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1、1 水 坠 砂 施 工 方 案 1 引 言 水 坠 砂 法 是 一 种 沙 漠 地 带 自 然 条 件 的 地 基 处 理 技 术 。 它 能 有效 地 利 用 当 地 资 源 ， 具 有 就 地 取 材 、 低 成 本 、 快 速 高 效 、 操 作 简单 、 受 天 气 影 响 相 对 较 小 等 特 点 。 水 坠 沙 法 在 中 国 的 西 北 沙 漠 地区 ， 如 毛 乌 素 沙 漠 地 区 得 到 了 广 泛 应 用 ， 效 果 较 好 。 2 项 目 概 况 2.1 项 目 工 程 气 候 、 地 质 条 件 2.1.1 气 候 条 件 工 程 场 地 位 于 榆 神 工 业 园
2、 区 ， 地 处 中 温 带 半 干 旱 气 候 区 ， 冬 、春 受 蒙 古 寒 流 影 响 ， 雨 水 稀 少 ， 气 候 干 燥 寒 冷 ， 年 平 均 降 水 量 为399.8mm， 日 最 大 降 水 量 141.7mm， 年 积 雪 厚 度 160mm， 年 最 大风 速 为 23 米 /秒 ， 年 平 均 风 速 2.2 米 /秒 。 年 平 均 风 暴 日 数 29 天 ，最 多 风 暴 日 数 50 天 ， 年 平 均 气 温 为 810 度 ， 冬 季 (11 月 次 年3 月 )平 均 气 温 负 15 度 ， 极 端 最 高 气 温 为 38.60 度 ， 极 端 最
3、低 气温 负 32.7 度 。 最 大 冻 土 深 度 为 148cm。2.1.2 地 质 条 件 地 貌 类 型 为 平 原 微 丘 ， 以 砂 性 粘 土 为 主 ， 土 质 为 粉 砂 层 ， 可用 作 地 基 填 土 ； 地 下 水 位 低 ， 对 施 工 不 造 成 影 响 。 勘 察 期 间 ， 拟建 场 地 及 其 附 近 发 现 随 着 季 节 风 影 响 砂 流 动 性 比 较 大 ， 且 钻 探 发现 地 下 水 位 比 较 低 。2.1.3 项 目 拟 建 建 筑 物 的 设 计 要 求 本 项 目 包 括 地 街 小 吃 城 、 娱 乐 城 、 主 喷 泉 、 广 场
4、铺 装 等 项 目 ，其 中 水 坠 沙 基 础 上 为 主 喷 泉 及 喷 泉 水 车 （ 钢 筋 混 凝 土 结 构 ） 项 目 。3 地 基 处 理 方 法 的 选 择 3.1 水 坠 砂 法 的 适 用 范 围 水 坠 砂 法 适 用 于 对 松 散 的 天 然 砂基 进 行 浅 层 处 理 ， 国 内 西 北 沙 漠 地 区 大 量 工 程 实 践 表 明 ， 其 对 粒度 较 大 的 中 粗 砂 处 理 效 果 最 好 ， 其 次 为 细 砂 ， 若 为 粉 砂 则 需 掺 入一 定 量 的 中 粗 砂 或 细 砂 水 坠 ， 才 能 取 得 较 好 的 工 程 效 果 。 经 水
5、 坠砂 法 处 理 后 的 地 基 承 载 力 特 征 值 可 达 160 200kPa， 能 满 足 广 场铺 装 、 主 喷 泉 （ 钢 筋 砼 结 构 ） 、 喷 泉 水 车 的 承 载 力 要 求 。 3.2 水 坠 砂 法 处 理 地 基 的 机 理 风 力 磨 蚀 使 得 砂 土 颗 粒 具 有较 好 的 磨 圆 度 ， 分 选 搬 运 使 得 砂 土 具 有 良 好 的 分 选 性 和 较 差 的 级配 特 征 。 在 外 界 条 件 作 用 下 堆 积 的 过 程 中 颗 粒 与 颗 粒 之 间 的 接 触关 系 都 带 有 很 大 的 随 机 性 ， 导 致 砂 土 的 结
6、构 松 散 。 其 具 有 粘 粒 含量 低 、 分 选 性 好 、 级 配 差 、 结 构 松 散 、 堆 积 密 度 较 小 、 力 学 性 质较 差 的 特 点 。 1） 结 构 松 散 的 砂 土 在 水 坠 的 作 用 下 趋 于 密 实 的 现象 归 根 结 底 是 砂 土 微 观 结 构 重 新 的 调 整 ， 即 在 水 渗 流 作 用 下 砂 土由 之 前 疏 松 的 微 结 构 状 态 变 成 相 对 紧 密 的 微 结 构 状 态 ， 这 一 过 程宏 观 上 表 现 为 在 水 坠 过 程 中 砂 颗 粒 间 气 体 排 出 使 总 体 积 或 总 厚 度减 少 ， 在
