二、壓實的方法
填土壓實的方法一般有碾壓、夯實、振動壓實。利用運輸工具壓實,對於大麵積填土工程,多采用碾壓或利用運輸工具壓實。
1.碾壓法
碾壓原理是利用沉重的滾輪碾壓土壤表麵,使土壤在靜壓力作用下壓實,適用於碾壓粘性和非粘性土壤。
碾壓機械有:平碾、氣胎碾和羊足碾。平碾是一種以內燃機為動力的自行式壓路機,重量約為80~200kN,對砂土和粘性土均可壓實,應用最普遍。氣胎碾在工作時是彈性體,其壓力均勻,填土質量好。羊足碾靠拖拉機牽引。由於它與土接觸麵小,單位麵積壓力大,故壓實效果好,主要用於粘性土的壓實。
2.振動壓實法
振動壓實法的原理是利用重錘振動,使土壤顆粒發生相對位移從而達到密實狀態,主要用於壓實非粘性土。
3.夯實法
夯實法是利用夯錘下落的衝擊力壓實土壤,主要用於小麵積回填土。有人工夯實和機械夯實兩種。人工夯實用木夯或石夯,但目前已使用很少。常用的機械夯實有夯錘、內燃夯土機和蛙式打夯機。
三、影響填土壓實的因素
填土壓實質量與許多因素有關,其中主要影響因素有:土的含水量、壓實功以及每層鋪土的厚度。
1.土的含水量的影響
在同一壓實功條件下,填土的含水量對壓實質量有直接的影響。較為幹燥的土,由於土顆粒之間的摩阻力較大而不宜壓實。含水量過大時,土顆粒間的孔隙被水分占去,也不能壓實。因此,隻有當土具有適當含水量時水起了潤滑作用,土顆粒之間的摩阻力減小,土才能被壓實,,土在含水狀態下才能得到最大的密實度,因此把土達到最大密實度的含水量稱為土的最佳含水量。不同的土有不同的最佳含水量,如砂土為8%~12%、粘土為19%~23%、粉質粘土為12%~15%、粉土為15%~22%。工地簡單檢驗粘性土含水量的方法是用手將土捏成團落地開花為宜。
為保證填土壓實的最佳含水量,太幹的土要適當加以潤濕,太濕的土要翻鬆、晾曬,采用均勻摻入幹土等措施。
2.鋪土厚度的影響
壓實機具對土的壓實作用隨土層的厚度增加而逐漸減小。其影響深度隨壓實機械、土的性質及含水量有關。鋪土厚度應小於壓實機械壓土時的有效作用,鋪土厚度有一個最優厚度範圍,在此範圍內,可使土料在獲得設計要求密實度的條件下,壓實機械所需的壓實遍數最少,功耗費最低。可參照表2-9選用。
3.壓實功的影響
填土壓實後的密實度與壓實機械對填土所施加的功有一定的關係。土的密實度與所耗的功的關係。當土的含水量一定,在開始壓實時,土的密實度急劇增加,待接近土的最大密實度時,雖然壓實功增加了許多,但土的密實度變化很小,施工中,對不同的土應根據壓實機械和密實度要求合理選擇壓實的遍數。
四、填土壓實的質量檢查
填土壓實後必須達到設計要求的密實度,避免建築物的不均勻沉陷。填土密實度的大小由壓實係數表示。
壓實係數(λc)土的控製幹密度ρd與最大幹密度ρdmax的比值稱為壓實係數。壓實係數由設計規範根據不同的填方工程確定。一般場地平整,其壓實係數為0.9左右。利用填土作為地基時,設計規範規定了各種結構類型,不同填土部位的壓實係數值,例如砌體承重結構和框架結構,在地基主要持力層範圍為壓實係數應大於0.96,在地基主要持力層範圍以下,則為0.93~0.96。
土的最大幹密度一般在實驗室用擊實試驗確定。土的最大幹密度與規範規定的壓實係數的積,稱為理論填土控製幹密度。在填土施工時,土的實際於密度大於或等於理論填土控製幹密度時,則符合質量要求。
土的實際幹密度可用“環刀法”或灌砂(水)法測定。其取樣組數為:基坑回填為20~50m2取樣一組,基槽、管溝回填每層按長度20~50m取樣一組,室內填土每層按100~150m2取樣一組;場地平整填方每層按400~900m2取樣一組。取樣部位在每層壓實後的下半部。
第六節爆破施工
