【摘要】在老的煤矿矿区，通常都会有多年废弃的煤矸石占据大面积土地。随着我国城乡建设事业的发展，国土资源越来越紧缺。因此，在老矿区城市建设中，如何适当改造并按其特性把它用来做建筑场地，或者说是如何利用这些场地作建筑场地的问题，应当引起建设主管部门、科研部门、设计部门、勘察部门共同关注，并把它作为一个课题来进行研究。本文着重阐述多年填矸地基上的基础设计问题，介绍了笔者在这方面的一些既往经验，可供各路同行参考。
【关键词】填矸地基；基础设计
1、引言
辽宁省阜新市城区是一个历史久远的煤矿矿区。在市区周围，有很多土地都被多年煤炭生产中开采出来的废弃物、煤炭洗选分离出来的废弃物、露天开采剥离出来的废弃物，统称为煤矸石堆占着。各处堆积的厚度不等，少则几米，多的达几十米(阜新市厚的有60多米)。仅以2005年终产报废的海州露天煤矿排土场为例，占据面积就超过13.40平方公里。如果加上终产报废的新邱煤矿、新邱露天煤矿、高德煤矿、东梁煤矿等的煤矸石占据土地，总占地面积就有25平方公里以上。这些多年煤矸石场地，具有自然下沉、遇水下陷、早期自燃发火等现象，长期以来人们不敢涉足在这些场地上兴建永久建筑物。
随着我国现代化的进程和城乡建设事业的发展，城乡建设所需的土地资源越来越缺。那些已被多年煤矸石堆占的场地，能否经适当改造或者说是如何按其特性开发利用成建设场地，已经成为了这类城区建设发展面临的问题。
事实上，近十几年来，已经有人在研究开发利用这些场地。但目前大多数仍以植树绿化、林果种植、养殖复垦为其主要目的，还未发展到如何开发利用成为居住区、商业区、文化教育或工业生产园区的深度。即使这样，就是以农业、林业、养殖、种植的开发事业中，也已经遇到了相应配套的场区办公用房、宿舍、食堂、库房等中小型建筑物，在这样的地基上如何进行基础设计的问题。这样问题，在阜新矿区已经遇到；在其它老煤矿矿区也会遇到，因此，研究和探讨这个问题，就具有一定的社会意义和经济意义。
笔者在阜新矿区工作过30多年 ，在这个课题上积累过一些经验；考察过 一些情况；有一些自己的看法。本文将集中作一些阐述，以图引起有关部门，各界同仁的重视和讨论。
这个课题，拟名为《多年填矸地基上的基础设计问题》。
2、多年填矸地基的定义
多年填矸地基系指在煤矿生产中挖掘或洗选出来的各种岩土碎块或不同粒度的煤矸石等废弃物(包括露天开采剥离出来的岩土废弃物)；由运输工具(自卸汽车、自卸矿车、传输皮带)翻卸堆积形成的地层；并且用来作为建筑物地基的一类特殊地基。
这个定义中有三个要点：
2.1形成地基的土层是煤矸石或煤矿开采出来的废弃物。
2.2是由机械或人工自然堆积的。堆积过程中无规则、无分层、无碾压；没有采取过为在若干年后要作建筑地基而采取的任何技术措施。
2.3这种地基堆积过程的时间和堆积后静置的时间很长，地基在正常自然条件下已经完成了自重固结。
根据笔者的观察和工程实践，在辽宁阜新地区，这个“多年”，我们把它界定在30年以上；这个“填矸地基”，是指填矸层的厚度已经超过基底附加应力影响深度，或者就拟建的建筑物而言，对这类地基如采取全部换填施工方法难度太大，在工程费用上也不合算的填矸地基。
3、多年填矸地基的主要特点
多年填矸地基就地基分类属于杂填土地基。这类杂填土地基它既不同于以扰动土、城市建筑垃圾、生活垃圾为主的杂填土地基，也不同于以工业废渣为主的杂填土地基。它具有如下特点：
3.1组成物甚为复杂：在以矿井生产开采出来的多年填矸地基中，主要组成物有天然物，有各种岩石及其碎快，有各种含碳量的煤矸石和各类土。就岩石而言，有极易风化或已经风化的泥质岩、玄武岩等；也有不易风化的砂岩及其它岩浆岩；有些块径很小，已成碎粒或砂粒；也有块径很大(300～400mm)。在以海州露天煤矿用苏制4m3电镐挖掘出来的岩块，最大块径有1米多的顽石。以煤炭洗选加工出来的煤矸石为主的多年填矸地基，则以含碳量极高的泥质页岩块为主，其块径较小，也比较均匀，大部份已风化并呈鳞片状。
上述不同组成成份多年填矸地基，比较共性的是大都搀夹有煤块或半煤岩块。这些成份在阜新天干少雨的气候条件，经过自燃会变成陶粒类的烧结物或半烧结物。但不论什么情况，本文阐述的多年填矸地基，都不含生活垃圾、工业废渣，也不具有流沙夹层，更不具有可液化的细砂或粉沙层。
3.2孔隙比大，密实度极不均匀：多年填矸地基在堆积过程中，未经分层和碾压，全靠自重堆积，所以有很大的孔隙率，而且极不均匀。在露天剥离物堆积的多年填矸地基中，会有许多由于岩块相互搁置形成的空洞。在钻探中，可能出现“掉钻”现象。只有以洗选加工出来的多年填矸地基中，沉积才比较均匀，但其孔隙比也在0.9～1.20范围内。
3.3具有一定的湿陷性。多年填矸地基由于形成过程中是自由的、松散的堆积，岩块之间相互搁置形成空隙，在正常条件下能形成平衡，但一遇水，就可能加快岩块的崩析破碎，或者润滑了接触点面，岩块之间重新叠合，这样就会出现湿陷。同时，当填矸中有大量可燃性矸石时，矸石在自燃中也会发生分解，释放出气体，形成空隙，一遇到水也会发生湿陷。这种湿陷在填矸地基堆积初期十分明显。随着堆积年限的增加，经多年风霜雨雪和自重作用，也会稳定。从阜新矿区现有多年填矸地块来看，日伪时期以及建国以后50年代和60年代初期形成的地基，已经完成了自重湿陷；新近堆积的填矸地基，如已超过20年限，也基本完成了自重湿陷。