7、 物 理 力 学 性 质 上 表 现 为 砂 土 密 实 度 的 提 高 ， 在 工 程 性 质上 表 现 为 地 层 强 度 的 明 显 增 强 。 2） 水 坠 沙 法 是 在 砂 层 浸 水 并保 持 一 定 的 水 头 或 饱 和 状 态 下 ， 待 砂 层 1/3 深 度 处 含 水 量 处 于 最佳 含 水 量 附 近 时 ， 用 碾 压 机 进 行 振 动 碾 压 ， 达 到 要 求 的 密 实 程 度 。砂 土 吸 附 水 的 能 力 较 差 ， 当 地 下 水 位 较 低 时 ， 砂 土 上 部 的 水 由 于压 力 差 自 上 而 下 渗 透 时 ， 渗 透 水 对 砂 土
8、 产 生 动 水 压 力 。 当 砂 土 浸水 呈 饱 和 状 态 时 ， 在 振 碾 的 作 用 下 ， 砂 土 颗 粒 可 以 克 服 砂 土 间 的阻 力 而 重 新 进 行 排 列 分 布 ， 最 终 由 疏 松 变 成 密 实 （ 见 图 1） 。图 1 水 坠 沙 法 机 理 示 意 简 图 3.3 水 坠 沙 法 处 理 地 基 的 必 要 条 件 使 用 水 坠 沙 法 处 理 砂 土地 基 时 ， 必 须 满 足 以 下 条 件 ， 否 则 不 能 达 到 预 期 效 果 。 1） 地 下水 位 必 须 低 于 需 加 固 的 土 层 地 下 水 位 较 低 时 ， 才 能
9、产 生 自 上 而下 的 压 力 差 ， 使 砂 土 颗 粒 趋 于 密 实 ； 否 则 不 能 产 生 足 够 的 压 力 差或 水 反 向 渗 透 、 砂 土 上 浮 （ 本 回 填 满 足 此 要 求 ） 。 2） 下 部 地 基土 要 有 良 好 的 透 水 性 当 下 部 地 基 透 水 性 很 差 时 ， 水 无 法 往 下 渗透 ， 不 能 使 砂 土 密 实 。 特 别 当 下 层 为 黄 土 时 ， 反 而 会 破 坏 下 层 黄土 的 原 状 ， 产 生 湿 陷 或 降 低 其 承 载 力 。 3） 必 须 使 砂 土 地 基 保持 可 靠 的 稳 定 性 砂 土 地 基
10、具 有 潜 在 的 流 动 性 ， 对 砂 土 地 基 四 周 必须 做 好 可 靠 的 围 护 ， 严 防 在 基 础 施 工 完 后 再 开 挖 地 基 ， 尤 其 对 边坡 地 带 和 高 差 较 大 的 地 基 更 应 该 特 别 注 意 。 3.4 地 基 处 理 方 法 的 选 定 1） 由 于 该 项 目 拟 建 建 筑 物 为 广场 项 目 ， 基 底 荷 载 较 小 ， 基 础 形 式 为 条 形 基 础 ， 埋 深 按 3 0.5 1.0m 考 虑 ， 经 宽 度 和 深 度 修 正 后 ， 中 细 砂 及 以 下 地 层 的地 基 承 载 力 满 足 设 计 要 求 ，
11、因 此 可 考 虑 采 用 天 然 地 基 。 基 础 持 力层 可 选 择 中 细 砂 层 、 中 粗 砂 层 。 当 选 择 中 细 砂 层 作 为 基 础持 力 层 时 ， 为 了 提 高 场 地 地 基 的 均 匀 性 ， 防 止 拟 建 建 筑 物 的 不 均匀 性 沉 降 ， 建 议 采 用 垫 层 处 理 。 2） 该 项 目 建 设 场 地 位 于 沙 漠地 区 ， 该 地 区 的 砂 土 建 设 面 积 大 ， 且 周 边 区 域 未 发 现 有 粘 土 ， 如果 外 购 粘 土 作 为 垫 层 填 料 ， 则 施 工 成 本 将 非 常 大 。 考 虑 到 建 设 场地 细
12、 砂 层 砂 质 纯 净 、 分 选 性 好 、 工 程 性 质 较 好 ， 可 选 择 细 砂 层 作 为 垫 层 填 料 ， 且 采 用 水 坠 沙 法 处 理 地 基 。 3） 水 坠 沙 法 地基 处 理 施 工 工 艺 可 最 大 限 度 的 利 用 基 坑 内 开 挖 出 的 土 方 ， 施 工 工艺 较 简 单 ， 材 料 和 机 具 设 备 的 需 求 都 比 较 容 易 满 足 ， 从 工 程 技 术和 工 程 经 济 的 角 度 上 都 是 比 较 理 想 的 施 工 方 法 。4 作 业 条 件 、 工 艺 流 程 及 操 作 要 点 4.1 现 场 作 业 条 件 4.
