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1、水墜沙施工方案1 引言水墜砂法是一種沙漠地帶自然條件的地基處理技術。它能有效地利用當地資源，具有就地取材、低成本、快速高效、操作簡單、受天氣影響相對較小等特點。水墜沙法在中國的西北沙漠地區，如毛烏素沙漠地區得到了廣泛應用，效果較好。2 項目概況2.1 項目工程氣候、地質條件2.1.1 氣候條件 工程場地位于榆神工業園區，地處中溫帶半干旱氣候區，冬、春受蒙古寒流影響，雨水稀少，氣候干燥寒冷，年平均降水量為399.8mm，日最大降水量141.7mm，年積雪厚度160mm，年最大風速為23米/秒，年平均風速2.2米/秒。年平均風暴日數29天，最多風暴日數50天，年平均氣溫為810度，冬季(11月次年2、3月)平均氣溫負15度，極端最高氣溫為38.60度，極端最低氣溫負32.7度。最大凍土深度為148cm。2.1.2 地質條件地貌類型為平原微丘，以砂性粘土為主，土質為粉砂層，可用作地基填土；地下水位低，對施工不造成影響。勘察期間，擬建場地及其附近發現隨著季節風影響砂流動性比較大，且鉆探發現地下水位比較低。2.1.3 項目擬建建筑物的設計要求本項目包括地街小吃城、娛樂城、主噴泉、廣場鋪裝等項目，其中水墜沙基礎上為主噴泉及噴泉水車（鋼筋混凝土結構）項目。3 地基處理方法的選擇3.1 水墜砂法的適用范圍水墜砂法適用于對松散的天然砂基進行淺層處理，國內西北沙漠地區大量工程實踐表明，其對粒度較大的中粗砂3、處理效果最好，其次為細砂，若為粉砂則需摻入一定量的中粗砂或細砂水墜，才能取得較好的工程效果。經水墜砂法處理后的地基承載力特征值可達160200kPa，能滿足廣場鋪裝、主噴泉（鋼筋砼結構）、噴泉水車的承載力要求。3.2 水墜砂法處理地基的機理風力磨蝕使得砂土顆粒具有較好的磨圓度，分選搬運使得砂土具有良好的分選性和較差的級配特征。在外界條件作用下堆積的過程中顆粒與顆粒之間的接觸關系都帶有很大的隨機性，導致砂土的結構松散。其具有粘粒含量低、分選性好、級配差、結構松散、堆積密度較小、力學性質較差的特點。1）結構松散的砂土在水墜的作用下趨于密實的現象歸根結底是砂土微觀結構重新的調整，即在水滲流作用下砂土4、由之前疏松的微結構狀態變成相對緊密的微結構狀態，這一過程宏觀上表現為在水墜過程中砂顆粒間氣體排出使總體積或總厚度減少，在物理力學性質上表現為砂土密實度的提高，在工程性質上表現為地層強度的明顯增強。2）水墜沙法是在砂層浸水并保持一定的水頭或飽和狀態下，待砂層1/3深度處含水量處于最佳含水量附近時，用碾壓機進行振動碾壓，達到要求的密實程度。砂土吸附水的能力較差，當地下水位較低時，砂土上部的水由于壓力差自上而下滲透時，滲透水對砂土產生動水壓力。當砂土浸水呈飽和狀態時，在振碾的作用下，砂土顆粒可以克服砂土間的阻力而重新進行排列分布，最終由疏松變成密實（見圖1）。圖1 水墜沙法機理示意簡圖3.3 水墜沙5、法處理地基的必要條件使用水墜沙法處理砂土地基時，必須滿足以下條件，否則不能達到預期效果。1）地下水位必須低于需加固的土層地下水位較低時，才能產生自上而下的壓力差，使砂土顆粒趨于密實；否則不能產生足夠的壓力差或水反向滲透、砂土上浮（本回填滿足此要求）。2）下部地基土要有良好的透水性當下部地基透水性很差時，水無法往下滲透，不能使砂土密實。特別當下層為黃土時，反而會破壞下層黃土的原狀，產生濕陷或降低其承載力。3）必須使砂土地基保持可靠的穩定性砂土地基具有潛在的流動性，對砂土地基四周必須做好可靠的圍護，嚴防在基礎施工完后再開挖地基，尤其對邊坡地帶和高差較大的地基更應該特別注意。3.4地基處理方法的選定6、1）由于該項目擬建建筑物為廣場項目，基底荷載較小，基礎形式為條形基礎，埋深按0.51.0m考慮，經寬度和深度修正后，中細砂及以下地層的地基承載力滿足設計要求，因此可考慮采用天然地基。