园林土方施工：学习施工技术并压实工程

施工必备知识点

土的压实就是通过土体的碾压与夯实使填土或地基表层疏松土空隙体积减小、密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载能力，减小土的透水性，经过处理的表层软弱土能承担较大的荷载。

为保证土壤的压实质量，土壤应具有最佳含水率，如土壤过分干燥，需先洒水湿润后再行压实，在压实过程中应注意如下几点：

1）压实工作必须分层进行。

2）压实工作要注意均匀。

3）压实松土时夯压工具先轻后重。

4）压实工作应自边缘开始逐渐向中间收拢，否则边缘土方外挤易引起坍落。

实践技能知识点

1.压实机具组成（图6-35）

图6-35 压实机具组成

2.铺土厚度和压实遍数

填土每层铺土厚度和压实遍数视土的性质、设计要求的压实系数和使用的压（夯）实机具性能而定，一般应进行现场碾（夯）压试验确定。表6-2为压实机械和工具每层铺土厚度与所需的碾压（夯实）—遍数的参考数值。

表6-2 填方每层铺土厚度和压实系数

注：人工打夯时土块粒径不应大于5cm。

利用运土工具的行驶来压实时，每层铺土厚度不得超过表6-3规定的数值。

表6-3 利用运土工具压实填方时，每层填方的最大厚度

注：平整场地和公路的填方，每层填土的厚度，当用火车运土时不得大于1m，当用汽车和铲运机还土时不得大于0.7m。

3.土方压实要求（图6-36）

图6-36 土方压实要求

施工小经验

为保证土壤的压实质量，土壤应具有最佳含水量。表层土面太干时，应洒水湿润后，继续回填，以保证上、下层接合良好；在气候干燥时，应加速挖土、运土、平土和碾土的速度，以减少土壤水分的散失；当填料为碎石类土（充填物为砂土）时，碾压前应充分洒水湿透，以提高压实的效果。

4.土方压实方法（图6-37）

图6-37 土方压实方法

机械压实法根据其施工机具、施工方法的不同，常可分为重锤夯实法、机械碾压法和振动压实法。夯压土的目的在于将小颗粒的土压进大颗粒的孔隙中去，使土体获得满足设计要求的密实度，从而使土的强度增加、压缩性减低、渗透性减小。

（1）重锤夯实法。重锤夯实法是利用起重机将重锤提到一定高度，然后使其自由落下，重复夯打，把地基表层土夯实。这种方法可用于处理非饱和黏性土或杂填土，提高其强度，减少其压缩性和不均匀性，也可用于处理湿陷性黄土，消除其湿陷性。

重锤夯实法的主要机具是起重机和重锤。重锤为一截头的圆锥体，锤底的直径为0.7～1.5m，锤底面静压力可控制在15～20kPa，如图6-38所示，自重不宜小于15kN。

图6-38 重锤

重锤夯实法适用于处理距地下水位0.8m高度以上的稍湿杂填土、黏性土、砂性土、湿陷性黄土和分层填土等地基，但在其影响深度范围内存在软黏土层时不宜采用。因为饱和土在瞬间冲击力作用下水不容易排出，很难夯实，容易夯成“橡皮土”。重锤夯实的影响深度及加固效果与锤重、锤底直径、落距、夯打遍数及土质条件等因素有关。重锤夯实的锤重、锤底直径、落距和夯打遍数一般需要通过现场试夯来确定。根据一些地区的经验，常用锤重为15～32kN，落距为2.5～4.5m，夯打遍数一般取6～10遍。重锤夯实的影响深度大致相当于锤底直径。对于湿和稍湿、稍密、中密状态的建筑垃圾杂填土，夯实时如用重15kN，底面直径为1.15m的夯锤，落距为3～4m，其有效夯实深度为1.1～1.2m（相当锤底直径），在湿陷性黄土地区，当设计有效夯实深度为1m时，宜用重为18～25kN，底面直径为1.1～1.3m的夯锤，当设计有效夯实深度为1.5m时，宜用重为25～32kN，底面直径为1.5m的夯锤。

