1、水泥稳定砂砾垫层地基处理首次在高层民用建筑中的应用摘要 在民用建筑基槽施工过程中，难免遇到较为复杂的地质情况，特别是高层建筑地下室面积较大、基槽开挖较深的工程，地基处理工程量较大时，选择一个合理的地基处理方式对工程的施工进度、成本造价等有较大的影响。水泥稳定砂砾地基处理施工工艺取材方便、机械化施工程度高，造价成本低，具有较高的社会效益和经济效益。 关键词 地基处理水泥稳定砂砾高层建筑人工地基 中图分类号：TU47 文献标识码：A 1.主要特点 水泥稳定砂砾属于水泥稳定土的一种，它是按照一定的比例将水泥、砂、石子等基层材料加水进行搅拌混合，运输至施工现场分层摊铺碾压密实，并采用措施保湿养生，基层
2、材料中的水泥和水接触后发生的水解和水化作用使得达到稳固的结合，该物理和化学的交叉反应明显提高基层材料力学强度和耐水、耐冻性，使整个地基承载力达到预定目标，并减少地基刚度不匀造成的地基变形，保证上部主体结构施工质量和安全使用。具有如下特点： 1.1 将公路路基处理方式引入民用建筑地基处理，新增了一种新的地基处理方式。 1.2 全程机械化施工和流水作业，工厂化配料搅拌，方便施工，且养生时间短，能够快速进入下一步施工，缩短施工工期。 1.3 有良好的力学性能和板体性，水稳性和抗冻性较好，初期强度高并且强度随龄期增加。 1.4 水泥用量不大，可使用低强度等级的水泥，成本较低。施工作业时无粉尘，噪音小，
3、拌合料实行厂拌减少污染，满足城市施工的高环保要求。 2.使用范围 可用于新建民用建筑基槽尺寸大、作业面广，地质复杂、基土持力层刚度不匀等大体量的地基处理施工。 3.施工工艺及关键技术 3.1 工艺流程 基层处理施工放样准备下承层场外备料拌合料运输至现场摊铺整平与碾压成型养生承载力检测 3.2 关键技术 3.2.1 基层处理 水泥稳定砂砾施工时严禁存在明水，现场开挖的基坑涌水量较大时需采取措施进行降水及排水，可采用止水帷幕、井点降水配合排水盲沟的方式进行排水，保持基底无明水。施工前将基底的淤泥、杂物等清理干净，特别是淤泥、土块等必须清除，否则会影响到水泥稳定砂砾的固结强度。 3.2.2 测量放样
4、 测量放线及标高控制为前期技术准备工作，根据基坑的实际施工路线，测放好施工部位的范围线，算计好每层混合料的回填厚度，每间隔15m 左右设置一处标高标记桩，以控制每层混合料的碾压后的标高。 3.2.3 拌合料准备 （1）确定配合比 可根据图纸设计地基承载力要求参考公路路面基层施工技术规范选用强度标准及水泥剂量。 按选定的强度要求和所采用的水泥剂量作试件，放在规定温度下保温养生 6 天后，再浸水 1 天，进行无侧限抗压强度试验，调整配比至规定的强度要求。 （2）集料拌合 集料拌和采用厂拌法，采用先进有效的电子计量设备，确保配料准确，拌和均匀。开始拌和前，拌和场的备料应能满足 35 天的摊铺用料。每
5、天拌合前根据现场实测的砂砾堆料的含水率及设计配合比来调整当天的施工配合比，外加水与砂砾含水量的总和要比最佳含水量略高。实际的水泥剂量大于混合料组成设计时确定的水泥剂量约 0.5%。同时，在充分估计施工富余强度是要从缩小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高水泥稳定砂砾底基层强度。 开始拌和之后，出料时取样检查是否符合设计的配合比，正式生产之后，每 12 小时检查一次拌和情况，抽检其配合比、含水量是否变化。3.2.4 集料运输 根据拌和站的生产能力和运距计算运输车辆的需要量，足额配置运输混合料的车辆，以确保拌和楼满负荷运转，提高工作效率，加快施工进度，减少拌和楼的“停机待装”现象，并及时将混
6、合料运至现场，同时注意装载均匀，以便现场布料。车上的混合料应覆盖，以减少水分损失。如混合料因各类故障不能在初凝时间内运到工地，或碾压完成最终时间超过 2 小时，必须予以废弃。运输车辆通过砂砾垫层时尽量避免车辙和不均匀碾压。根据水泥稳定砂砾基层的厚度、宽度及预定的干密度计算每车料的堆放纵横向距离，用石灰布设卸料点标记。严格按照卸料标记由远到近将混合料卸置于地基上，以避免地基处理段混合料不够或过多，减少平地机的工作负担。卸料时控制速度和落差，防止混合料离析。 3.2.5 集料摊铺 根据混合料的特点、理论干密度、经验计算混合料的松铺厚度。混合料可采用铲车、平地机等机械均匀地摊铺在规定的宽度上，表面要
7、求平整。摊铺时混合料的含水量要高于最佳含水量 0.5%1.0%,以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。摊铺宜采用人工辅助配合进行，设一个 35人的小组，携带一辆装有新拌混合料的小车，跟在摊铺机械后面，及时铲除粗集料“窝”和粗集料带，补以新拌的均匀混合料，或补撒拌匀的细混合料，并与粗集料拌和均匀。摊铺过程中禁止车辆通行。摊铺完成，由人工对边缘进行检查和修理。快速完成对宽度厚度过大或宽度厚度不足的区域的修整，以便在水泥初凝之前对底基层进行压实。 为减少岩石区、孤石区与整体地基刚度不同造成的变形沉降差，在岩石区基础垫层底部设置 50cm 厚的褥垫层，褥垫层材料为无水泥砂砾混合料，摊铺均匀后压实，以减少主
