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1.6 土方的回填与压实
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1-19 抓铲
在土方回填前,应清除坑、槽中的积水、淤泥、垃圾、树根等杂物。在土质较好、地面坡度≤1/10的较平坦场地填方时,可不清除基底上的草皮,但应割除长草。在稳定山坡上填方,当山坡坡度为1/10~1/15时,应清除基底上的草皮;坡度陡于1/5时,应将基底挖成阶梯形,阶宽不小于1m。当填方基底为耕植土或松土时,应将基底碾压密实。在水田、沟渠或池塘内填方前,应根据实际情况采用排水疏干、挖除淤泥或抛填块石、砂砾、矿渣等方法处理后再进行填土。填土区如遇有地下水或滞水时,必须采取排水措施,以保证施工的顺利进行。
1.6.1 土料选择与填筑要求
为了保证填方工程强度和稳定性方面的要求,必须正确选择填土的种类和填筑方法。
对填方土料应按设计要求验收后方可填入。如设计无要求时,一般按下述原则进行:碎石类土、砂土(使用细、粉砂时应取得设计单位同意)和爆破石渣可用作表层以下的填料;含水量符合压实要求的黏性土,可用作各层填料;碎块草皮和有机质含量>8%的土,仅用于无压实要求的填方。含大量有机物的土,容易降解变形而降低承载能力,含水溶性硫酸盐>5%的土,在地下水作用下,硫酸盐会逐渐溶解消失,形成孔洞影响密实性。因此,这两种土以及淤泥和淤泥质土、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。如果采用不同土填筑,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。
碎石类土或爆破石渣作填料时,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。
1.6.2 土料选择与填筑要求
填土的压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法,具体如图1-38所示。
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图1-38 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;羊足碾需要较大的牵引力,且只宜压实黏性土,因在砂土中使用羊足碾会使土颗粒受到“羊足”较大的单位压力后向四周移动,从而使土的结构遭到破坏;气胎碾在工作时是弹性体,其压力均匀,填土质量较好。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2km/h,羊足碾控制在3km/h,否则会影响压实效果。
2.夯实法
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1-20 蛙夯
夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土,主要用于小面积回填。夯实法分为人工夯实和机械夯实两种。
夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机,人工夯土用的工具有木夯、石夯等。夯锤是借助起重机悬挂的重锤进行夯土的夯实机械,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放在土层表面,借助振动机械使压实机械振动,让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。
如果用振动碾进行碾压,可使土受振动和碾压两种作用,碾压效率高,适用于大面积填方工程。
1.6.3 影响填土压实的因素
填土压实质量与许多因素有关,其中主要影响因素为:压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。
1.压实功的影响
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图1-39 土的密度与压实功的关系
填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的密度与所耗功的关系如图1-39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度时,压实功虽然增加很多,而土的密度则变化甚小。在实际施工中,对于砂土只需碾压夯击2~3遍,对粉土只需3~4遍,对粉质黏土只需5~6遍。此外,松土不宜用重型碾压机械直接滚压,否则土层会有强烈的起伏现象,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。
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,土颗粒之间的孔隙由于被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。土在最佳含水量条件下,使用同样的压实功进行压实,所达到的密度最大,如图1-40所示。各种土的最佳含水量和最大干密度可参考表1-7。工地上简单检验黏性土含水量的方法一般是用手将土握成团,落地后开花为适宜。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,也可掺入同类干土和吸水性土料;当土过干时,则应预先洒水润湿。
表1-7 土的最佳含水量和最大干密度
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图1-40 土的干密度与含水量的关系
3.铺土厚度的影响
土在同一压实功的作用下,其应力随深度增加而逐渐减少,如图1-41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,也会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,可按表1-8选用。在表中规定的压实遍数范围内,轻型压实机械取大值,重型机械取小值。
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图1-41 压实作用沿深度的变化
表1-8 填方每层的铺土厚度和压实遍数
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上述三方面因素之间是相互影响的。为了保证压实质量,提高压实机械的生产率,重要工程应根据土质和所选用的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的压实遍数、铺土厚度及最优含水量。
1.6.4 填土压实的质量检验
填土压实后必须具有一定的密实度,以避免建筑物的不均匀沉陷。填土密实度以设计规定的控制干密度ρd或规定的压实系数λc作为检查标准。压实系数λc按以下公式计算:
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式中:λc——土的压实系数;
ρd——土的实际干密度,g/cm3;
ρdmax——土的最大干密度,g/cm3。
土的最大干密度ρdmax由实验室击实试验或计算求得,再根据规范规定的压实系数λc,即可算出填土控制干密度ρd值。填土压实后的实际干密度,应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低值与设计值的差不得大于0.08g/cm3,且应分散,不得集中。检查压实后的实际干密度,通常采用环刀法取样。