重锤夯实的效果与锤重、锤底的直径、落距、夯击的遍数、夯实土的种类和含水量有密切关系。合理选定上述参数和控制土的含水量，才能达到较好的夯实效果。一般情况，增大夯实功或增加夯击的遍数可以提高夯实的效果。但是当土夯实到达一定密实度时，再增大夯实功和夯击遍数，土的密实度却不再增大，甚至有时会使土的密实度降低。夯实功和夯击的遍数一般通过现场试验确定。

施工小经验

夯实效果与土的含水量关系十分密切，只有在土处于最优含水量的条件下，才能得到好的夯实效果。如果含水量很大，夯击时会出现“橡皮土”等不良现象。此外，施工宜尽量避免在雨期进行。

夯击时应尽量保证夯实的最少夯打遍数，当最后两遍的平均夯沉量对于黏性土及湿陷性黄土不大于1.0～2.0cm，对于砂性土不大于0.5～1.0cm时，即可停夯。再继续夯打，能量消耗多，密实度增加有限，经济效益不高。经过重锤夯实的地基承载力特征值可通过静荷载试验确定，一般可达100～150kPa。

园林辞典

饱和土：指土体内的孔隙基本上被水充满的土。天然状态的土一般由固体，液体和气体三部分组成，若土中的孔隙全部由水填充时，称为饱和土。

采用重锤夯实分层填土地基时，每层的虚铺厚度应通过试夯确定。每层虚铺厚度一般相当于锤底直径，试夯的层数不宜少于两层。

基坑（槽）的夯实范围应大于基础底面。开挖时，坑（槽）每边比设计宽度加宽不宜小于0.3m，以便于夯实工作的进行。坑（槽）边坡应适当放缓。夯实前，坑（槽）底面应高出设计标高，预留土层的厚度可为试夯时的总下沉量加5～10cm。

夯实前应检查坑（槽）中土的含水量，并根据试夯结果决定是否需要加水。如果需加水，则待水全部渗入土中一昼夜后方可夯击。若土的表面含水量过大，夯击成软塑状态时，可采取铺撒吸水材料（干土、碎砖、生石灰等）、换土或其他的有效措施处理。分层填土时，应取用含水量相当于最优含水量的土料。如果土料含水量较低，宜加水至最优含水量。每层土铺填后应及时夯实。

施工小经验

在基坑（槽）的周边应做好排水设施，防止向坑（槽）内灌水。

在条形基槽和大面积基坑内夯击时，宜先按一夯挨一夯顺序进行。在独立柱基基坑内夯击时，一般采用先周边后中间或先外后内的方法进行。

冬期施工时，必须在地基未冻的状态下进行夯击。

重锤夯实地基的质量验收，除符合试夯最后下沉量的规定要求外，同时还要求基坑（槽）表面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90%。检查后如果质量不合格，应进行补夯。

（2）振动压实法。振动压实法是用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散地基的处理方法。使地基土的颗粒受振动，移动至稳固位置，减小土的空隙而压实。实践证明，用振动压实法处理砂土地基以及碎石、矿渣等渗透性较好无黏土为主的松散填土地基效果良好。振密后的地基有较强的抗震能力。

振动机自重约为20kN，振动力为50～100kN，振动机的频率为1160～1180r/min，振幅3.5mm，如图6-39所示。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，振实时间大于1min。对含炉灰等细颗粒的填土，振实时间约为3～5min，有效振实深度1.2～1.5m。

振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两边，再振中间，振实标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格。一般杂填土地基经过振实处理后，地基承载力可达100～150kPa。

图6-39 振动压实机示意图

1—操纵机械 2—弹簧减震器 3—电动机 4—振动器 5—振动机槽轮 6—减震器 7—振动板

地下水位过高会影响振实效果，当地下水位距振实面小于60cm时，应降低地下水位。另外，施振前应对工程场地周围环境进行调查。

施工小经验

一般情况下，振源与邻近建筑物、地下管线或其他设施的距离应大于3m。如果有危房和重要地下管线，应事先进行加固处理。

（3）机械碾压。机械碾压法通常采用压路机、推土机、羊足碾及蛙式打夯机等机械或其他碾压机械在地基表面来回开动，利用机械自重把松散土地基压实加固。这种方法常用于地下水位以上大面积填土的压实以及一般非饱和黏性土和杂填土地基的浅层处理。

