夹砂石换专项施工组织设计.docx
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夹砂石换专项施工组织设计
广元市儿童福利院灾后重建工程
夹砂换填专项施工方案
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一、工程概况
本工程名称广元市儿童福利院,位于广元市利州区莲花村。
东临规划环城路。
总建筑面积为12037.08m2,1#、2#、3#楼均为四层。
1#、2#楼先施工,3#楼待前两栋楼竣工后再行施工。
按设计要求,该工程的独立柱基础持力层为粉质粘土层。
设计承载力特征值fak=230KPa。
基坑开挖后,经过残积土、粉质粘土(图7-0)。
图7-02#楼━轴基础剖面示意图
在挖至粉质粘土层后,对基坑进行夹砂卵石换填,并分层夯实。
厚度控制在砂卵石换填最薄处为1300mm,压实系数不小于0.97。
二、夹砂换填施工原则
砂和砂石地基是采用砂、鹅卵石和泥土的混合物,经分层夯(压)实,作为地基的持力层,提高基础下部地基强度,并通过垫层的压力扩散作用,降低地基的压实力,减少变形量,同时垫层可起排水作用,地基土中孔隙水可通过垫层快速地排出,能加速下部土层的沉降和固结。
由于砂颗粒大,可防止地下水因毛细作用上升,地基不受冻结的影响;能在施工期间完成沉陷;用机械或人工都可使地基密实,施工工艺简单,可缩短工期,降低造价等特点。
适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基,包括淤泥、淤泥质土;不宜用于加固湿陷性黄土地基及渗透系数小的粘性土地基。
三、施工要求
1.材料要求
(1)砂
宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂,当用细砂、粉砂时,应掺加粒径20~50mm的卵石(或碎石),但要分布均匀。
砂中有机质含量不超过5%,含泥量应小于5%,兼作排水垫层时,含泥量不得超过3%。
(2)砂石
用自然级配的砂砾石(或卵石、碎石)混合物,粒级应在50mm以下,其含量应在50%以内,不得含有植物残体、垃圾等杂物,含泥量小于5%。
2.构造要求
垫层的构造既要求有足够的厚度,以置换可能被剪切破坏的软弱土层,又要有足够的宽度,以防止垫层向两侧挤出。
(1)垫层的厚度
垫层的厚度z应根据垫层底部软弱土层的承载力确定,即作用在垫层底面处土的自重压力(标准值)与附加压力(设计值)之和大于软弱土层经深度修正后的地基承载力标准值(图7-1),并应符合下式要求:
pz+pcz≤faz(7-2)
图7-1垫层内应力的分布
1-基础;2-砂垫层;3-回填土
式中pz——垫层底面处的附加压力值(kPa),可根据基础不同形式分别按以下简化式计算:
条形基础
(7-3)
矩形基础
(7-4)
b——条形基础或矩形基础底面的宽度(m);
l——矩形基础底面的长度(m);
p——基层底面压力(kPa);
pc——基础底面处土的自重压力值(kPa);
z——基础底面下垫层的厚度(m);
θ——垫层的压力扩散角,可按表7-3采用;
pcz——垫层底面处土的自重压力值(kPa);
faz——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值(kPa)。
压力扩散角θ(°)表7-3
换填材料
z/b
中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石,碎石
粘性土和粉土
(8<Ip<14)
灰土
0.25
20
6
30
≥0.50
30
23
注:
1.当z/b<0.25时,除灰土仍取θ=30°外,其余材料均取θ=0°;
2.当0.25<z/b<0.5时,θ值可内插求得。
按公式(7-2)确定垫层厚度时,需要用试算法,即预先估计一个厚度,再按式(7-2)校核,如不能满足要求时,再增加垫层厚度,直至满足要求为止。
垫层的厚度一般为0.5~2.5m,不宜大于3.0m,否则费工费料,施工比较困难,也不够经济,小于0.5m则作用不明显。
(2)垫层的宽度
垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求,可按下式计算:
b'≥b+2ztgθ(7-5)
式中b'——垫层底面宽度;
θ——垫层的压力扩散角,可按表7-3采用;当z/b<0.25时,仍按表中z/b=0.25取值。
其他符号意义同上。
垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm,或从垫层底面两侧向上按当地经验的要求放坡。
大面积整片垫层的底面宽度,常按自然倾斜角控制(图7-2)适当加宽。
图7-2砂或砂石垫层
(a)柱基础垫层;(b)设备基础垫层
1-柱基础;2-砂或砂石垫层;3-回填土;4-建筑基础
α-砂或砂石垫层自然倾斜角(休止角);b-基础宽度
垫层的承载力宜通过现场试验确定,当无试验资料时,可按表7-4选用,并验算下卧层的承载力。
各种垫层的承载力表7-4
施工方法
换填材料
压实系数
λc
承载力
fK(kPa)
碾压或振密
碎石、卵石