3.4化学特性与含水特性：在阜新地区的多年填矸地基中，其组成物都不具明显的酸碱性。在现有为数很少的填矸地基上建筑物基础中，尚未了解到遭化学性腐蚀基础的情况。但在基坑开挖到陶粒或半陶粒土中，发现过一些呈灰白色的石灰类(碳酸钙)小块。这些小块尚不足以对建筑物基础造成危害。
多年填矸地基由于空隙比大，透水性强，这种地基本身不可能有上层滞水，也没有潜水。只有当填矸堆积在盆形场地时，这种地基才可能有潜水。
4、多年填矸地基的勘察
多年填矸地基的勘察工作，原则上应遵循《岩土工程勘察规范》GB50021-2001进行。由于多年填矸地基无规则、不分层，有些勘探方法(如触探)不完全适用，因此勘察工作必须从实际出发，注意吸收一些从事过这方面探讨的专家的经验，力使勘察成果更具有适用性和可靠性。
多年以来，笔者在阜新矿区工作中，接触过一些多年填矸地基的勘察，其主要方法是现场踏勘、雨后观察和坑探、槽探。就一般低层、多层建筑基础设计而言，勘察工作的主要内容是调查填矸地基的堆积年限、堆积深度、表层风化程度、植被发育情况，挖掘若干个探坑勘察其主要组成物情况，煤矸石自燃程度等。其主要经验如下：
4.1调查堆积年限主要是为了判定填矸地基是否已完成了自重固结。调查的方法可查阅档案资料，亦可咨询当地人或当事人。堆积年限数据不一定能了解得完全准确，大体能确切到30年以上，50年以上，100年以上就可以进行判定。
4.2调查堆积深度是为了更便于在设计时确定基础型式，选用浅基础还是不能用浅基础。用浅基础时，要判定一下基底压力影响深度是否已超过填矸深度。如果影响深度超过填矸深度，则应对原地表土层状况进行了解；如果影响深度没有超过填矸深度，就可以不去考虑原地表土层赋存情况了。调查方法也可以查阅档案资料、咨询当地人或当事人。必要时用钻探来解决。
4.3现场踏勘填矸地基表层风化程度和植被情况，主要是为了证实或判定填矸地基是否已完成了自重固结。当填矸表层大块矸石已完全破碎，形成鱼鳞式薄片，或者泥质页岩类矸石已风化成粘土类土，场地表层已杂草丛生，甚至生长出各类小树，一般堆积年限都已超过30年，填矸地基也已完成了自重固结。
4.4在现场踏勘时还有一项重要内容是调查煤矸石的自燃状况。在矸石堆上仍在自燃着火冒烟的，堆积年限都不太长，它具有较强湿陷性，这种场地不能作建筑地基。另外一种情况，是填矸地基中的煤矸石虽然已经熄灭了自燃，现场看不到冒烟，但表层植被很少发育，说明煤矸石自燃终止年限不长，这种填矸地基也会有湿陷性，用作建筑地基应慎重对待。如果有条件，观察者能在当地下暴雨前后对比观察，看看地层表面在暴雨前后有无陷坑，那对填矸地基有无湿陷性判断就更清楚了。
4.5鉴于填矸地基的不分层、无规则，触探方法所得的锤击次数差异很大，往往难以据此推断地基承载力和沉积可靠程度，因此坑(槽)探应当是填矸地基的主要勘探方法。坑探个数无需太多，一般沿建筑物纵向每30～50米一个，沿横向每20～30米一个。坑探的深度可大致挖到预计的基础底面下1米即可，坑探结果应当绘出柱状图作出描述。主要查看填矸的组成物及堆积情况，空隙是否特多特大；有没有在一定深度内灌浆冲填必要和可能；还有没有残留的煤块和可燃的煤矸石堆积在一起，形成自燃的可能性等。必要时可作一两个坑的浸水试验；重要的建筑物，应作静力荷载试验。
4.6鉴于填矸地基的复杂性，笔者建议建设单位在委托勘察时，应同时确定设计单位，并要求两个单位共同配合，商定勘察目的、勘察内容、勘察方法、勘察结果，以达到事半功倍的效果。
5、多年填矸地基承载力特征值的判定
5.1多年填矸地基承载力特征值的判定，原则应当依照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001的要求，进行详细勘察，并按素填类土进行判定。
5.2判定多年填矸地基承载力特征值，首先必须对地基自重固结情况进行判定。对于已经完成自重固结的多年填矸土，可以判定它的承载力特征值；对于没有完成自重固结的多年填矸土，不能判定它的承载力特征值，也就是说，这类多年填矸土，尚不能作建筑物地基。
5.3判定多年填矸土是否完成了自重固结，可以采取如下方法：
5.3.1堆积年限推定法：一般30年以上可以判定为己经完成自重固结。
5.3.2重型动力触探法：当钻孔各控制深度内各点触探击数平均大于5击，可判定为已完成自重固结。
5.3.3静载试验法：当按静载试验得到的地基承载力特征值大于100KPa时，可判定已完成自重固结。
5.4工程地质勘察时报告判定地基承载力特征值主要依据为重力触探击数结果，并按照规范GB50021-2001表F.0.4-1进行判定。目前，在尚未取得大量科研测试数据以前，建议多年填矸地基承载力特征值介定在130～190KPa之间。对于表F.0.4-1列N63.5中9～17的数据，我们在实际工程中，尚未遇到，这类情况，应当慎用。对于建造乙类建筑物的地基，尚应进行静载试验，且不应少于3处。