爆破就是炸藥產生劇烈的化學反應,在極短時間內釋放出大量的高溫、高壓的氣體,衝擊和壓縮周圍的介質,使其受到不同程度的破壞。在建築工程施工中,爆破技術常用於場地平整、地下工程中土石方開挖、基坑(槽)或管溝挖土中岩石的炸除、施工現場樹根和障礙物的清除、拆除舊建築物和構築物等常采用爆破的方法。
一、爆破的基本知識
(一)炸藥
建築工程中常用的炸藥可分為起爆炸藥和破壞炸藥兩類。
起爆炸藥是一種烈性炸藥,敏感性極高,很容易爆炸,用於製造雷管、導爆線和起爆藥包等。起爆炸藥主要有雷汞、疊氮鉛、黑索金、持屈兒、泰安等。
破壞炸藥又稱次發炸藥,用以作為主炸藥,具有相當大的穩定性,隻有在起爆炸藥的爆炸激發下,才能發生爆炸。這類炸藥主要有:梯恩梯(TNT)(或稱之硝基甲苯)、硝化甘油炸藥(膠質炸藥)、銨梯炸藥、黑火藥等。
(二)起爆方法
為了使用安全,一般使用敏感性較低的破壞炸藥。使用時,要使炸藥發生爆炸,必須用起爆炸藥引爆。起爆方法有:火花起爆、電力起爆和導火索(或導爆管)起爆。
1.火花起爆
火花起爆是利用導火索在燃燒時的火花引爆雷管,先使藥卷爆炸,從而使全部炸藥發生爆炸。火花起爆器材有:導火索、火雷管及起爆藥卷。
(1)火雷管。普通雷管由外殼,正、副起爆炸藥和加強帽三部分組成。雷管的規格有1~10號,號數愈大,威力愈大,其中以6號和8號應用最廣。由於雷管內裝的都是烈性炸藥,遇衝擊、摩擦、加熱、火花就會爆炸,因此在運輸、保管和使用中都要特別注意。
(2)導火索。由黑火藥藥芯和耐水外皮組成,直徑5~6mm。導火索的正常燃速是10mm/s;另一種為5mm/s。使用前應當做燃燒速度試驗。必要時還應做耐水性試驗,以保證爆破安全。
根據所需要用的長度將導火索切下(不得小於1m),將插入雷管的一段切成直角,插到與雷管中的加強帽接觸為止,不要轉動也不要用力壓下。然後用雷管鉗將導火索夾緊於雷管殼上,夾緊部分為3~5mm,此時稱為火線雷管。
(3)起爆藥卷。是使主要炸藥爆炸中繼藥包。製作時,解開藥卷的一端,使包皮敞開,將藥卷捏鬆,用木棍輕輕地在藥卷中插一個孔,然後將火線雷管插入孔內,收攏包皮紙,用細麻繩綁紮。起爆藥卷隻能在即將裝炸藥前製作本次起爆需用數量,不得事先做成成品使用。
2.電力起爆
電力起爆是利用電雷管中的電力引火劑發熱燃燒使雷管爆炸,從而引起藥包爆炸。大規模爆破及同時起爆較多炮眼時,多采用電力起爆。電力起爆器材有:電雷管、電線、電源及測量儀器。
電雷管是由普通雷管和電力引火裝置組成,有即發電雷管和延期電雷管兩種。延期電雷管是在電力引火裝置與起爆藥之間放上一段緩燃劑而成。延期雷管可以延長雷管爆炸時間。延長時間有:2、4、6、8、10、12s等。
電線是用來連接電雷管,組成電爆網絡。通常用膠皮絕緣或塑料絕緣線,禁止使用不帶絕緣包皮的電線。電源可用照明和動力電源、電池組或專供電力起爆用的各類放炮器。
3.導爆索起爆
導爆索的外線和導火索相似,但它的藥芯是由高級烈性炸藥組成,傳爆速度達7000m/s以上。皮線繞紅色線條以與導火索區別。
導爆索起爆不需雷管,但本身必須用雷管引爆。這種方法成本較高,主要用於深孔爆破和大規模的藥室爆破,不宜用於一般的炮眼法爆破。
(三)破壞作用圈
爆破時介質距離爆破中心愈近,受到的破壞愈大,通常將爆破影響的範圍分為幾個爆破作用圈。
爆破時最靠近藥包處的介質受到的壓力最大,對於塑性土壤,便被壓縮成孔腔;對於堅硬的岩石,便會被粉碎;這個範圍稱為壓縮圈和破碎圈。
在壓縮圈以外的介質受到的作用力雖然減弱了些,但足以使結構破壞,使其分裂成各種形狀的碎塊,這個範圍稱之為破壞圈或鬆動圈。在破壞以外的介質,凶作用力隻使其產生震動現象,故稱為震動圈,以上爆破的範圍,可以用一些同心圓表示,叫做爆破作用圈。