基礎持力層可選擇中細砂層、中粗砂層。當選擇中細砂層作為基礎持力層時，為了提高場地地基的均勻性，防止擬建建筑物的不均勻性沉降，建議采用墊層處理。 2）該項目建設場地位于沙漠地區，該地區的砂土建設面積大，且周邊區域未發現有粘土，如果外購粘土作為墊層填料，則施工成本將非常大。考慮到建設場地細砂層砂質純凈、分選性好、工程性質較好，可選擇細砂層作為墊層填料，且采用水墜沙法處理地基。3）水墜沙法地基處理施工工藝可最大限度的利用7、基坑內開挖出的土方，施工工藝較簡單，材料和機具設備的需求都比較容易滿足，從工程技術和工程經濟的角度上都是比較理想的施工方法。4 作業條件、工藝流程及操作要點4.1現場作業條件4.1.1現場取樣試驗，確定最大干密度和最優含水量施工前，現場取土樣，確定最大干容重和最優含水量。4.1.2 土方調配結合土方工程施工，計算各區塊挖、填方量，綜合考慮土方運距最短，運程合理和合理施工程序等，做好土方平衡調配，減少重復挖運。4.1.3 清理表層垃圾土方開挖前，清理基礎表面上的雜物垃圾（厚度為30cm），然后將干凈優良的砂子挖運至距回填部位運距最短的地方堆放，為合理適時地均勻回填水墜砂做好準備。對于不符合回填要8、求的表層砂土，運出場區，集中堆放。4.1.4 試驗段選擇最大干密度，進行試驗段測試，通過試驗確定鋪土厚度、碾壓遍數、含水量的區間范圍，指導后續施工。4.1.5 準備水源確保水墜砂施工過程中水不中斷，水量充足。4.2 地基處理工藝流程（主噴泉、噴泉水車）機械開挖 驗槽 灑水碾壓 基底檢測 下步工序施工4.2.1 驗槽 由工甲方代表、監理單位、地質勘測單位、施工單位共同驗槽,確認基坑的位置、平面尺寸、坑底標高及基底土質。4.2.2 基底清理、灑水碾壓、檢測人工清除基底雜物，均勻灑水，待基底無明水，可組織壓路機碾壓，一般靜壓2至3遍，可進行環刀取樣檢測，若地基壓實系數達到設計要求，可進行下一步工序。9、否則，增加碾壓遍數，直到取樣檢測合格。4.3 水墜回填工藝流程測量放線 拉運土方分層回填 裝載機攤土粗平 分格澆水 壓路機碾壓 邊角砂土處理 質量檢測 下步工序施工4.3.1 測量放線為提高壓路機使用效率，地基處理超出基礎邊線宜3.0m，每15m（根據實際情況確定間隔長度）定一鋼筋樁，用來控制每層回填砂土厚度。鋼筋樁采用16鋼筋，長度為2米左右，上面間隔50厘米涂刷紅漆，用水準儀校正基底標高，在樁上纏繞黃色膠帶，以示標記，樁上插紅色三角測量旗幟。4.3.2 虛鋪厚度 分層回填砂土時，底面宜鋪設在同一標高上，回填砂土中不得含垃圾和雜物，通過試驗段確定，每層的回填厚度不宜大于50厘米（指機械整平后10、的虛鋪厚度）。4.3.3 墊層底標高控制每層回填砂土前，對鋼筋樁上標高進行檢測，隨時糾正標高偏差，控制每層砂土的平整度。4.3.5 整平和澆水為了便于虛鋪厚度的控制，整平必須采取邊上土邊整平的方式，采用裝載機進行粗平。粗平完成后，依鋼筋樁虛鋪厚度標示，拉線找平，對虛鋪砂層設人工找平點，5米一個，采用陪砂土標高墩的方法，呈梅花狀布置，表面平整度誤差不超過5厘米。粗平后，分格設圍堰澆水，分格宜為5m*5m，圍堰高度不低于30厘米，寬度也不小于30厘米，所設圍堰上下層應相互錯開，上下層水墜錯開寬度應不小于2米。儲水：圍堰設置好后開始放水，放水應連續進行，放水時水流流速應稍大，砂基頂面上的水深應不小于11、20厘米。待水儲滿整個分格，目測水面下沉緩慢，不再有細微氣泡冒出時，即可停止給分格進水。4.3.6 壓路機碾壓當分格內砂土層不見明水，一般悶水（分散水分）約1至1.5小時后，可以開始檢測含水率，每半小時測一次，比對各區塊最優含水率，待其略高于最優含水率時（約3%），可以開始組織碾壓。 