5.5对于需要进行变形验算的地基，工程地质勘察报告应当提供土的变形模量E0 。值可根据矸石堆积年限，以动力触探平均击数、填矸土的主要成份、勘查时掌握的地基离散情况和静载试验结果来综合判定。根据我们以往的工程经验，阜新地区多年填矸地基的E0值，可介定在10.00～14.50 MPa之间。
6、多年填矸地基上的基础设计
6.1基础设计的基本原则：
6.1.1在对多年填矸地基特征值未作系统试验研究以前，这类地基上不应建造甲级建筑物；应当慎重建造乙级建筑物；在有勘察资料，且有以往设计经验可参照情况下，应当允许建造丙类工业及民用建筑物。
在为节约土地资源，合理开发利用多年填矸地基场地的情况下，应当提倡建筑丙类建筑物，适当建造乙类建筑物。
6.1.2建筑设计力求平面及造型简单，高低差不大(不超过总高的1/3，不超过二层，不超过8米)。
6.1.3主体结构设计应按照相关设计规范采取适当的防止不均匀沉陷的措施。
6.1.4基础设计应当遵循《地基及基础设计规范》GB50007-2002(以下简称《规范》)的有关规定。其中基础设计等级按《规范》第3.0.1条，一般定为丙级。
6.2基础设计中的技术要点：
6.2.1基础埋置深度应遵循《规范》第5.1.1条规定。填矸地基一般不含水，可称为不冻土。但填矸地基由于孔隙特大，冬季雨雪易渗入结冻，因此基础的埋深在一般情况下，应该大于或等于该地区的标准冻深。
6.2.2基础的底面压力计算，可按《规范》第5.2节规定。但由于多年填矸土的内聚力小，有偏心荷载作用时，建议设计基底宽度尺寸时不应出现偏心矩e>b/6的情况。
6.2.3当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，填矸地基的承载力特征值可以也应当修正，并按《规范》5.2.4式进行计标。其修正系数可参照表5.2.4中的“中砂，粗砂和碎石土”类的取值再适当降低10～30%取用。
6.2.4当需要进行变形验算时，多年填矸地基的勘察报告应当提出地基的Es值。设计人应对勘探报告提出的Es值进行核定。
6.3基础设计的构造细节：
6.3.1对于砌体结构下的条形基础。基础材料应尽量选用毛石砼基础，不用或慎用浆砌毛石基础。当低层(三层及三屋以下)砌体结构选用浆砌毛石基础更加经济合算时，应当在毛石基础上加钢筋砼地梁。
6.3.2对于柱下钢筋砼独立基础，可按正常条件下进行计算和设计，但当荷载较大，基底尺寸较大(大于2.0×2.0m时)，建议对素砼垫层选用C15砼，并将厚度定为150mm，以改善基底接触面条件。
6.3.3对于荷载特大，特别集中，需要采用桩基础更为合适时，建议选用载体桩基础，不用予制摩擦桩、钻孔灌注桩等桩基型式。
6.3.4对于大面积荷载或其他需要提高多年填矸地基承载力特征值时，应当试用高压旋喷加固地基，而慎用碎石桩、灰土桩、复合桩等方式如固地基。
7、多年填矸地基上基础设计的几个实例
近30多年来，因矿区生产生活需要，曾经在上述多年填矸地基上建造过一些建筑物，现就笔者设计、指导设计或参与设计的一些工程简况，介绍如下：
7.1海州露天煤矿东开闭所：1978年8月建设，为一单层砖混结构，高4.50米，进深5.70米，长33.40米。场地是海州矿排土场，填矸高度约45米。基础设计为浆砌毛石基础，加设240高钢筋砼地梁。勘察工作是由笔者在现场基槽开挖后判定的。地基承载力按当时设计规范定为10T/m2，，建成后正常使用。现该工程已随着海州矿终产报废拆除。
6.2海州矿集体公司煤矸石砖厂。
1978年～1982年建设。该砖厂设有两条24万块/年隧道窑两条。建设中除隧道窑之外，还配有原料磨机房、窑头机房、变电所、水塔、辅助厂房等多项工程。地基为海州露天煤矿开工建设时“拉沟”的填土地基，堆积厚度约20～40米，堆积年度为1953～1957年，沉积年限为30余年。设计依勘察报告按承载力12T/m2设计，采取了一些防止不均匀沉陷措施。建成后各类建筑物使用情况基本正常。特别是25m高200m3砖支筒水塔安然无恙，未出现不均匀沉陷或倾斜情况。在这群建筑物中，也曾有其中一处单层砖砌体木屋盖结构辅助厂房，因为有一夜自来水管跑水，致使一个砖垛沉陷约200毫米，木屋盖局部变形，经停水后修复仍维持使用。现该砖厂因经营不善早于1988年停产报废，大部分工程拆除，但多年停用的水塔还在。
7.3运输部斜槽选煤厂。
1983～1984年建设。该厂为一条手选皮带廊和一座筛分楼，用以筛选回收各矿遗弃的煤矸石中的杂煤颗粒，年产约10万吨。建筑场地为阜新高德东山矸石堆上。该处矸石堆高约60m，堆积年限30~40年，大部份煤矸石都已经自燃烧成陶粒状。结构设计皮带廊为砖混结构，筛分楼为现浇框架结构。两项工程都体型甚小，设计取用地基容许承载力按当时设计规范为10T/㎡。建成后使用情况正常。使用十年后因煤矸石抛卸地点转移而终产报废。
7.4新邱露天煤矿自翻车检修厂房。
1981～1984年建设。厂房为双跨予制钢筋砼排架结构，T形钢屋架加大型屋面板。主跨18.00m，设一台10T桥式吊车，吊车轨面标高7.20m。附跨9.00m，T形薄腹梁加大型面板，不设吊车。