(四)爆破漏鬥
當埋設在地下的藥包爆炸後,地麵就會出現一個爆破坑,一部分被炸碎了的介質被拋至坑外,一部分仍墜落在坑內。由於爆破坑形似漏鬥,所以稱它為爆破漏鬥。
爆破漏鬥可用下麵幾個參數來表明其特征:
(1)最小抵抗線W,即從藥包中心到臨空麵的最短距離。
(2)爆破漏鬥半徑r,即漏鬥上口的圓周半徑。
(3)最大可見深度h,即從墜落在坑內的介質表麵到臨空麵最大距離。
(4)爆破作用半徑R,即從藥包中心到爆破漏鬥上口邊沿的距離。
爆破漏鬥的實際形狀是多種多樣的,它隨著土的性質、炸藥性能、藥包的大小、藥包的埋置深度而不同。爆破漏鬥的大小一般以爆破作用指數n來表示,即n=r/W(1-25)
當n=1時,稱為標準拋擲爆破漏鬥;n小於1時,稱為減弱拋擲爆破漏鬥;n大於1時,稱為加強拋擲爆破漏鬥。
二、藥包量計算
爆破土石方的時候,用藥量要根據岩石的硬度、岩石的縫隙、臨空麵的多少、估計爆破的土石方量以及施工經驗來決定。
炸藥量的理論計算是以標準拋擲漏鬥為依據。用藥量的多少與漏鬥內的土石方體積成正比。其藥包量Q的基本公式為
Q=eqV(1-26)式中q——爆破1m3岩石所需的耗藥量,可參考表1-10確定,kg/m3;
V——被爆炸岩石的體積,m3;
e——炸藥換算係數。
當標準拋擲爆破時,因n=r/W=1,即r=W。又由於V=1/3πr2W=1/3πW3≈W3,所以藥包的炸藥量為
Q=eqW3(1-27)
當加強或減弱拋擲爆破時,其藥包的藥量為
Q=(0.4+0.6n3)eqW3(1-28)當僅要求鬆動爆破時,其藥包的炸藥量為
Q=0.33eqW3(1-29)式中,(0.4+0.6n3)或0.33均是試驗爆破係數。
三、爆破方法
在建築工程中,常用的爆破方法主要有以下幾種。
1.裸露藥包爆破
此法多用於炸碎岩石和大型爆破中的巨石改炮。耗藥量大,約為一般淺孔法爆破的3~5倍。此法爆破效果不易控製,且岩片飛散較遠而易造成事故。為這種爆破的裝藥方式。
2.淺孔爆破
淺孔爆破又稱炮眼法。一般孔深為0.5~5m,炮眼直徑為28~50mm。孔眼可用風鑽或人工打設。這種方法不需要複雜的鑽孔設備,施工操作簡便,炸藥耗用量少,飛石距離近,岩石破碎較均勻,便於控製開挖麵的形狀和規格,且可在各種複雜地形下施工。但其爆破量小,效率低,鑽孔工作量大。
炮眼布置應盡量利用臨空麵較多的地形;炮眼的方向應盡量與臨空麵平行。為了提高爆破效果,常進行台階式爆破。
3.藥壺爆破
藥壺爆破是在炮孔底部放入少量的炸藥,經過幾次爆破擴大成為圓球的形狀,最後裝入炸藥進行爆破。此法與炮孔爆破法相比,具有爆破效果好、工效高、進度快、炸藥消耗少等優點。在淺基的短樁爆破中常采用此法。
4.拆除爆破
拆除爆破也叫“定向爆破”,是通過一定的技術措施,嚴格控製爆炸能量和爆炸規模,使爆破的聲響、振動、破壞區域以及破碎物的散坍範圍,控製在規定的限度之內。
在城市和工廠往往需要拆除一些舊的建築物或構築物,如:樓宇、廠房、煙囪、水塔以及各種基礎等,常采用拆除爆破。拆除爆破考慮的因素很多,包括爆破體的幾何形狀和材質,使用的炸藥、藥量、炮眼布置及裝藥方式,覆蓋物和防護措施及周圍環境等,其中最主要的是炸藥和裝藥量。
四、爆破安全措施
爆破工程,應特別重視安全施工。爆破作業的每一道工序,都必須仔細檢查,要認真貫徹執行爆破安全方麵的有關規定,尤其應注意下麵幾個方麵:
(1)爆破器材的領取、運輸和貯存,應有嚴格的規章製度。雷管和炸藥不得同車裝運、同庫貯存。倉庫離工廠或住宅區等應有一定的安全距離,並嚴加警衛。