施工小经验

用蛙式打夯机（图6-40）等小型机具夯实时，一般填土厚度不宜大于25cm，打夯之前对填土应初步平整，打夯机依次夯打，均匀分布，不留间隙。基坑（槽）回填应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。

回填管沟时，应用人工先在管子周围填土夯实，并应从管道两边同时进行，直至管顶0.5m以上。在不损坏管道的情况下，方可采用机械填土回填夯实。

碾压机械压实填方时，应控制行驶速度，一般平碾、振动碾不超过2km/h；羊足碾不超过3km/h；并要控制压实遍数。碾压机械与基础或管道应保持一定的距离，防止将基础或管道压坏或使之位移。

用压路机（图6-41）进行填方压实，应采用“薄填、慢驶、多次”的方法，填土厚度不应超过25～30cm，碾压方向应从两边逐渐压向中间，碾轮每次重叠宽度约15～25cm，避免漏压。运行中碾轮边距填方边缘应大于500mm，以防发生溜坡倾倒。边角、边坡、边缘压实不到之处，应辅以人力夯或小型夯实机具夯实。压实密实度，除另有规定外，应压至轮子下沉量不超过1～2cm为度。每碾压一层完后，应用人工或机械（推土机）将表面拉毛以利于接合。

平碾碾压一层完后，应用人工或推土机将表面拉毛。土层表面太干时，应洒水湿润后，继续回填，以保证上、下层接合良好。

用羊足碾（图6-42）碾压时，填土厚度不宜大于50cm，碾压方向应从填土区的两侧逐渐压向中心。每次碾压应有15～20cm重叠，同时随时清除黏着于羊足之间的土料。为提高上部土层密实度，羊足碾压过后，宜辅以拖式平碾或压路机补充压平压实。

用铲运机及运土工具进行压实，铲运机及运土工具的移动须均匀分布于填筑层的全面，逐次卸土碾压。

图6-40 蛙式打夯机

图6-41 压路机

图6-42 羊足碾

分层填土压密需要较好的土料。有时也可适量添加石灰、水泥、碎砖、碎石等，以提高地基强度。

碾压法施工时应根据压实机械的压实能量，控制碾压土的含水量符合最优含水量，选择适当的碾压分层厚度和碾压的遍数。对于一般黏性土，通常用8～10t的平碾或12t的羊足碾，每层铺土厚度30cm左右，碾压8～12遍。对饱和黏土进行表面压实时，要考虑适当的排水措施以加快土体的固结。对于淤泥及淤泥质土，一般应予挖除或者结合碾压进行挤淤充填，先在土面上堆土、块石、片石等，然后用机械压入以置换和挤出淤泥，堆积碾压分层进行，直到把淤泥全部挤出、置换完毕为止。

碾压法对表层地基加固的深度一般可达2～3m。碾压的质量标准以分层压实土的干密度和含水量控制。一般黏性土经表层压实处理后其地基承载力特征值可达80～100kPa。

施工小经验

杂填土的碾压可先将建筑范围设计加固深度内的杂填土挖出，开挖平面从基础纵向放出3m左右，横向放出1.5m左右，然后将槽底碾压2～3遍，再将原土分层回填碾压，每层土虚铺厚度30cm左右。

由于杂填土的性质比较复杂，碾压后的地基承载力差别较大，根据一些地区的经验，用8～12t压路机碾压后的杂填土地基，承载力特征值约为100～200kPa。

5.土的压实原理

（1）砂土的压实。夯实干砂时，只要克服其内摩擦力，用振动方法减小砂粒间的摩擦系数即可达到目的。在振动过程中同时夯击，效果更好。用重锤夯实法能起到振、夯的双重作用。

