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，换填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，使其满足建筑物上覆荷载的要求。十几年来，西北院在西北地区高（多）层建筑物基础处理中，逐步推广应用砂石垫层技术，工程实践经验表明，该方法成本低，施工简便、快捷，质量易于控制，在砂石料充足的西北地区已得到广泛的应用。在此，对砂石垫层的作用、工程特性及施工方法等介绍如下。

　　1、砂石垫层的作用

　　砂石垫层所用的砂石料具有强度高、压缩性小、透水性良好和容易碾压密实等特点，在工程中主要作用有以下几点。

　　1.1提高地基承载力由于浅基础的地基承载力与基础下卧层的抗剪强度有关，以抗剪强度较高的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方。

　　1.2减少地基沉降量一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例都较大，以压缩模量高、压缩性小的砂石垫层置换上部软弱土层，可以显著的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，使作用在其下卧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。

　　1.3加速软弱土层排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫绕出两侧排出，延长了渗径，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生破坏的危险。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。

　　1.4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。正是由于砂石垫层在地基处理上具有以上诸多作用和优点，而且在不少地区料源也相当丰富，所以根据其所起的不同作用，在各类工程中都得到相当广泛的应用。

　　2、砂石垫层料工程特性

　　砂石垫层料可归于无粘性粗颗粒土。一般砂石垫层填料有天然级配和人工级配2种。国内工程习惯用固定粒径5mm作为分界粒径，把小于5mm的颗粒称为细粒料，把大于5mm的颗粒称为粗粒料，用P5表示大于5mm粒径的粗颗粒的百分含量。根据粗颗粒土有关理论，结合西北院多年来在水利水电筑坝技术中对粗颗粒土工程特性的研究成果，一般认为，粗粒料形成骨架，细粒料充填孔隙，充填愈好，整个土体密度愈大，抗剪强度愈高，沉陷变形愈小，承载力愈高。从粗颗粒土粗料含量与干密度的试验资料表明，尽管粗粒土的产地、矿物成分、颗粒性质、颗粒组成等可能不同，但干密度随粗粒料含量的变化有共同的规律，即当P5约在70％左右时，粗粒料可形成完整骨架，细料又能填满骨架孔隙，此时粗、细料共同传递外力，颗粒间结合紧密，干密度值最大，土体最密实，压缩沉降变形也最小。

　　十几年来，在西北地区高（多）层建筑物基础处理中，应用砂石垫层的工程实践经验表明，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、软岩破碎料或其它有机杂物。

　　（2）对于一般建筑物基础，砂、石材料含泥量（＜0.1 mm颗粒含量）不应超过5％，碎卵石最大粒径可放宽至70 mm；对于用作排水固结地基或高层建筑物基础的砂、石材料，含泥量不宜超过3％，碎砾石最大粒径不宜大于50 mm.

　　（3）当采用天然级配的砂砾石时，应级配良好，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、砾（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）砂石垫层中的砂，应为洁净的中、粗砂，避免使用细砂。