理的體會

1）控制砂石級配是關鍵。

2）審定適宜的施工順序，應堅持先深后淺。

3）檢查控制鋪填厚度及壓路機碾壓實遍數應符合施工方案規定。

4）第一層砂石換填結束后，一層表面換填的砂石會向上回彈，當第二層換填結束后，第二層會阻止第一層向上回彈，使第一層被壓得更密實。

5）“累積效應”可資利用。

在換填準備階段，碾壓遍數試驗可用第一層頂部的壓實系數和觸探擊數來確定，可以做到事半功倍的效果。

當表面輕便動力觸探擊數達不到要求時應立即增加壓實遍數，直到合格為止。

換填質量檢測（壓實系數、觸探擊數）應及時，兩種檢測方法同時使用，判定合格的準確性更高。

7 監理工作改進方向：

1）在砂石換填前應該對原地基進行輕便動力觸探，在第一層砂石換填完成后對原土層再觸探，觀察原土層變化情況。

2）靜壓一遍應當做一次觸探，強壓一遍后再測試一次，然后二者進行對比，可得出二者分別對壓實效果影響的大小。

2017-01-10