夯实湿砂时，因水膜张力的作用（图6-43），土粒间产生压应力即假黏聚力，牵制土粒的移动，所以必须先加水然后振夯，加水的目的在于破坏水膜引起的粒间压应力。

图6-43 湿砂粒假黏聚力

（2）黏性土的压实。夯实黏性土时，如果天然含水量较小，土粒间吸着水引起的黏滞阻力以及分子间引力引起的黏聚力大，一般夯压功能作用下还不能克服此项内力而使土粒相对移动，夯压效果差，土的干密度也比较小。加水增大土的含水量时，土粒间水膜增厚，土粒间的引力减小，夯压时小颗粒就容易滑入大颗粒孔隙中去，夯压效果较好，土的干密度也较大。如图6-44a所示，假设在三击功能下3颗小土粒已被夯进大颗粒的孔隙中，这时夯土已获得最大干密度，即已达到理想的密实度，剩余的空气已呈封闭气泡，只能在土中移动，再夯时无法排出，出现所谓“橡皮土”现象。对密实土来说，这种现象并不明显。上述三击功能下获得最大干密度时的含水量就是相应的最优含水量。如果最大干密度已符合设计要求，那么这种夯击功能及最优含水量就可作为施工的依据（注：三击功能是指利用重夯在一定锤重、一定落距下连夯3次）。加水过多时，孔隙中出现了自由水，这时结合水膜扩大的作用并不显著，引力作用极其微弱，而自由水充填在孔隙中，阻止了土粒间的移动。假设一击功能仅夯进一颗小土粒到大颗粒的孔隙中去，而饱和度已大于80%，则再夯就明显地出现如图6-44b所示的橡皮土。这就说明夯土在一击功能下已达到最大干密度，相应的含水量就是最优含水量。由于土中的孔隙体积大部分被水占有，而未被小土粒填实，如果把这种夯土作为填土地基，在压力下由于饱和土的固结作用，仍将发生较大的沉降变形。所以，用类似这种夯击能所获得最大干密度已不符合设计要求，在工程上无使用意义。

图6-44 土的压实原理

a）加水进行夯实 b）加水过多出现橡皮土

在某一固定功能下，总有一个理想的含水量，获得一个相应的最大干密度，这个理想的含水量就是该夯击功能下的最优含水量（或称最佳含水量）。实践证明，夯击功能大，最大干密度大，最优含水量就小；夯击功能小，最大干密度小，最优含水量就大。

（3）最大干密度、最优含水量的室内测定。最大干密度、最优含水量的室内测定采用击实试验。击实试验分轻型击实试验和重型击实试验。轻型击实试验适用于粒径小于5mm的黏性土，重型击实试验适用于粒径不大于20mm的土。采用三层击实时，最大粒径不大于40mm。

轻型击实试验的单位体积击实功约为592.2kJ/m，重型击实试验的单位体积击实功约为2684.9kJ/m。

击实仪的击实筒和击锤尺寸应符合表6-4的规定。

表6-4 击实仪主要部件规格表

击实仪的击锤应配导筒，击锤与导筒间应有足够间隙使锤能自由下落。电动操作的击锤必须有控制落距的跟踪装置和锤击点按一定角度（轻型53.5°、重型45°）均匀分布的装置（重型击实仪中心点每圈要加一击）。

①试样制备。试样制备分为干法和湿法两种。

a.干法制备试样步骤。用四分法取代表性土样20kg（重型为50kg），风干碾碎，过5mm（重型过20mm或40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水量。根据土的塑限预估最优含水量，并制备5个不同含水量的一组试样，相邻2个含水量的差值宜为2%。轻型击实中5个含水量中应有2个大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限。

b.湿法制备试样步骤。取天然含水量的代表性土样20kg（重型为50kg），碾碎，过5mm（重型过20mm或40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的天然含水量。根据土样的塑限预估最优含水量，选择至少5个含水量的土样，轻型击实中5个含水量中应有2个大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限。分别将天然含水量的土样风干或加水进行制备，应使制备好的土样水分均匀分布。

②击实试验步骤。

a.将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座连接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一薄层润滑油。称取一定量试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实试样为2～5kg，分3层，每层25击；重型击实试样为4～10kg，分5层，每层56击，若分3层，每层94击。每层试样高度宜相等，两层交界处的土面应刨毛，击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。

b.卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外，也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确到1g，并计算试样的湿密度。

c.用推土器将试样从击实筒中推出，取2个代表性试样测定含水量，2个含水量的差值应不大于1%。

d.对不同含水量的试样依次击实。

试样的干密度按式（6-1）计算。

式中 w_i，ρ₀———某点试样的含水量（%）与密度。

干密度和含水量的关系曲线，应在直角坐标纸上绘制，并取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的横坐标为击实试样的最优含水量。当关系曲线不能绘出峰值时，应进行补点，土样不宜重复使用。如图6-45所示，在25击功能的曲线上可求得最大干密度为1.72g/cm³时的最优含水量为17%。在图6-45中可看出夯土达到最大干密度时的饱和度S_r≥80%。