该厂房主跨排架柱基础持力层为粘土，地基容许承载力为15T/㎡(按当时规范)，而附跨外柱基础落到了该露天矿早年开沟后返填的煤矸在层上，深约20米，堆积年限愈30年，开挖后尚可见黑土状煤矸石厂成堆聚成分。设计采用了加大柱基底面积(矸石地基承载力按8T/㎡计标)，T形薄腹梁与主跨柱上牛腿连结采用了滚支座等两项措施，建成后使用情况良好。
7.5海州露天残煤公司坑底选煤厂房。
2005年建设。该厂房为钢框架结构，宽7.00米，长31.50米，高14.30米，三层。厂房内装设两台振动筛及附属设备，设计年处理毛煤煤量约15万吨。该厂房建造在海天露开煤矿采掘大坑-260米左右水平，基底为采掘废弃物抛填的大沟，堆积深约14米，堆积年限约20年左右。基础设计采取了：(1)加大基底面积，取地基承载力特征值为100KPa计算；(2)加大埋深为-4.00米；(3)设置构架式地梁等三项措施。这项工程自投产使用后至今未出现异常。
在以上几个工程实例中，最后一个是在堆置年限不足30年的填矸地基上建成的，至今虽未见异常，但我们认为应当尽量避免这种情况。
8、结语
8.1实践证明，将多年填矸地基(30年及以上)直接作为丙类建筑的地基，在经过慎重勘察、处理和适当的结构措施后，也可作为乙类建筑物地基，这种这作法对多年以煤矿生产为主的城市，节约国土资源，发展地方经济将有很大的意义。这也是我国现在以大规模开发矿产， 换取资金建设小康社会所必须解决的可持续发展的问题。
8.2在多年填矸地基上修建建筑物，应当掌握规律性。勘察和设计单位在接受这类项工程任务时，应当认真吸取有一定实践经验的部门和专家的指导或咨询意见，防止出现重大失误。
8.3多年填矸地基上的基础设计课题，目前研究还很不够。这个课题应当引起有关政府部门重视，组织各方面的力量，适当投入并列入科研课题，进行必要的检测、试验和研究。并在试验的基础上，制定出必要的行业规程或条例，来倡导这项课题的实际应用。
参考文献
[1]《地基及基础》教科书 天津大学、哈尔滨建筑工程学院、西安冶金建筑学院、重庆建筑工程学院合编中国建筑工业出版社1978年第一版北京
[2]《地基及基础》教科书华南工学院、南京工学院、浙江大学、湖南大学合编
中国建筑工业出版社 1981年6月第一版北京
[3]《土力学地基基础》教科书陈希哲编著 清华大学出版社2004年4月第4版北京
[4]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 中国建筑工业出版社2002年 北京
[5]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中国建筑工业出版社2002年 北京
[6]《岩土工程勘察报告》工程编号2008-002阜新大地工程勘察公司2008年辽宁阜新
[作者简介]蒋良禹：1966年湖南大学土木系毕业，辽宁阜矿集团老年科协专家组成员，土建专业高级工程师国家一级注册结构师。
蒋洪宁(1978.2-)，2005年中南大学土木工程专业毕业，辽宁阜矿集团金石科技有限公司，土建工程师。
砖混结构的设计探讨
【摘要】砖混结构的设计计算性不是很强，主要的是概念设计和构造设计，本文结合砖混结构的特点从设计者容易忽略的角度和提高效率的角度出发，提出几点建议，供大家参考。
【关键词】砖混结构；设计；总结
1、准备工作
1.1在拿到建筑专业的条件图后，不要急于上机绘图。古人云：工欲善其事，必先利其器。这里说的意思是，首先要理解透彻建筑图的意图，平立剖的关系。尤其是住宅楼，大都有地下室或半地下室的，如此一来就有地下室的部分隔墙是不上下贯通的。这些隔墙的处理方法有两种：一是利用这些隔墙(主要是240厚的墙)让这些墙作为地下室顶板的承重墙。(注意：此方法的适用条件是地基条件良好，土质硬且均匀，并要考虑地基基础不均匀沉降的影响)二是不利用这些隔墙承重，墙顶设梁，墙后砌。(此方法的适用条件与第一种方法的适用条件相反。初衷是为了防止不良地质条件下的基础不均匀。)这种处理方法还有一个必须要注意的地方：一般的地下室的层高较低(通常为2.2米)如果墙较长且墙中又有门洞，这时候要控制墙顶梁的高度不宜大于350mm，否则会造成门洞高度不足。
1.2目前住宅楼的建筑设计中普遍设置了阁楼层，阁楼层根据使用功能一般分为两种：一是用来居住使用的，二是用来仓储储藏使用的。两种不同的使用功能决定了结构设计时不同的结构处理方式：即是以阁楼层为本还是以阁楼层的下一层为本。如果阁楼层用来居住，那么结构处理时尽量要按正常的楼层来处理不要影响居住的功能。反之，则要尽量把阁楼层的下一层按正常的楼层处理，不利居住的处理尽量放在阁楼层。由于阁楼层的设置，通长情况下建筑的设计中会出现部分的屋顶露台。这样就会使部分墙体不上升到屋面，而部分上升到屋面的墙体无根，必须要以梁来台的。下面分三个部分来说明此情况下的结构处理：一是板，按正常情况，屋顶露台的板顶标高就是建筑标高的，没有必要减建筑做法的。而室内的板顶标高是要减建筑做法的，如此造成下层室内顶板不平，故建议屋顶露台的板顶标高同室内的一样，统一减去建筑做法，这样的好处还有就是利于钢筋的拉通，方便施工。再一个建议就是板内钢筋要双层双向拉通，板厚适当加厚，板配筋率适当提高。(原因就是此层上下的刚度有变化及此层板应当认为是无根墙体的嵌固端)二是梁，主要是指抬无根墙体的梁，此梁的设计应当按托梁的设计和构造更为合理。不应该按简单的简支梁设计，当梁上的墙体有门窗洞口时建议梁的箍筋全长加密。三是构造柱，主要是指不是从基础延顺上来的构造柱，是由于无根墙体的存在而设置的构造柱，此构造柱的截面和配筋建议加大，另外此构造柱建议向下延伸一层向上要锚入屋面的圈梁内。能清楚这些关系对于下一步的设计是有益无害的。