8、体建筑物的不均匀沉降。 3.2.6 碾压 摊铺完成后，紧跟振动压路机和轮胎压路机进行碾压，一次碾压长度一般为 50m80m,厚度 25cm30cm。碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志，基坑边角位置重复碾压 23 遍。 碾压时注意静压要充分，振压不起浪、不推移，压至无轮迹为止。压路机碾压时应重叠 1/2 轮宽，压路机倒车换档要轻且平顺，不要拉动底基层，严禁压路机在已完成的或正在碾压的基层上调头和急刹车，以保证水泥稳定砂砾底基层表面不受破坏。碾压在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成，并达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。为保证水泥稳定砂砾底基层边缘强度，应有一定的超宽。每一段碾压完成后应
9、立即开始养生，并同时用灌砂法检测压实度。 3.2.7 养生 应将湿润的土工布人工覆盖在碾压完成的底基层顶面。覆盖 2 小时后，再用洒水车洒水。底基层至少 7 天处于湿润状态，不得用湿粘土、塑料薄膜或塑料编织物覆盖。养生期间应定期洒水，养生结束后，必须将覆盖物清除干净。采用喷雾式洒水养生，不得用高压式喷管冲淋，以免破坏底基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持表面湿润。 3.2.8 载荷检测 水泥稳定砂砾垫层地基处理施工至设计标高后，按照规范规定进行地基载荷抽样检测试验，静载检测满足规范和图纸设计要求后方可进行下道工序施工。 4.施工注意事项 4.1 材料准备充足，原材料水泥事
10、先检测合格，普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥和火山灰水泥都可使用，但应选用终凝时间较长（宜在 6 小时以上）的水泥，忌用快硬水泥、早强水泥和受潮变质水泥，宜用低强度等级的水泥，如 32.5 级、42.5 级均可。 4.2 施工组织要到位，根据现场的作业面划分施工段，合理配备装载机、振动压路机、重型自卸车辆等设备，组织现场不间断小流水施工，根据每天需要完成的工程量提前准备拌合原料及调度运输车辆，防止现场出现延迟时间较长现象，若延迟时间超过 5 个小时，则将拌合料返回搅拌场重新加水泥拌合。 4.3 施工期间时刻关注天气变化情况，现场配备防雨布防备应急情况，一旦下雨立即停止施工。已经完成碾压部分
11、设置排水措施，设置水泵等设备，防止雨水浸泡未养生完成的砂砾。 5.应用实例及效益分析 滨州医学院烟台附属医院综合病房楼工程位于烟台市牟平区，总建筑面积 11.69 万，地下 1 层，地上 23 层，基槽开挖尺寸 158m49m，筏板基础，设计基底标高为-7.9m，地基承载力 450Kpa。-3.4m 标高处基坑出现孤石及岩石区，需要破碎岩石至基底标高处。非岩石区开挖至-10.3m 左右时达到了设计持力层，此时井点降水已经起不到有效降水作用，基槽上涌岩隙水较多。整个地基地质状况极为复杂，基槽高低不平，刚度不匀，无法继续施工，需要进行地基处理。地基处理工程量达到 1.38万 m3，工程量极大，对施
12、工周期、人员、材料供应、造价成本等方面都存在较大的影响。 2011 年 7 月 31 日以中科院研究员闫明礼大师为主的专家组到现场进行勘查并对水泥稳定砂砾地基处理方案的可实施性进行了论证及肯定。自 2011 年 8 月 2 日开始正式组织施工，截至 8 月底全部施工完毕，保证了后续工作的及时开展，同时也降低了造价成本，除去破碎岩石及降水费用 23 万元，比原图纸设计中的毛石砼地基处理降低成本 208 万元，并且施工质量也得到了保证。 基底处理施工完毕后，即刻进行了现场静载检测，水泥稳定砂砾垫层承载力特征值满足 450Kpa 的设计要求。截至 2012 年 11 月 18 日，主体结构分部施工完
13、毕，筏板基础共布置的 18 处沉降观测点，累计最大沉降量为 13.3mm，累计最小沉降量为 10.4mm，楼房倾斜率不到 0.1，沉降比较均匀。 水泥稳定砂砾为全国首例运用于民用高层建筑地基处理做法中，把公路路基处理思想进行拓展，在建筑施工中引入公路路面基层施工技术规范的施工技术及要求，综合考虑其所达到的工程质量、施工成本、效益在施工场区条件允许的情况下比较值得推广的。 作者简介： 苗宁新，男，威海建设集团股份有限公司，工程师，威海 264200 参考文献 1.建筑地基基础工程施工质量验收规范GB502022002； 2.公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000； 3. 齐宝忠，保证水泥稳定砂砾基层质量需要注意的几个问题市政技术，1996 年第 Z1 期； 4. 李立新，白岩，谷长发，水泥稳定砂砾基层施工工艺黑龙江交通科技，2003 年第 04 期； 5. 宋汉中，水泥稳定砂砾基层的施工要点林区教学，2009 年第02 期。
