水坠砂法施工方案

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1、水坠沙施工方案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

2、 ）平均气温负15度，极端最高气温为38.60度，极 端最低气温负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

3、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

4、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 ）。原状砂土渗流导向图1水

5、坠沙法机理示意简图振动碾用密实砂土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

6、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0.51.0m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， 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。 考虑到建设场地细砂层砂质纯净、 分选性好、工程性质较好，可选择细砂层作为

7、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4.1.1 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）,然后将干净优良的

8、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 地基处理工艺流程（主喷泉、喷泉水车）机械开挖 t 验槽t 洒水碾压 t 基底检测 t 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

9、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 t拉运土方分层回填 t装载机摊土粗平 t分格浇水 t压路机碾压 t 边角砂土处理 t 质量检测 t 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。钢筋桩采用16钢筋，长度为2米左右,上面间隔 50厘米涂刷红漆,用水准仪校正基底标高,在桩上缠绕黄色胶带,以示标记,桩上 插红色三角测量旗帜。4.3

10、.2 虚铺厚度 分层回填砂土时， 底面宜铺设在同一标高上， 回填砂土中不得含垃圾和杂物， 通过试验 段确定，每层的回填厚度不宜大于 50厘米（指机械整平后的虚铺厚度） 。4.3.3 垫层底标高控制 每层回填砂土前， 对钢筋桩上标高进行检测， 随时纠正标高偏差， 控制每层砂土的平整 度。4.3.5 整平和浇水 为了便于虚铺厚度的控制，整平必须采取边上土边整平的方式，采用装载机进行粗平。 粗平完成后，依钢筋桩虚铺厚度标示，拉线找平，对虚铺砂层设人工找平点，5米一个，采用陪砂土标高墩的方法，呈梅花状布置，表面平整度误差不超过5厘米。粗平后，分格设围堰浇水，分格宜为 5m*5m围堰高度不低于30厘米，

11、宽度也不小于30 厘米，所设围堰上下层应相互错开，上下层水坠错开宽度应不小于2米。储水：围堰设置好后开始放水，放水应连续进行，放水时水流流速应稍大，砂基顶面上 的水深应不小于 20厘米。待水储满整个分格，目测水面下沉缓慢，不再有细微气泡冒出时， 即可停止给分格进水。4.3.6 压路机碾压当分格内砂土层不见明水，一般闷水（分散水分）约1至 1.5 小时后，可以开始检测含水率，每半小时测一次，比对各区块最优含水率，待其略高于最优含水率时（约3%），可以开始组织碾压。采用装载机碾压，碾压原则：先轻后重、先稳后振、先慢后快、轮迹重叠，碾压行驶速 度最大不宜超过2km/小时 。碾压时，压实遍数保证在 6

12、至 8遍，轮痕较明显时，尽量消除轮痕，保证表层碾压密实。 碾压时， 宜采用纵向进退式进行， 直线段由两边逐渐压向中间； 碾轮每次重叠宽度约 40 厘米至 50厘米，避免漏压。运行中碾轮边距填方边缘应大于 50厘米，以防发生溜坡倒角。前后相邻两区段（碾压区段与前后区段）应纵向重叠1.5m至2m,达到无漏压、无死角，碾压均匀，区段间横向接缝在碾压时，最好使用光轮压路机，避免在接缝处转向。碾压一层完成后，当砂层表面太干时，应洒水湿润后才能回填，以保证上、下层结合良 好。4.3.7 边角、边坡边缘部位处理 对于装载机无法碾压的边角，可适当洒水后，采用打夯机夯实，首遍各夯位宜靠紧，如有间隙，则不得大于

13、15厘米，次遍夯位应压在首遍夯位的缝隙上，必须防止漏夯，每层夯实 后应取样检测其压实度。也可采用加水振实法，使回填砂土密实。初填：将回填砂土大致整平。注水振捣：注入 适量的水，然后边振捣边沿振捣棒少许注水，插点均布，间距一般30至50厘米。补砂：在振实过程中，砂土必然下落，随时补砂，直到下落不明显为止，补砂只在最上层进行。4.3.8 检测碾压完毕（一般以压至轮子下沉量，不超过 1 厘米至 2厘米为度） ，采用环刀检测法，立 即做密实度试验， 下层水坠经检测合格后， 即进行上层砂土的摊铺工作。 如试验不合格时应 加遍碾压。检测合格，满足设计要求后，可进行下层施工。依照此循环进行逐层水坠，直至达到

14、垫层设计标高以上5厘米处。5 质量检测与验证为了验证水坠沙法处理后的砂土垫层是否满足设计要求，需要进行相关指标的检测。5.1 检测指标确定根据国内相关规范及设计要求，该项目水坠沙法处理后的地基主要检测指标有地基砂土的压实度和地基承载力。5.2检测方法确定根据该项目检测内容，地基砂土压实度检测采用环刀干密度法，地基承载力检测采用平板载荷试验。环刀干密度法的取样范围是每 100m21少取一个点，所取原状样按土工试验方法标准 （GBT50123-1999）的有关试验方法得出干密度，然后与之前垫层填料的击实试验得出的最 大干密度进行比较，最终得出地基砂土垫层的压实度。5.3验收标准根据国内相关规范及设

15、计要求，水坠沙法垫层的压实度不得低于97%须做平板载荷试验的建筑物地基承载力特征值不得小于168kPa。5.4压实度检测实例依照土工试验方法标准 （GBT50123-1999）的相关规定，简要阐述压实度检测流程。 现场水坠沙垫层施工完后， 及时到现场环刀取样，用天平和微波炉烘干法得到相关数据。3）对相关数据进行比较得出压实度。表2压实度计算一览表占号八、层号土+环刀质量（g）盒+湿土质量（g）盒+干土质量（g）含水量（%干密度(g/cm3)压实度（%设计值实测值1上层305.7837.1035.0611.31.949797下层304.9738.6136.928.41.989799注：1、上层土样环刀号为1#，环刀质量为90.28g，环刀体积为100mm3盒号为1#，盒 质量为17.02g ;下层土样环刀号为2#，环刀质量为90.50 g,环刀体积为100mm3盒号为2#， 盒质量为16.92g ；2 、压实度计算所用公式如下:m - ms100%ms错误！未找