1.3确定结构方案。大的方案当然是砌体结构了。先说一下基础的方案，确定基础方案的前提是正确读懂和理解地质勘察报告。提醒一点是一定要根据建筑专业的总图来确定建筑正负零的绝对标高和地质报告中绝对标高的相对关系这样才能和理的确定基础的埋深和基础的处理情况。还有就是要根据甲方的要求和当地的实际情况来确定基础的形式，以免造成按常规设计后又更改设计的情况。
2、结构设计
2.1结构平面图。在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下。就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时(建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的，直接设计即可，但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核。
(注：据经验6度区，7层高，层高为2900，承重墙左右的开间大于3900及以上时墙体的厚度应为370厚。)
对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好，有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的，(这也是为施工图审查作的必要准备)绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了，这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分，简单快捷的方法是利用软件的图层功能，直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层：圈梁层，构造柱层，梁层，文字层，板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率，方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。(认真仔细的做好一层的结构平面图，然后直接拷贝到二层及以上各层，再对局部不同的地方进行局部的修改设计这样是提高效率的有效方式)如果是输入软件计算的话，就要尽量的保证输入数据的正确无误，这样就可以直接利用软件模板图了。局部的不准确处再局部调整。这也是提高效率的方法之一。
在结构平面图的绘制中需要注意的事项如下：
(1)如果结构是对称的或单元式的结构，要利用对称的或单元的画法来节省笔墨提高效率。
(2)上下左右对称的尺寸标柱可以省略对称边的标注来节省笔墨提高篇幅的利用效率。
(3)板的厚度结合建筑平面的开间和进深确定一个统一的厚度，局部不适处局部加厚或减薄。这样有利于保持经济性并可提高效率。(据常规经验板跨度≤4.5米时板底钢筋不会超过φ10。)还需要注意的是管道井或通风井搁置在楼板上时的板局部受压需验算。板上隔墙下未设梁时板底须附加钢筋，并要提高板的配筋率。板上预留洞口须注明尺寸，须要附加钢筋的设附加钢筋，须要设洞口梁的要设梁。板的阳角须按构造规定设附加钢筋。挑板钢筋的锚固长度要满足，当伸入相邻板内时要注意伸入长度应大于等于1.5倍的悬挑长度。(并要以计算为准)
(4)梁及圈梁。梁的定位，尤其是厨房，卫生间的梁定位时的原则是：梁边与门窗边外齐，即梁尽量处在厨房，卫生间的室内，不要露在与厨房，卫生间相邻的房间内。普通房间的梁布置时尽量避免梁穿过房间，梁的高度在满足设计要求的情况下尽量做小，保正梁下有足够的净空(即预留业主装修的空间)还有就是如前所述的阁楼层的抬墙梁，如果不影响阁楼层的使用则尽量的使梁上反(即梁底标高平板底标高)这样的好处是板下空间平整美观，但要注意的是此时要注意梁的抗剪钢筋是否足够。圈梁的设置要满足抗震规范的要求。需要注意的是当圈梁下的洞口较大或圈梁上的荷载较大时应注意验算圈梁是否满足要求。否则应另外加强。当有错层且错层高度小于等于500时可以加大圈梁截面和一设置。反之，要分别设置圈梁。
(5)柱及构造柱。必要时砌体结构里面是可以设置单独的受力柱的，此柱的截面和配筋应符合砼规范的要求，有抗震设防要求时并应满足抗震规范的要求。与此柱相连的梁的构造和配筋也要满足相关的要求。构造柱的设置要根据抗震规范的要求设置(不可漏设亦不要多设)需要注意的是内墙的阳角，局部小墙垛，较大的集中力处，局部受压不够需加强处，局部墙体的高长比超过相应烈度的房屋的高宽比限值时墙体的两端，大洞口的两侧，(多孔砖为≥2100的洞口)大房间的内外墙交接处等等这些部位也要设置构造柱。需要注意的是当构造柱上的集中荷载较大时应注意验算构造柱能否满足要求，否则要予以加强。
