任务2.3 垫层施工
2.3.1 施工方法的选用
按密实方法和施工机械，换填垫层法有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法。垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。
1.机械碾压法
机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土的一种压实方法。机械碾压法的施工设备有平碾、振动碾、羊足碾、振动压实机、蛙式夯、平板振动器等。这种方法常用于大面积填土的压实、杂填土地基处理、基坑面积较大的换填垫层的分层压实。施工时，先按设计挖掉要处理的软弱土层，把基础底部土碾压密实后，再分层填土，逐层压密填土。
2.重锤夯实法
重锤夯实法是利用起重设备将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土层，重复夯打，使浅部地基土或分层填土夯实。主要设备为起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。重锤夯实法一般适用地下水位距地表0.8m以上非饱和的黏性土、砂土、杂填土和分层填土，用以提高其强度，减少其压缩性和不均匀性，也可用于消除或减少湿陷性黄土的表层湿陷性，但在有效夯实深度内存在软弱土时，或当夯击振动对邻近建筑物或设备有影响时，不得采用。因为饱和土在瞬间冲击力作用下水不易排出，很难夯实。
3.振动压实法
振动压实法是利用振动压实机将松散土振动密实。地基土的颗粒受振动而发生相对运动，移动至稳固位置，减小土的孔隙而压实。此法适用于处理无黏性土或黏粒含量少、透水性较好的松散杂填土以及矿渣、碎石、砾砂、砾石、砂砾石等地基。
总的来说一般粉质黏土、灰土垫层宜采用平碾、振动碾或羊足碾以及蛙式夯、柴油夯；砂石垫层等宜采用振动碾；粉煤灰垫层宜用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯；矿渣垫层宜采用平板式振动器或平碾、也可采用振动碾。
2.3.2 垫层的施工工艺
垫层所采用的换填材料不同，垫层的施工方法也有所不同。
1.砂石垫层施工
砂石垫层选用的砂石料应进行室内击实试验，确定最大干密度ρdmax和最优含水量wop，然后根据设计要求的压实系数λc确定设计要求的干密度ρd、压实系数λc，依次作为检验砂石垫层质量控制的技术指标。在无击实试验数据时，砂石垫层的中密状态可作为设计要求的干密度：中砂1.6t／m3，粗砂1.7t／m3，碎石、卵石2.0～2.2t／m3即可。
砂和砂石垫层采用的施工机具和方法对垫层的施工质量至关重要。下卧层是高灵敏度的软土时，在铺设第一层时要注意不能采用振动能量大的机具振动下卧层。除此之外，一般情况下砂及砂石垫层首先用振动法，因为振动法更能有效地使砂和砂石密实。
砂石垫层施工要点如下：
（1）砂石垫层宜采用振动碾，分层铺筑厚度、每层压实遍数宜通过现场试验确定。除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，其他垫层的分层铺筑厚度为200～300mm。为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。
（2）砂及砂石料可根据施工方法不同按经验控制适宜的施工含水量，即当用平板式振动器时可取15%～20%，当用平碾或蛙式夯时可取8%～12%，当用插入式振捣器时宜为饱和。对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压。
（3）铺筑前，应先行验槽。浮土应清除，边坡必须稳定，防止塌土。基坑（槽）两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴等，应在未做垫层前加以填实。
（4）开挖基坑铺设砂垫层时，必须避免扰动软弱土层的表面，防止软弱土层被践踏、受冻或受水浸泡。否则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。基坑开挖时可保留180～220mm厚的土层暂不挖去，待铺筑垫层前再由人工挖至设计标高。在碎石或卵石垫层底部应设置厚度为150～300mm的砂垫层或铺一层土工织物，并应防止基坑边坡塌土混入垫层中。基坑开挖后应及时回填。
（5）砂、砂石垫层底面应铺设在同一标高上，如深度不同时，基坑地基土面应挖成踏步（阶梯）或斜坡搭接，各分层搭接位置应错开0.5～1m的距离。搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。
（6）人工级配的砂石垫层，应将砂石拌和均匀后，再行铺填捣实。采用细砂作为垫层的填料时，应注意地下水的影响，且不宜使用平振法、插振法。
（7）地下水位高出基础底面时，应采用排水降水措施，这时要注意边坡的稳定，以防止塌土混入砂石垫层中影响垫层的质量。
2.粉质黏土和灰土垫层施工
粉质黏土和灰土垫层施工参数及施工要点：
（1）粉质黏土和灰土垫层应选用平碾、振动碾或羊足碾，以及蛙式夯、柴油夯。最大虚铺厚度为200～300mm。
（2）粉质黏土和灰土垫层土料的施工含水量现场一般控制在最优含水率ωop±2%范围内。当使用振动碾压时，可适当放宽下限范围值，即控制到最优含水率ωop-6%～ωop+2%范围内。最优含水率一般通过室内击实试验确定，缺乏试验资料时可近似取液限ωl值的60%或按经验采用塑限ωp±2%的范围值作为施工含水率的控制值。
（3）分段施工时，不得在墙角、柱基等地基压力突变处接缝。上下两层的接缝距离不得小于500mm。接缝处应夯压密实。灰土拌和后须在当日铺垫压实，压实后3d内不能受水浸泡。
（4）垫层施工竣工验收合格后应及时进行基础施工与基坑回填。
3.粉煤灰垫层施工
粉煤灰不得含垃圾、有机质等杂物。粉煤灰运输时含水量要适中，既要避免含水量过大造成途中滴水，又要避免含水量过小造成扬尘。粉煤灰施工时的含水量应为wop±4%。在软弱地基上填筑粉煤灰垫层时，应先铺约20cm厚的中、粗砂或高炉干渣，以免下卧软土层表面受到扰动，同时有利于下卧软土层的排水固结。其他施工要点可参照砂石垫层的相关内容。