建筑工程施工工艺：土方填筑与压实技术

1）土料选择与填筑要求

为了保证填土工程的质量，必须正确选择土料和填筑方法。

对填方土料应按设计要求验收后方可填入。如设计无要求，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）和爆破石碴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大于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；含水溶性硫酸盐大于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。

当填方位于倾斜的山坡上时，应将斜坡挖成阶梯状，以防填土横向移动。

回填基坑和管沟时，应从四周或两侧均匀地分层进行，以防基础和管道在土压力作用下产生偏移或变形。

回填以前，应清除填方区的积水和杂物，如遇软土、淤泥，必须进行换土回填。在回填时，应防止地面水流入，并预留一定的下沉高度（一般不得超过填方高度的3%）。

2）填土压实方法

图1.35　光碾压路机

填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实以及利用运土工具压实。对于大面积填土工程，多采用碾压和利用运土工具压实；对较小面积的填土工程，则宜用夯实机具进行压实。

（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。碾压机械有平碾、羊足碾和气胎碾。

平碾又称为光碾压路机（图1.35），是一种以内燃机为动力的自行式压路机。按重力等级分为轻型（30~50kN）、中型（60~90kN）和重型（100~140kN）3种，适于压实砂类土和黏性土，适用土类范围较广。轻型平碾压实土层的厚度不大，但土层上部变得较密实，当用轻型平碾初碾后，再用重型平碾碾压松土，就会取得较好效果。如直接用重型平碾碾压松土，则由于强烈的起伏现象，其碾压效果较差。

羊足碾如图1.36和图1.37所示，一般无动力而靠拖拉机牵引，有单筒和双筒两种。根据碾压要求，又可分为空筒及装砂、注水3种。羊足碾虽然与土接触面积小，但单位面积的压力比较大，土的压实效果好。羊足碾只能用来压实黏性土。

图1.36　单筒羊足碾构造示意图

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—羊足头

图1.37　羊足碾

气胎碾又称为轮胎压路机（图1.38），它的前后轮分别密排着4个、5个轮胎，既是行驶轮，也是碾压轮。由于轮胎弹性大，在压实过程中，土与轮胎都会发生变形，随着几遍碾压铺土密实度提高，沉陷量逐渐减少，因而轮胎与土的接触面积逐渐缩小，但接触应力则逐渐增大，最后使土料得到压实。由于在工作时是弹性体，其压力均匀，填土质量较好。

图1.38　轮胎压路机

图1.39　蛙式打夯机

1—夯头；2—夯架；3—三角胶带；4—底盘

碾压法主要用于大面积的填土压实，如场地平整、路基、堤坝等工程。(www.xing528.com)

用碾压法压实填土时，铺土应均匀一致，碾压遍数要一样，碾压方向应从填土区的两边逐渐压向中心，每次碾压应有150~200mm的重叠；碾压机械开行速度不宜过快，一般平碾不应超过2km/h，羊足碾控制在3km/h之内，否则会影响压实效果。

（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，主要用于小面积的回填土或作业面受到限制的环境下的土壤压实。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。人工夯实所用的工具有木夯、石夯等；常用的夯实机械有夯锤、内燃夯土机、蛙式打夯机和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（图1.39）轻巧灵活、构造简单，在小型土方工程中应用最广。

（3）振动压实法

振动压实法是将振动压实机放在土层表面，借助振动机构使压实机振动土颗粒，使其发生相对位移而达到紧密状态。用这种方法振实非黏性土的效果较好。

目前，将碾压和振动结合起来设计和制造了振动平碾、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、杂填土或轻亚黏土的大型填方；振动凸块碾则适用于亚黏土或黏土的大型填方。当压实爆破石碴或碎石类土时，可选用重8~15t的振动平碾，铺土厚度为0.6~1.5m，先静压，后振动碾压，碾压遍数由现场试验确定，一般为6~8遍。

3）影响填土压实的主要因素

填土压实量与许多因素有关，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

填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定关系。土的密度与所耗功的关系如图1.40所示。当土的含水量一定，在开始压实时，土的密度急剧增加，待接近土的最大密度时，压实功虽然增加许多，但是土的密度则变化甚小。实际施工中，对于砂土只需碾压或夯实2~3遍，对亚砂土只需3~4遍，对亚黏土或黏土只需5~6遍。

（2）含水量的影响

在同一压实功作用下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当土具有适当含水量时，水起润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。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1.41所示。各种土的最佳含水量和最大干密度可参考表1.2。

图1.40　土的密实度与压实功的关系

图1.41　土的密实度与含水量的关系

（3）铺土厚度的影响

土在压实功作用下，其应力随深度增加而逐渐减小，超过一定深度后，则土的压实密度与未压实前相差极小。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影响深度。因此，填土压实时每层铺土厚度的确定应根据所选压实机械和土的性质，在保证压实质量的前提下，使土方压实机械的功耗最小，可按照表1.7选用。

表1.7　填土施工时的分层厚度及压实遍数

4）填土压实的质量检查

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。

式中　λc——土的压实系数；

ρd——土的实际干密度；

ρdmax——土的最大干密度。

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。