13、1.1 现 场 取 样 试 验 ， 确 定 最 大 干 密 度 和 最 优 含 水 量 施 工前 ， 现 场 取 土 样 ， 确 定 最 大 干 容 重 和 最 优 含 水 量 。 4.1.2 土 方 调 配 结 合 土 方 工 程 施 工 ， 计 算 各 区 块 挖 、 填 方 量 ，综 合 考 虑 土 方 运 距 最 短 ， 运 程 合 理 和 合 理 施 工 程 序 等 ， 做 好 土 方平 衡 调 配 ， 减 少 重 复 挖 运 。 4.1.3 清 理 表 层 垃 圾 土 方 开 挖 前 ， 清 理 基 础 表 面 上 的 杂 物 垃圾 （ 厚 度 为 30cm） ， 然 后 将 干
14、净 优 良 的 砂 子 挖 运 至 距 回 填 部 位 运距 最 短 的 地 方 堆 放 ， 为 合 理 适 时 地 均 匀 回 填 水 坠 砂 做 好 准 备 。 对 于 不 符 合 回 填 要 求 的 表 层 砂 土 ， 运 出 场 区 ， 集 中 堆 放 。 4.1.4 试 验 段 选 择 最 大 干 密 度 ， 进 行 试 验 段 测 试 ， 通 过 试 验确 定 铺 土 厚 度 、 碾 压 遍 数 、 含 水 量 的 区 间 范 围 ， 指 导 后 续 施 工 。 4.1.5 准 备 水 源 确 保 水 坠 砂 施 工 过 程 中 水 不 中 断 ， 水 量 充 足 。4.2 地 基
15、 处 理 工 艺 流 程 （ 主 喷 泉 、 喷 泉 水 车 ） 机 械 开 挖 验 槽 洒 水 碾 压 基 底 检 测 下 步 工 序 施 工 4.2.1 验 槽 由 工 甲 方 代 表 、 监 理 单 位 、 地 质 勘 测 单 位 、 施 工 单 位 共 同 验槽 , 确 认 基 坑 的 位 置 、 平 面 尺 寸 、 坑 底 标 高 及 基 底 土 质 。 4.2.2 基 底 清 理 、 洒 水 碾 压 、 检 测 人 工 清 除 基 底 杂 物 ， 均 匀 洒 水 ， 待 基 底 无 明 水 ， 可 组 织 压 路机 碾 压 ， 一 般 静 压 2 至 3 遍 ， 可 进 行 环 刀
16、 取 样 检 测 ， 若 地 基 压 实系 数 达 到 设 计 要 求 ， 可 进 行 下 一 步 工 序 。 否 则 ， 增 加 碾 压 遍 数 ，直 到 取 样 检 测 合 格 。 4.3 水 坠 回 填 工 艺 流 程 测 量 放 线 拉 运 土 方 分 层 回 填 装 载 机 摊 土 粗 平 分格 浇 水 压 路 机 碾 压 边 角 砂 土 处 理 质 量 检 测 下 步工 序 施 工 4.3.1 测 量 放 线 为 提 高 压 路 机 使 用 效 率 ， 地 基 处 理 超 出 基 础 边 线 宜 3.0m，每 15m（ 根 据 实 际 情 况 确 定 间 隔 长 度 ） 定 一 钢 筋 桩 ， 用 来 控 制 每层 回 填 砂 土 厚 度