(6)挑梁。挑梁钢筋要比计算值适当的放大。挑梁伸入墙体的拖梁长度应满足构造要求，并要分析计算满足抗倾覆的要求。如果非是必要的话挑梁尽量做成等截面不然给施工造成麻烦，至于挑梁的底筋，当挑梁悬挑大，荷载大，挠度大时应适当的加大底筋(有研究表明底筋对减小挑梁的挠度有一定的贡献)
(7)雨篷。当雨篷悬挑长度≤1500时可以采用板式，建议做成变截面的形式可以减轻结构自重。反之，建议采用梁式雨篷。两种形式都要考虑有积水荷载的可能，并要考虑施工荷载。雨篷要核对建筑标高以和建筑相协调。尤其要注意的是雨篷的倾覆问题。必须采取措施保证满足设计要求。对于雨篷梁则要注意抗扭的问题，设置足够的抗扭箍筋和纵筋。另外雨篷梁的纵筋尽量伸入其两侧的构造柱内，否则要保证雨篷梁有足够的搁置长度。
2.2屋顶(面)结构图。 当建筑是平屋顶时注意事项同上所述。当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有两种：梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之，则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法(实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸)。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明，结构设计者必须要具备一定的空间概念，正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高，应结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。
2.3大样详图。大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制，前提是建筑详图的准确无误。也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力和理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。需要提醒的是建筑标高和结构标高的关系要搞清楚。该减的减，不该减的就不要减。
3、各专业配合
在开始施工图设计前建议要开各专业碰头协调会，明确各专业需要注意和配合的地方。统一做法和标准。确定原则性的方案，使各专业的条件图真正成为条件图。避免在出图时再调整方案的重复浪费工作。
3.1建筑专业。确定大致的建筑做法，确定墙厚和承重墙及非承重墙。明确通风孔和太阳能管道的位置。明确楼板预留洞的尺寸和位置。明确需要预留，预埋件的标高和位置。明确悬挑构件的详细尺寸。明确窗的类型是普通窗，飘窗还是落地窗。楼梯间的窗是否贯穿楼层还是分楼层上下设置。
3.2电气专业。明确墙体电表及开关的预留洞。当削弱墙体时应采取措施予以加强。明确屋面避雷带及引下线的做法。明确竖向管线预留预埋的位置。明确预埋电线套管的大小及位置和走向。
3.3设备专业。明确厕所，厨房现浇板预留洞尺寸位置。明确暖气管道穿墙穿楼板预留洞尺寸和位置。明确给水立管管道的位置。明确给排水管的埋深和标高。
以上所述几点都是在结构施工图设计中容易忽略和遗忘的地方，当然还有很多方面本文没有涉及(请参见相应的规范和规程)。希望本文所涉及的地方可以给设计人员一定的帮助，能够提高设计人员的工作效率。总之，设计工作需要的是认真，仔细和很强的责任心。只有各专业设计人员密切配合。才有可能设计出好的作品。
浅谈沥青混凝土路面压实的质量控制
【摘要】沥青混凝土路面的早期损坏很大程度与施工压实质量有关。总结近年沥青混凝土路面施工经验和做法，提出控制高等级公路沥青混凝土路面压实质量的一些有效措施，在实际应用过程中取得了良好效果，对减少和消除公路沥青混凝土路面早期损坏有积极的作用。
【关键词】压实工艺；压实度；空隙率；控制标准
在近年来，在我省公路建设迅速发展的同时，一些高等级公路沥青混凝土路面出现了早期损坏现象，不仅造成经济损失，而且影响到交通行业的社会形象和可持续发展。为使高等级公路在加快建设速度的形势下确保路面施工质量，预防沥青混凝土路面早期损坏，延长使用寿命，结合近几年沥青混凝土路面施工经验和其他省市的做法，我公司在新的建设项目中不断地采取一系列质量控制措施，取得了良好的效果。考虑到沥青混凝土路面的早期损坏很大程度与其施工压实质量有关，本文总结了近年沥青混凝土路面压实施工的经验和做法，归纳了优化的施工工艺，提出控制沥青混凝土路面压实质量的一些有效措施，同时提出采用压实度和空隙率双指标量化评价压实质量的建议。
1、压实质量控制的原则