(2)爆破施工前,應做好安全爆破的各項準備工作,劃好安全距離,設置警戒哨。閃電雷鳴時,禁止裝藥接線,施工操作時嚴格遵守安全操作規程。
(3)炮眼深度超過4m時,須用兩個雷管起爆;如深度超過10m,則不得用火花起爆。
(4)爆破時發現拒爆,必須先查原因後再進行處理。
第七節土方工程質量驗收標準與安全技術
一、土方工程質量驗收一般規定
(1)土方工程施工前應進行挖、填方的平衡計算,綜合考慮土方運距最短、運程合理和各個工程項目的合理施工程序等,做好土方平衡調配,減少重複挖運。土方平衡調配應盡可能與城市規劃和農田水利相結合,將餘土一次性運到指定棄土場,做到文明施工。
(2)當土方工程挖方較深時,施工單位應采取措施,防止基坑底部土的隆起並避免危害周邊環境。
(3)在挖方前,應做好地麵排水和降低地下水位工作。
(4)平整場地的表麵坡度應符合設計要求,如設計無要求時,排水溝方向的坡度不應小於2‰。平整後的場地表麵應逐點檢查。檢查點為每100~400m2取1點,但不應少於10點;長度、寬度和邊坡均為每20m取1點,每邊不應少於1點。
(5)土方工程施工,應經常測量和校核其平麵位置、水平標高和邊坡坡度。平麵控製樁和水準控製點應采取可靠的保護措施,定期複測和檢查,土方不應堆在基坑邊緣。
(6)對雨季和冬季施工還應遵守國家現行有關標準。
二、基坑工程質量驗收一般規定
(1)在基坑(槽)或管溝工程等開挖施工中,現場不宜進行放坡開挖,當可能對臨近建(構)築物、地下管線、永久性道路產生危害時,應對基坑(槽)、管溝進行支護後再開挖。
(2)基坑(槽)、管溝開挖前應做好下述工作:①基坑(槽)、管溝開挖前,應根據支護結構形式、挖深、地質條件、施工方法、周圍環境、工期、氣候和地麵載荷等資料製定施工方案、環境保護措施、監測方案,經審批後方可施工。②土方工程施工前,應對降水、排水措施進行設計,係統應經檢查和試運轉,一切正常時方可開始施工。③有關圍護結構的施工質量驗收合格後方可進行土方開挖。
(3)土方開挖的順序、方法必須與設計工況相一致,並遵循“開槽支撐,先撐後挖,分層開挖,嚴禁超挖”的原則。
(4)基坑(槽)、管溝的挖土應分層進行。在施工過程中基坑(槽)、管溝邊堆置土方不應超過設計荷載,挖方時不應碰撞或損傷支護結構、降水設施。
(5)基坑(槽)、管溝土方施工中應對支護結構、周圍環境進行觀察和監測,如出現異常情況應及時處理,待恢複正常後方可繼續施工。
(6)基坑(槽)、管溝開挖至設計標高後,應對坑底進行保護,經驗槽合格後,方可進行墊層施工。對特大型基坑,宜分區分塊挖至設計標高,分區分塊及時澆築墊層。必要時,可加強墊層。
(7)基坑(槽)、管溝土方工程驗收必須確保支護結構安全和周圍環境安全為前提。當設計有指標時,以設計要求為依據,如無設計指標時應按規範規定執行。
三、土方工程施工的安全技術
(1)土方施工前,必須對場地內的地上和地下管道、電纜及高壓水管等情況了解清楚。在特殊危險地區,工程技術觀測必須設專人負責,挖土應用人工方法進行。
(2)基坑開挖時,人工開挖,兩人操作間距應大於2~5m,多台機械開挖,挖土機間距應大於10m。挖土應自上而下,逐層進行,嚴禁先挖坡角或逆坡挖土。
(3)基坑(槽)開挖應合理放坡或支撐護坡。施工時應隨時注意土壁變動情況,如發現裂紋和部分坍塌現象,應及時進行支撐或放坡,並注意土壁的穩固和土壁的變化。坑上堆土或堆物需離開坑邊1m以外。
(4)溝坑處應設防護,跨過溝槽的通道應搭設渡橋,並設扶手欄杆,夜間需設照明。
(5)回填土時,支撐的拆除應與基坑(槽)回填的施工進行配合。用手推車運土回填,不得放手讓車自動翻轉。用翻鬥汽車運土,運輸道路的坡度、轉彎半徑應符合有關安全規定。