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第三节 垫层施工

垫层的施工方法一般可分为:机械碾压法、重锤夯实法和平板振动法三种。

一、机械碾压法

机械碾压法是采用压路机、推土机、羊足碾或其他压实机械来压实地基土。施工时先将拟建建筑物范围一定深度内的软弱土挖去,开挖的深度和宽度应根据设计的具体要求确定。先在基坑底部碾压,再将砂石或灰土在基坑内分层铺筑,然后逐层压实。分层回填碾压的每层铺填厚度及压实遍数,可按表 2-1-3 选用。

表2-1-3 垫层的每层铺填厚度及压实遍数

碾压后的地基容许承载力应根据试验确定,一般取决于土的性质、施工机械和施工质量。在不具备试验条件的场合,也可按表 2-1-4 选用。

表2-1-4 碾压地基承载力

以粘性土为主的软弱土,宜采用平碾或羊足碾。对杂填土可用平碾。对砂土、湿陷性黄土、碎石类土和杂填土宜用振动碾和振动压实机。对于狭窄场地、边角及接触带可用蛙式夯实机。

为保证有效压实深度,机械碾压速度应控制在下述范围内:平碾为2km/h;羊足碾为3km/h;振动振碾为2km/h;振动压实机为0.5km/h。

分层回填碾压应注意防止向基坑灌水或雨水下渗,并应控制填料的施工含水量范围。如填料含水量偏低,则可预先洒水润湿并待渗透均匀后回填;如含水量偏高,可采用翻松、晾晒、均匀掺入吸水材料(干土、生石灰、碎砖)等措施,直至含水量合格后回填碾压,开挖及回填碾压范围宜从基础外围纵向放出3m,横向放出1.5m。

机械碾压法的质量检验,必须随施工随进行。分层回填碾压时,每碾压完一层,应检验每层土的平均干密度和含水量。当砂垫层采用中、粗砂时,其中密状态的干密度一般应控制在1.55~1.60t/m 3 ;土垫层的质量检验在设计无规定时,一般可控制在 1.50~1.55t/m 3 。当其压实系数符合设计要求后,才能铺填上面土层。干密度的检验可采用环刀法,每个基坑或每100~500m 2 内应有一个检验点。对砂石、土夹石、碎石、卵石、矿渣及杂填土可设置纯砂检验点,按环刀取样法检验,或用灌水法、灌砂法进行检验。

二、重锤夯实法

重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升到一定高度,然后自由落锤,不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。当夯击振动对邻近建筑物或设备产生有害影响时不得采用重锤夯实。重锤表面夯实的加固深度一般为1.2~2.0m。湿陷性黄土地基经重锤表面夯实后,透水性有显著降低,可消除湿陷性,地基强度可提高30 %。

重锤夯实法的主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。

当直接用钢丝绳悬吊夯锤时,吊车的起重能力一般应大于锤重的3倍。采用脱钩夯锤时,起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。

夯锤宜采用圆台形,直径 1.0 ~1.5m,C20 钢筋混凝土制成,如图3-1-2。锤重宜大于2t,锤底面单位静压力宜为15~20kPa。夯锤落距宜大于 4m。

重锤夯实宜一夯挨一夯顺序进行。在独立柱基基坑内,宜按先外后里的顺序夯击。同一基坑底面标高不同时,应按先深后浅的顺序逐层夯实。夯击宜分2~3遍进行,累计夯击10~15次,最后两击平均夯沉量,对砂土不应超过5~10mm,对细颗粒土不应超过10 ~ 20mm。

图2-1-2 夯锤

重锤夯实分层填土地基时,每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜,夯实完后,应将基坑(槽)表面修整至设计标高。

重锤夯实的现场试验应确定最少夯击遍数、最后两遍平均夯沉量和有效夯实深度等。夯击遍数一般为 8~12 遍。一般重锤夯实的有效夯实深度可达 1m左右,并可消除 1.0~1.5m厚土层的湿陷性。

重锤夯实地基试夯的密实度和夯实深度必须达到设计要求。重锤夯实地基的最后下沉量和总下沉量必须符合设计要求或施工规范的规定。

采用重锤夯实法施工时,应控制土的最优含水量,使土粒间有适当的水分滑润,夯击时易于互相滑动挤压密实。对拟加固土层必须高出地下水位0.8m以上,因为饱和土在瞬时夯击能量作用下,水分不易排出,很难夯实,往往会形成“橡皮土”,所以当地下水位埋藏深度在夯击的影响深度范围时,需采取降水措施然后再夯实。

重锤夯实后地基加固的检验,除按试夯要求检查施工记录外,总夯沉量不应小于试夯总夯沉量的90 %。检验加固质量,每一独立基础至少应有一个检验点;基槽每300m 2 应有一点,大面积基坑每100m 2 不得小于两点。通过检查,如质量不合格时,应进行补夯,直至合格为止。

三、平板振动压实法

平板振动压实法是使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的方法。

振动压实机,如图2-1-3所示。它的工作原理是由电动机带动两个偏心块以相同速度反向转动而产生很大的垂直振动力。这种振动机的频率为 1160 ~ 1180r/min ,振幅为3.5mm,重量2t ,振动力可达50~100kN,并能通过操纵机械使它前后移动或转弯。

图2-1-3 振动压实机示意图

1—操纵机械;2—弹簧减振器;3—电动机;4—振动器;5—振动机槽轮;6—减振架;7—振动板

振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关,一般振动时间越长,效果越好,但振动时间超过某一值后,振动引起的下沉基本稳定,再继续振动就不能起到进一步的压实作用。为此,需要施工前进行试振,得出稳定下沉量和时间的关系。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾,振实时间约在1min以上;对含炉灰等细颗粒填土,振实时间约为 3~5min ,有效振实深度为 1.2~1.5m。

振实范围应从基础边缘放出 0.6m左右,先振基槽两边,后振中间,其振实的标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格,并辅以轻便触探试验检验其均匀性及影响深度。振实后地基承载力宜通过现场载荷试验确定。一般经振实的杂填土地基承载力可达 100~120kPa。 ahyFB3fYPp0mtXadF8IR5lFc1OLP2djIA9gNVuShOqgJVBNgpBx0IMleXuTRLGSV

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