采用裝載機碾壓，碾壓原則：先輕后重、先穩后振、先慢后快、輪跡重疊，碾壓行駛速度最大不宜超過2km/小時。碾壓時，壓實遍數保證在6至8遍，輪痕較明顯時，盡量消除輪痕，保證表層碾壓密實。碾壓時，宜采用縱向進退式進行，直線段由兩邊逐漸壓向中間；碾輪每次重疊寬度約40厘米至50厘米，避免漏壓。運行中碾輪邊距填方邊緣應大于12、50厘米，以防發生溜坡倒角。前后相鄰兩區段（碾壓區段與前后區段）應縱向重疊1.5m至2m，達到無漏壓、無死角，碾壓均勻，區段間橫向接縫在碾壓時，最好使用光輪壓路機，避免在接縫處轉向。碾壓一層完成后，當砂層表面太干時，應灑水濕潤后才能回填，以保證上、下層結合良好。4.3.7 邊角、邊坡邊緣部位處理對于裝載機無法碾壓的邊角，可適當灑水后，采用打夯機夯實，首遍各夯位宜靠緊，如有間隙，則不得大于15厘米，次遍夯位應壓在首遍夯位的縫隙上，必須防止漏夯，每層夯實后應取樣檢測其壓實度。也可采用加水振實法，使回填砂土密實。初填：將回填砂土大致整平。注水振搗：注入適量的水，然后邊振搗邊沿振搗棒少許注水，插點均布13、，間距一般30至50厘米。補砂：在振實過程中，砂土必然下落，隨時補砂，直到下落不明顯為止，補砂只在最上層進行。4.3.8 檢測碾壓完畢（一般以壓至輪子下沉量，不超過1厘米至2厘米為度），采用環刀檢測法，立即做密實度試驗，下層水墜經檢測合格后，即進行上層砂土的攤鋪工作。如試驗不合格時應加遍碾壓。檢測合格，滿足設計要求后，可進行下層施工。依照此循環進行逐層水墜，直至達到墊層設計標高以上5厘米處。5 質量檢測與驗證為了驗證水墜沙法處理后的砂土墊層是否滿足設計要求，需要進行相關指標的檢測。5.1 檢測指標確定根據國內相關規范及設計要求，該項目水墜沙法處理后的地基主要檢測指標有地基砂土的壓實度和地基承載14、力。5.2 檢測方法確定根據該項目檢測內容，地基砂土壓實度檢測采用環刀干密度法，地基承載力檢測采用平板載荷試驗。環刀干密度法的取樣范圍是每100m2至少取一個點，所取原狀樣按土工試驗方法標準（GBT50123-1999）的有關試驗方法得出干密度，然后與之前墊層填料的擊實試驗得出的最大干密度進行比較，最終得出地基砂土墊層的壓實度。5.3 驗收標準根據國內相關規范及設計要求，水墜沙法墊層的壓實度不得低于97%，須做平板載荷試驗的建筑物地基承載力特征值不得小于168kPa。5.4 壓實度檢測實例依照土工試驗方法標準（GBT50123-1999）的相關規定，簡要闡述壓實度檢測流程。現場水墜沙墊層施工完15、后，及時到現場環刀取樣，用天平和微波爐烘干法得到相關數據。3）對相關數據進行比較得出壓實度。表2 壓實度計算一覽表點號層號土+環刀質量（g）盒+濕土質量（g）盒+干土質量（g）含水量（%）干密度（g/cm3）壓實度（%）設計值實測值1上層305.7837.1035.0611.31.949797下層304.9738.6136.928.41.989799注：1、上層土樣環刀號為1#，環刀質量為90.28g，環刀體積為100mm3，盒號為1#，盒質量為17.02g；下層土樣環刀號為2#，環刀質量為90.50 g，環刀體積為100mm3，盒號為2#，盒質量為16.92g； 2、壓實度計算所用公式如下： 式中：含水率（%）；m濕土質量（g）；ms 干土質量（g）； 試樣濕密度（g/cm3）；d 試樣干密度（g/cm3）； m1土+環刀質量（g）；m2環刀質量（g）；V環刀體積（cm3）； K測試地點砂土壓實度；dmax 擊實試驗得出的最大干密度（g/cm3）。4）根據現場取樣壓實度的測算結果，1號點水墜沙墊層壓實度合格。參考文獻：1建筑地基基礎工程施工質量驗收規范 GB50202-20022土工試驗方法標準 GBT 50123-19993創業廣場項目施工圖紙 20124神木錦界巖土勘察報告 20125