任务四 土方填筑与压实
建筑工程的回填土主要用在地基、基坑(槽)、室内地坪、室外场地、管沟和散水等处,回填土一定要密实,使回填后的土体不致产生较大的沉陷。
一、土料填筑的要求
碎石类土、砂土和爆破石碴,可用作表层以下的填料,当填方土料为黏土时,填筑前应检查其含水量是否在控制范围内。含水量大的黏土不宜作为填土用。含有大量有机质的土,吸水后容易变形,承载能力降低。含水溶性硫酸盐大于5%的土,在地下水的作用下,硫酸盐会逐渐溶解消失,形成孔洞,影响土的密实性。这两种土以及淤泥、冻土、膨胀土等均不应作为填土。
填土应分层进行,并尽量采用同类土填筑。如采用不同土填筑时,应将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下,不能将各种土混杂在一起使用,以免填方内形成水囊。
碎石类土或爆破石碴作填料时,其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3,使用振动碾时,不得超过每层铺土厚度的3/4,铺填时,大块料不应集中,且不得填在分段接头或填方与山坡连接处。
二、填土压实的影响因素
填土压实的质量与许多因素有关,其中主要影响因素有压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。
1.压实功的影响
填土压实后的密实度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的密度与所耗的功的关系如图1.17所示。当土的含水量一定,在开始压实时,土的密度急剧增加,待到接近土的最大密实度时,虽然压实功增加许多,但土的密度则变化甚小。实际施工中,对于砂土只需碾压或夯击2或3遍,对粉土只需3或4遍,对粉质黏土或黏土只需5或6遍。此外,松土不宜用重型碾压机械直接滚压,否则土层有强烈起伏现象,效率不高。如果先用轻碾压实,再用重碾压实就会取得较好效果。
图1.17 土的密度与压实功的关系示意图
2.含水量的影响
在同一压实功条件下,填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土,由于颗粒之间的摩阻力较大,因而不易压实。当含水量超过一定限度时,土颗粒之间孔隙由水填充而呈饱和状态,也不能压实。当土的含水量适当时,水起润滑作用,土颗粒之间的摩阻力减少,压实效果好。每种土都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下,使用同样的压实功进行压实,所得到的密度最大,如图1.18所示。不同土有不同的最佳含水量,如砂土为8%~12%、黏土为19%~23%、粉质黏土为12%~15%、粉土为15%~22%工地简单检验黏性土含水量的方法一般是以手握成团落地开花为适宜。
图1.18 土的干密度与含水量的关系
为了保证填土在压实过程中处于最佳含水量状态,当土过湿时,应予翻松晾干,也可掺入同类干土或吸水性土料;当土过干时,则应预先洒水润湿。
图1.19 压实作用沿深度变化
3.铺土厚度的影响
土在压实功的作用下,其应力随深度增加而逐渐减小,如图1.19所示,其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度,但其中还有最优土层厚度的问题,铺得过厚,要压很多遍才能达到规定的密实度;铺得过薄,则也要增加机械的总压实遍数。最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少,可按照表1.13选用。
上述3个方面的因素相互影响。为了保证压实质量,提高压实机械生产效率,应根据土质和压实机械在施工现场进行压实试验,以确定达到规定密实度所需压实遍数、铺土厚度及最优含水量。
图1.18 土的干密度与含水量的关系
图1.19 压实作用沿深度变化
表1.13 每层铺土厚度与压实遍数
三、填土压实方法
填土压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法,如图1.20所示。
图1.20 填土压实方法
1.碾压法
碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤,使之达到所需的密实度,此法多用于大面积填土工程。碾压机械有光面碾(压路机)、羊足碾和气胎碾。光面碾对砂土、黏性土均可压实;羊足碾(见图1.21)需要较大的牵引力,且只宜压实黏性土;气胎碾在工作时是弹性体,其压力均匀,填土压实质量较好。还可利用运土机械进行碾压,也是较经济合理的压实方案,施工时使运土机械行驶路线能大体均匀地分布在填土面积上,并达到一定重复行驶遍数,使其满足填土压实质量的要求。
碾压机械压实填方时,行驶速度不宜过快,一般平碾控制在2 km/h,羊足碾控制在3 km/h,否则会影响压实效果。
图1.21 羊足碾构造示意图
1—前拉头 2—机架 3—轴承座 4—碾筒 5—铲刀 6—后拉头 7—装砂口 8—水口 9—羊碾头
2.夯实法
夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤,主要用于小面积回填。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。常用的夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机(见图1.22)。夯实法适用于夯实砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土。
3.振动压实法
振动压实法是将振动压实机械放在土层表面,借助振动机械使压实机械振动,土颗粒在振动力的作用下发生相对位移而达到紧密状态。这种方法用于振实非黏性土效果较好。
图1.22 蛙式打夯机示意图
1—夯头 2—夯架 3—三角带 4—底盘