土方填筑与压实

子项2.4　土方填筑与压实

2.4.1　回填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：

①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。含有大量有机物的土，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，在地下水的作用下，硫酸盐会逐渐溶解消失，形成孔洞影响密实性。因此前述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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

⑥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%）。

2.4.2　填土压实方法

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。

平碾又称光碾压路机（图2.42（a）），是一种以内燃机为动力的自行式压路机。按重量等级分为轻型（30～50kN）、中型（60～90kN）和重型（100～140kN）三种，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，就会取得较好的效果。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。

图2.42　碾压机械

羊足碾如图2.42（b）所示，一般无动力而靠拖拉机牵引，有单筒、双筒两种。根据碾压要求，又可分为空筒、装砂、注水三种。羊足碾虽然与土接触面积小，但对单位面积土的压力比较大，土的压实效果好。羊足碾只能用来压实黏性土。

气胎碾又称轮胎压路机（图2.42（c）），它的前后轮分别密排着4个和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，而随着几遍碾压后铺土密实度的提高，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，故其压力均匀、填土质量较好。

碾压法主要用于大面积的填土，如场地平整、路基、堤坝等工程。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15～20cm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

图2.43　蛙式打夯机

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。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2.43）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，土的颗粒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。

近年来，又将碾压和振动法结合起来而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。

2.4.3　填土压实的影响因素

影响填土压实的主要因素为：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的关系。土的密度与所耗的功的关系如图2.44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，而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或3遍，对于亚砂土只需3或4遍，对于亚黏土或黏土只需5或6遍。

2）含水量的影响

在同一压实功的作用下，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，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。土在最佳含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密度最大（图2.45）。各种土的最佳含水量和最大干密度可参考表2.16。

图2.44　土的密实度与压实功的关系

图2.45　土的密实度与含水量的关系

表2.16　土的最佳含水量和最大干密度

注：①表中土的最大干密度以现场实际达到的数字为准；

②一般性的回填土可不作此测定。

3）铺土厚度的影响

表2.17　填土施工时的分层厚度及压实遍数

土在压实功的作用下，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费最小。根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）的相关规定，可按照表2.17选用。

2.4.4　填土压实的质量检查

①填土施工过程中应检查排水措施，每层填筑厚度、含水量控制和压实程序。

②对有密实度要求的填方，在夯实或压实之后，要对每层回填土的质量进行检验，一般采用环刀法（或灌砂法）取样测定土的干密度，求出土的密实度，或用小轻便触探仪直接通过锤击数来检验干密度和密实度，符合设计要求后才能填筑上层。

③基坑和室内填土，每层按100～500m²取样1组；场地平整填方，每层按400～900m²取样1组；基坑和管沟回填每加20～50m取样1组，但每层均不少于1组，取样部位在每层压实后的下半部。用灌砂法取样应为每层压实后的全部深度。

④填土压实后的干密度应有90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值之差不得大于0.08g／cm³，且不应集中。

⑤填方施工结束后应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准可根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）的规定，按照表2.18检验。

表2.18　填土工程质量检验标准