0.94~0.97
200~300
砂夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%)
200~250
土夹石(其中碎石、卵石占全重的30%~50%)
150~200
中砂、粗砂、砾砂
150~200
粘性土和粉土(8<Ip<14)
130~180
灰土
0.93~0.95
200~250
重锤夯实
土或灰土
0.93~0.95
150~200
注:
1.压实系数小的垫层,承载力取低值,反之取高值;
2.重锤夯实土的承载力取低值,灰土取高值;
3.压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρmax的比值;土的最大干密度宜采用击实试验确定,碎石或卵石的最大干密度可取2.0~2.2t/m3。
四、施工措施
1.施工工艺方法
(1)铺设垫层前应验槽,将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净,两侧应设一定坡度,防止振捣时塌方。
(2)垫层底面标高不同时,土面应挖成阶梯或斜坡搭接,并按先深后浅的顺序施工,搭接处应夯压密实。
分层铺设时,接头应做成斜坡或阶梯形搭接,每层错开0.5~1.0m,并注意充分捣实。
(3)人工级配的砂砾石,应先将砂、卵石拌合均匀后,再铺夯压实。
(4)垫层铺设时,严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层,防止被践踏、受冻或受浸泡,降低其强度。
如垫层下有厚度较小的淤泥或淤泥质土层,在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时,可采取挤淤处理。
先在软弱土面上堆填块石、片石等,然后将其压入以置换和挤出软弱土,再做垫层。
(5)垫层应分层铺设,分层历或压实,基坑内预先安好5m×5m网格标桩,控制每层砂垫层的铺设厚度。
每层铺设厚度、砂石最优含水量控制及施工机具、方法的选用参见表7-5。
振夯压要做到交叉重益1/3,防止漏振、漏压。
夯实、碾压遍数、振实时间应通过试验确定。
用细砂作垫层材料时,不宜使用振捣法或水撼法,以免产生液化现象。
砂垫层和砂石垫层铺设厚度及施工最优含水量表7-5
捣实方法
每层铺设厚度
(mm)
施工时最优含水量
(%)
施工要点
备注
平振法
200~250
15~20
1.用平板式振捣器往复振捣,往复次数以简易测定密实度合格为准
2.振捣器移动时,每行应搭接三分之一,以防振动面积不搭接
不宜使用干细砂或含泥量较大的砂铺筑砂垫层
插振法
振捣器插入深度
饱和
1.用插入式振捣器
2.插入间距可根据机械振捣大小决定
3.不用插至下卧粘性土层
4.插入振捣完毕,所留的孔洞应用砂填实
5.应有控制地注水和排水
不宜使用干细砂或含泥量较大砂铺筑砂垫层
水撼法
250
饱和
1.注水高度略超过铺设面层
2.用钢叉摇撼捣实,插入点间距100mm左右
3.有控制地注水和排水
4.钢叉分四齿,齿的间距30mm,长300mm,木柄长900mm
湿陷性黄土、膨胀土、细砂地基上不得使用
夯实法
150~200
8~12
1.用木夯或机械夯
2.木夯重40kg,落距400~500mm
3.一夯压半夯,全面夯实
适用于砂石垫层
碾压法
150~350
8~12
6~10t压路机往复碾压;碾压次数以达到要求密实度为准,一般不少于4遍,用振动压实机械,振动3~5min
适用于大面积的砂石垫层,不宜用于地下水位以下的砂垫层
(6)当地下水位较高或在饱和的软弱地基上铺设垫层时,应加强基坑内及外侧四周的排水工作,防止砂垫层泡水引起砂的流失,保持基坑边坡稳定;或采取降低地下水位措施,使地下水位降低到基坑底500mm以下。
(7)当采用水撼法或插振法施工时,以振捣棒振幅半径的1.75倍为间距(一般为400~500mm)插入振捣,依次振实,以不再冒气泡为准,直至完成;同时应采取措施做到有控制地注水和排水。
垫层接头应重复振捣,插入式振动棒振完所留孔洞应用砂填实;在振动首层的垫层时,不得将振动棒插入原土层或基槽边部,以避免使软土混入砂垫层而降低砂垫层的强度。
(8)垫层铺设完毕,应即进行下道工序施工,严禁小车及人在砂层上面行走,必要时应在垫层上铺板行走。
五、质量安全
1.质量控制
(1)施工前应检查砂、石等原材料质量及砂、石拌合均匀程度。
(2)施工过程中必须检查分层厚度,分段施工时搭接部分的压实情况、加水量、压实遍数、压实系数。
(3)施工结束后,应检查砂及砂石地基的承载力。
(4)砂及砂石地基的质量验收标准如表7-6所示
砂及砂石地基质量检验标准表7-6
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
地基承载力
设计要求
载荷试验或按规定方法
2
配合比
设计要求
检查拌合时的体积比或重量比
3
压实系数
设计要求
现场实测
一般项目
1
砂石料有机质含量
%
≤5
焙烧法
2
砂石料含泥量
%
≤5
水洗法
3
石料粒径
mm
100
筛分法
4
含水量(与最优含水量比较)
%
±2
烘干法
5
分层厚度(与设计要求比较)
mm
±50
水准仪