課題2.2　土方的填筑與壓實

建筑工程的回填土主要有地基、基坑(槽)、室內地坪、室外場地、管溝和散水等,回填土一定要密實,使回填后的土體不致產生較大的沉陷。

2.2.1　土料填筑的要求

碎石類土、砂土和爆破石碴,可用作表層以下的填料,當填方土料為黏土時,填筑前應檢查其含水量是否在控制范圍內。含水量大的黏土不宜作為填土用。含有大量有機質的土,吸水后容易變形,承載能力降低。含水溶性硫酸鹽大于5%的土,在地下水的作用下,硫酸鹽會逐漸溶解消失,形成孔洞,影響土的密實性。這兩種土以及淤泥、凍土、膨脹土等均不應作為填土。

填土應分層進行,并盡量采用同類土填筑。如采用不同土填筑,應將透水性較大的土層置于透水性較小的土層之下,不能將各種土混雜在一起使用,以免填方內形成水囊。

碎石類土或爆破石碴作填料時,其最大粒徑不得超過每層鋪土厚度的2/3,使用振動碾時,不得超過每層鋪土厚度的3/4,鋪填時,大塊料不應集中,且不得填在分段接頭或填方與山坡連接處。

2.2.2　填土壓實方法

填土壓實方法一般有碾壓法、夯實法和振動壓實法,如圖2.6所示。

1.碾壓法

碾壓法是利用機械滾輪的壓力壓實土壤,使之達到所需的密實度,此法多用于大面積填土工程。碾壓機械有光面碾(壓路機)、羊足碾和氣胎碾。光面碾對砂土、黏性土均可壓實;羊足碾需要較大的牽引力,且只宜壓實黏性土,如圖2.7所示;氣胎碾在工作時是彈性體,其壓力均勻,填土壓實質量較好。還可利用運土機械進行碾壓,也是較經濟合理的壓實方案。施工時使運土機械行駛路線能大體均勻地分布在填土面積上,并達到一定重復行駛遍數,使其滿足填土壓實質量的要求。

碾壓機械壓實填方時,行駛速度不宜過快,一般平碾控制在2km/h,羊足碾控制在3km/h,否則會影響壓實效果。

2.夯實法

夯實法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤,主要用于小面積回填。夯實法分人工夯實和機械夯實兩種。常用的夯實機械有夯錘、內燃夯土機和蛙式打夯機,如圖2.8所示。適用于夯實砂性土、濕陷性黃土、雜填土以及含有石塊的填土。

3.振動壓實法

振動壓實法是將振動壓實機械放在土層表面,借助振動機械使壓實機械振動,土顆粒在振動力的作用下發生相對位移而達到緊密狀態。這種方法用于振實非黏性土效果較好。

2.2.3　填土壓實的影響因素

填土壓實的質量與許多因素有關,其中主要影響因素有壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。

1.壓實功的影響

填土壓實后的密實度與壓實機械在其上所施加的功有一定的關系。土的密度與所耗的功的關系如圖2.9所示。當土的含水量一定,在開始壓實時,土的密度急劇增加,待到接近土的最大密實度時,雖然壓實功增加許多,但土的密度則變化甚小,實際施工中,對于砂土只需碾壓或夯擊2遍或3遍,對粉土只需3遍或4遍,對粉質黏土或黏土只需5遍或6遍。此外,松土不宜用重型碾壓機械直接滾壓,否則土層有強烈起伏現象,效率不高。如果先用輕碾壓實,再用重碾壓實就會取得較好的效果。

2.含水量的影響

在同一壓實功條件下,填土的含水量對壓實質量有直接影響。較為干燥的土,由于顆粒之間的摩阻力較大,因而不易壓實。當含水量超過一定限度時,土顆粒之間孔隙由水填充而呈飽和狀態,也不能壓實。當土的含水量適當時,水起潤滑作用,土顆粒之間的摩阻力減小,壓實效果好。每種土都有其最佳含水量。土在這種含水量的條件下,使用同樣的壓實功進行壓實,所得到的密度最大,如圖2.10所示,不同土有不同的最佳含水量,如砂土為8%～12%,黏土為19%～23%,粉質黏土為12%～15%,粉土為15%～22%。工地上檢驗黏性土含水量的簡易方法一般是以手握成團落地開花為適宜。

為了保證填土在壓實過程中處于最佳含水量狀態,當土過濕時,應予以翻松晾干,也可摻入同類干土或吸水性土料;當土過干時,則應預先灑水潤濕。

3.鋪土厚度的影響

土在壓實功的作用下,其應力隨深度增加而逐漸減小,如圖2.11所示,其影響深度與壓實機械、土的性質和含水量等有關。鋪土厚度應小于壓實機械壓土時的作用深度,但其中還有最優土層厚度的問題,鋪得過厚,要壓很多遍才能達到規定的密實度;鋪得過薄,則要增加機械的總壓實遍數。最優的鋪土厚度應能使土方壓實而機械的功耗費最少,可按照表2.1選用。

上述三個方面的因素相互影響。為了保證壓實質量,提高壓實機械生產效率,應根據土質和壓實機械在施工現場進行壓實試驗,以確定達到規定密實度所需壓實遍數、鋪土厚度及最優含水量。