在加强对沥青混凝土路面原材料质量控制和科学合理地进行沥青混合料配合比设计的基础上，沥青混凝土路面铺筑过程中要搞好压实工艺控制，即搞好压实的过程控制，在进行压实质量检测和评价时采用压实度和空隙率双重指标，实现整体提高沥青混凝土路面压实质量的目的。
2. 碾压工艺控制
沥青混凝土路面施工的成败与否，压实是最重要的工序。许多公路沥青混凝土路面发生早期损坏，大多数与压实质量控制至关重要。过去，对压实度的检测评定仅满足于钻孔测定密度计算压实度，而钻孔测试的压实度都是事后检查，易弄虚作假，即只要把标准密度减小一些，压实度就可以满足要求，如果再把不合格的数据随意舍弃，那么钻孔试件的压实度数据将失去价值。因此，不少工程名义上压实度值很高，实际上含有较多虚假成分。
鉴于此，新规范在观念上做了重大转变，即压实质量评价以碾压工艺控制为主，钻孔检测作为抽检校核的手段。这样即将事后检查转变为过程控制，实现了施工过程中的在线监测。此时，碾压工艺显得尤为重要。碾压工艺的效果与沥青混合料的类型、厚度，压路机的类型、吨位，机械组合方式，碾压速度、遍数、温度等有关，合理选择、协调这些因素，保证混合料充分压实是提高沥青混凝土路面质量的关键。
影响压实效果的一个主要因素是压实功。沥青混凝土路面施工应具备较大吨位、足够数量的压路机来满足压实要求，通常应采用以下4种类型压路机，即静质量≥11t的双钢筒双驱动双振动式压路机(双驱双振压路机)、静质量≥11t的双钢筒式压路机、静质量≥25t的轮胎压路机和静质量≥2t的小型振动压路机。铺筑双车道沥青混凝土路面时，每工作面压路机配置数量的一般要求是：普通沥青(改性沥青)混凝土路面不宜少于6台，其中至少有3台轮胎、3台双驱双振压路机(或2台双驱双振压路机、1台双钢筒压路机)；SMA路面不宜少于5台；各种路面均应另配备至少1台小型振动压路机。当然，不同类型沥青混合料也应采用与其相适应的压路机，密级配沥青混合料复压优先采用重型轮胎压路机，粗集料为主的较大粒径混合料复压优先采用振动压路机，SMA混合料复压时可采用轮胎压路机，初压宜采用振动压路机。
压路机应以慢而均匀的速度碾压，压路机的碾压速度通过试验确定。经大量调查与总结，碾压速度宜符合表1规定。
应通过试验确定碾压区长度、合理碾压遍数及有效碾压时间。碾压段长度通常不超过60m，改性沥青、SMA路面最好控制在30m左右。碾压遍数一般要求初压不少于1~2遍，复压不少于4~6遍，终压不少于2遍。初压、复压、终压各道碾压工序必须紧跟，不得随意停顿、调头。
碾压温度是影响沥青混凝土密实度的又一主要因素，在规定温度范围内沥青混合料的温度愈高，愈容易达到高密实度。所谓的有效压实时间是指混合料摊铺后，温度降至最低允许碾压温度所需的时间，该时间越长可用于压实的时间就越长，时间过短则可能无法完成碾压流程，以致低温碾压难以保证压实质量。前述各种因素的要求也是为了保证在有效时间内完成碾压。沥青混合料的碾压温度除应符合规范要求外，还应根据混合料种类、压路机、施工时的气温、层厚等情况经试压确定。初压、复压、终压都应在尽可能高的温度下进行，严禁低温碾压。碾压终了的表面温度一般要求：普通沥青混合料≥90℃；改性沥青混合料≥110℃；SMA路面≥120℃。
另外，压路机在碾压过程中必须采取有效措施，保证混合料不粘碾压轮，保持碾压轮清洁，并认真处理好沥青混凝土的接缝和边角碾压。
3、压实度和空隙率控制标准
根据美国“公路联合攻关项目NCHRP174沥青路面水损害的研究”结论，沥青混凝土路面空隙率在8%~13%之间时，出现水损害的可能性最大。空隙率小于8%，水不易渗透到沥青混凝土路面中；空隙率大于13%，水就会从连通的空隙中流走。当空隙率在8%~13%时，渗入沥青混凝土路面中的部分水不能流出成为自由水，积存于路面混合料中，在交通车辆的作用下，水的存在易引起并加速路面损坏。
过去我们严格按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)规定的压实度标准(96%)控制，实践表明，按这一标准控制的沥青混凝土路面，通车后再压密的现象比较明显，说明沥青混凝土路面压实度偏低，现场空隙率在3%~8%之间，相当于最大理论密度的92%~97%。在调查研究过程中发现，施工现场铲除废弃压实度不足的混合料时，空隙率超过7%的路段，即使是在阳光下暴晒多日，铲除后，其下卧层仍是潮湿的，这表明空隙率超过7%仍然有可能渗水。相反，如果现场确实发现压实度经常或始终达到100%(试验室标准密度)，这并不表明是过碾压。如果现场空隙率适合，则这种“过碾压”是正常的；如果现场空隙率小于3%，则只能说明配合比设计还存在着问题，有可能导致早期车辙出现。
沥青混凝土路面压实不足、空隙率偏大，就会出现车辙、水损害、沥青的加速老化等早期病害，影响沥青混凝土路面的使用性能。足够的压实度可有效提高沥青混合料的强度、稳定性以及抗疲劳特性，保证沥青混凝土路面的路用性能，延长沥青混凝土路面使用寿命。虽然现场空隙率是根据现场钻孔试件密度与最大理论密度计算出来的，本质上与最大理论密度压实度没有任何区别，但提出现场空隙率的具体控制数值和评价标准，与试验室标准密度压实度相匹配，能用两个指标从不同角度比较容易地、直观地反映出沥青混凝土路面的一些路用性能和施工要求。
