李富志
随着我国基本建设的发展,建设用地日趋紧张,许多工程不得不建造在过去被认为不宜利用的建设场地上;加之目前工程建设中大型、重型、高层建筑和有特殊要求的建筑物逐渐增多,对地基的要求越来越高,需要进行地基处理的工程不但数量很大,而且技术难度很高;同时用于地基处理的费用在工程建设投资中占有相当大的比重。因而,地基处理的设计和施工必须做好填土压实。填土压实方法有碾压、夯实和振动三种,此外还可利用运土工具压实。
碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤。一切拖动和自动的碾压机具,如平滚碾、羊足碾和气胎碾等的工作都属于同一原理。
适用范围:主要用于大面积填土。
常用碾压工具:
1.1 平碾:适用于碾压粘性和非粘性土。平碾又叫压路机,它是一种以内燃机为动力的自行式压路机,按碾轮的数目,有两轮两轴式(图1)和三轮两轴式(图2)。
图1 -两轮光碾压路机
图2 三轮光碾压路机
平碾按重量分有:轻型(5t以下)、中型(8t以下)、重型(10~15t),在建筑工地上多用中型或重型光面压路机。
平碾的运行速度决定其生产率,在压实填方时,碾压速度不宜过快,一般碾压速度不超过2KM/小时。
1.2 羊足碾
羊足碾和平碾不同,它是碾轮表面上装有许多羊蹄形的碾压凸脚(图3),一般用拖拉机牵引作业。
图3 羊足碾图
图4 蛙式打夯机
1-连接器;2-框架;3-轮滚;4-投压重物口5-羊蹄;6-洒水口;7-后连接器;8-铲刀
1-夯头;2-夯架;3-三角胶带;4-底盘;
羊足碾有单桶和双桶之分,桶内根据要求可分为空桶、装水、装砂,以提高单位面积的压力,增加压实效果。由于羊足碾单位面积压力较大,压实效果、压实深度均较同重量的光面压路机高,但工作时羊足碾的羊蹄压入土中,又从土中拔出,致使上部土翻松,不宜用于无粘性土、砂及面层的压实。一般羊足碾适用于压实中等深度的粉质粘土、粉土、黄土等。
夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤,主要用于小面积的回填土。夯实机具类型较多,有木夯、石夯、蛙式打夯机(图4)以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等。其中蛙式打夯机轻巧灵活,构造简单,在小型土方工程中应用最广。
夯实法的优点是可以夯实较厚的土层。采用重型夯土机(如1t以上的重锤)时,其夯实厚度可达1-1.5m。但对木夯、石硪或蛙式打夯机等夯土工具,其夯实厚度则较小,一般均在200mm以内。
人力打夯前应将填土初步整平,打夯要按一定方向进行,一夯压半夯,夯夯相接,行行相连,两遍纵横交叉,分层夯打。夯实基槽及地坪时,行夯路线应由四边开始,然后再夯向中间。
用蛙式打夯机等小型机具夯实时,一般填土厚度不宜大于25厘米,打夯之前对填土应初步平整,打夯机应依次夯打,均匀分布,不留间隙。
基(坑)槽回填应在两侧或四周同时进行回填与夯实。
振动法是将重锤放在土层的表面或内部,借助于振动设备使重锤振动,土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态。此法用于振实非粘性土效果较好。
近年来,又将碾压和振动结合而设计和制造出振动平碾、振动凸块碾等新型压实机械,振动平碾适用于填料为爆破碎石碴、碎石类土、杂填土或粉土的大型填方;振动凸块碾则适用于粉质粘土或粘土的大型填方。当压实爆破石碴或碎石类土时,可选用8~15t重的振动平碾,铺土厚度为0.6~1.5m,宜静压、后振压,碾压遍数应由现场试验确定,一般为6~8遍。
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。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,压实功虽然增加许多,而土的密度则变化甚小。在实际施工中,对于砂土只需碾压2~3遍,对亚砂土只需3~4遍,对亚粘土或粘土只需5~6遍。
土的含水量对填土压实有很大影响,较干燥的土,由于土颗粒之间的摩阻力大,填土不易被夯实。而含水量较大,超过一定限度,土颗粒间的空隙全部被水充填而呈饱和状态,填土也不易被压实,容易形成橡皮土。只有当土具有适当的含水量,土颗粒之间的摩阻力,由于水的润滑作用而减少,土才易被压实。为了保证填土在压实过程中具有最优的含水量,当土过湿时,应予翻松晾晒或掺入同类干土及其它吸水性材料。如土料过干,则应预先洒水湿润。土的含水量一般以手握成团,落地开花为宜。
土在压实功的作用下,其应力随深度增加而逐渐减少,在压实过程中,土的密实度也是表层大,而随深度加深而逐渐减少,超过一定深度后,虽经反复碾压,土的密实度仍与未压实前一样。各种不同压实机械的压实影响深度与土的性质、含水量有关,所以,填方每层铺土的厚度,应根据土质、压实的密实度要求和压实机械性能确定。
总之,在填土路基压实中常会遇到各种难题,只有根据不同的情况,采取不同的压实方法才能更好做好回填土压实,才能保证整个建筑的工程质量。
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