本文根据我公司经验，提出压实度和空隙率控制要求和评价标准。
沥青混凝土路面施工压实质量检验采用压实度和空隙率双指标，并合理提高沥青混凝土路面的压实度标准，适当减少空隙率。施工过程中当天沥青混合料最大理论密度以真空法试验仪测定值为准，提倡采用先进的、便携的、无破损设备进行路面现场检测。
一般对密级配沥青混合料高速公路压实度应采用试验室标准密度压实度和最大理论密度压实度进行两方面控制，并以合格率低的最为评定结果，不允许采用试验段密度进行控制。对普通沥青(改性沥青)混合料路面规定：试验室标准密度压实度上中面层≥98%，下面层≥97%；最大理论密度压实度上中面层≥94%，下面层≥93%。对SMA路面规定：试验室标准密度压实度≥98%，最大理论密度压实度≥94%。检测方法、检测频率及评价方法执行《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的规定。
沥青混凝土路面的现场空隙率是个十分重要的指标，现场空隙率的大小直接反应路面的压实质量。现场空隙率控制标准根据沥青混凝土路面防止水损害、防止路面车辙的需要和压实度标准来确定。对普通密级配沥青(改性沥青)混合料路面现场空隙率规定：上中面层为4%~7%，极值最小值为3%、最大值为8%；下面层为3%~8%，极值最小值为3%、最大值为9%。对SMA路面现场空隙率规定为4%~6%，极值最小值为3%、最大值为7%。
现场空隙率主要最为施工过程中质量控制指标，检测方法、检测频率及评价方法规定如下。
(1)检测方法。测定当天沥青混合料最大理论密度(D′)和钻孔试件密度(D)，现场空隙率(V)计算式为：
V=(1-D/D′)×100(%)
(2)检测频率。同压实度检测频率。
(3)评价方法。以符合上述规定范围内的单点测值数除以总测点数计算合格率，当合格率<90%或有单点测值超出极值规定时，应结合压实度检查结果及时分析其原因，予以纠正后方可继续施工，并对已施工的相应段落进行修整乃至返工。
上述压实度和空隙率控制标准主要用于施工过程中施工自检、监理抽检和交工验收时项目法人组织的交工验收，竣工验收(包括质量鉴定)仍依据《公路工程竣(交)工验收办法》和《公路工程质量检验评定标准(土建部分)》(JTGF80/1-2004)进行。当然，沥青混凝土路面在检测压实度和空隙率的同时，还应按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的规定，加强厚度、平整度、渗水系数、抗滑等指标的检测，并应保证其符合规定要求，当有严重缺陷时也应及时查明原因进行修整乃至返工。
4、其他方面措施
规范的压实度是用每天试验室密度或者每天实测的最大理论密度作为标准密度，那么当天铺筑路段的混合料组成与目标配合比设计是相近的，将会对实际的评价影响较大。在材料发生较大变异时，即使是压实度评价合格，也无法满足目标配合比设计要求，可能会留下质量隐患。因此，控制好材料质量也是保证压实度的一个基础工作。材料除满足现行规范外，还需增加以下要求：各沥青混凝土面层粗集料应有一个固定料源，其规格、配级、岩性等应稳定；矿粉应在拌和厂现场加工或采用水泥厂的生料，严禁使用回收粉尘；严格控制沥青质量，沥青质量抽检应随机抽取多桶混合后试验。改性沥青应加强对5℃延度的抽检，施工过程中应每天抽检1次；乳化沥青用作透层时其沥青含量应控制在35%~40%之间，用作粘层时其沥青含量应控制在50%以上。原材料必须按规定存放，不同规格集料必须严格分隔堆放，分隔墙顶面必须高于料堆坡脚至少50cm以上，设置的标识牌内容至少应包括粒径、用途、产地、检验结果等情况。密级配沥青混合料配合比设计时，目标空隙率力争控制在4%。
影响沥青混凝土路面压实的因素还有很多，笔者再根据我公司成功经验，仅对沥青混合料拌和、运输、摊铺影响压实度均匀的几点总结如下。
⑴ 沥青混合料拌和场地面积一般不少于12000m2.拌和机应采用自动控制的间歇式拌和机，且生产能力不低于240t/h，冷料仓不少于5~6个，并必须与热料仓数相对应；冷料仓之间应用高达0.8~1m的隔板隔离，装载机料斗宽度应小于冷料仓宽度，防止不同规格集料互混；热料仓溢出的集料不得再使用。
⑵ 运料车标定载重量不得小于15t，车厢两侧必须设有至少2个测温孔。每台车必须配备2套双层油布棉被，运料时必须覆盖。
⑶ 沥青混合料摊铺应采用2台或多台摊铺机梯队式同步摊铺，每个工作面应保证有1台备用摊铺机。有条件时使用转运车对沥青混合料在摊铺现场进行二次拌和。
以上措施在我省高等级公路建设实践中取得了良好效果，减少和消除了高等级公路建设实践中取得了良好效果，减少和消除了高等级公路沥青混凝土路面早期损坏。沥青混凝土路面压实质量采用以碾压工艺进行过程控制、以压实度和空隙率双指标进行量化评价的方法是科学、合理的，是实现沥青混凝土路面整体质量提高的有效措施。
参考文献
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