图6-45 击实试验得出的ρ_d—w曲线

压实填土的质量以压实系数λ_c控制。λ_c应根据结构类型和压实填土所在部位按表6-5确定。其计算公式如式（6-2）所示。

式中 ρ_dmax———击实试验求得的最大干密度。

表6-5 填土地基的质量控制值

（4）土的最优含水量试验方法。对黏性土，当压实功能和压实条件相同时，土的含水量过小，土体不易压实；反之，土的含水量过湿，则出现软弹现象，土体也不易被压实，只有把土的含水量调整到其间某一适宜值时，才能受到最佳的压实效果。在一定压实机械的功能条件下，土最易于被压实，并达到最大密实度的含水量，称为最优含水量w_op，相应的干密度则称为最大干密度ρ_dmax。

土的最优含水量可在实验室内通过标准击实试验测得，试验方法简述如下：

1）取代表性土样20kg，制备5份不同含水量的试样，各含水量的差值为2%。

2）分3层装入击实筒，每层25击，击实筒内径102mm，筒高116mm，采用的击实锤底直径51mm，质量2.5kg，落高305mm。

3）称量击实后试样总质量，测含水量，计算干密度。

4）用直角坐标纸，以干密度ρ_d为纵坐标，以含水量叫为横坐标，绘制ρ_d—w关系曲线。取曲线峰值相应的纵坐标为试样的最大干密度ρ_dmax，其对应的横坐标为试样的最优含水量w_op，如图6-46a所示。最优含水量w_op与土的塑限w_p相近，大致为w_op=w_p+2%。填土中所含的黏土矿物越多则最优含水量越大。

图6-46 黏性土的击实曲线

由图6-46a可见：当土的含水量较小时，土的干密度ρ_d随着含水量w的增大而增大；但当w>w_op后，ρ_d随叫的增大反而降低，ρ_d—w曲线向下弯曲。原因是当土中含水量较小时，土中主要是强结合水，土粒表面的结合水膜很薄，颗粒间存在很大的分子引力，阻止土颗粒的移动，使土难以压实。当含水量适当增大时，土中的结合水膜增厚，电分子吸引减弱，水膜起润滑作用，使土粒容易移动而形成密实排列。但当土中含水量继续增大，以致土中存在不少自由水，压实时，内部的自由水不易被排出，形成较大的孔隙压力，阻止土颗粒的靠拢，压实效果反而下降。

图6-46a中还给出了理论饱和曲线，它表示当土处在饱和状态下的干密度与含水量的理论关系。土不可能被压实到完全饱和的程度。黏性土在最优含水量时，压实到最大干密度ρ_dmax，其饱和度一般为80%，此时，因为土孔隙中的气体难以和大气相通，压实时不能将其完全排出。因此，压实曲线只能趋于理论饱和曲线。

图6-46b反映了最优含水量、最大干密度与压实功能关系。随着压实能量的提高，土的最优含水量会相应降低，其压实效果也会随之有一定程度的提高。对同一种土，当压实程度不足时，可以改用大的压实功能机械，以达到所要求的密实度。

黏性土的压实原理反映，含水量、压实功能、压实条件及土粒级配对压实效果的影响关系，是指导压实工程的基本原理。工程上，常用压实系数反映土的密实度，压实系数λ_c为土的控制干密度ρ_d与最大干密度ρ_dmax的比值，即λ_c=ρ_d/ρ_dmax。

施工小经验

砂土的击实性能与黏性土不同，由于砂土的粒径大、孔隙大、结合水的影响很小，总的来说比黏性土容易压实。例如，干砂在压力与振动作用下容易压实；稍湿的砂土，因水的表面张力作用，阻止砂粒的移动，压实效果稍差。如充分洒水，饱和砂土表面张力消失，压实效果又变得良好，对砂类土，主要利用其振动液化和振动密实特性来进行密实处理。

（5）最大干密度、最优含水量的现场测定。通过室内击实试验求得的最大干密度及最优含水量在现场进行夯击或碾压施工时，必须先试压或试夯以获得符合最大干密度或式（6-2）提出的控制干密度相应的夯压功能，即夯压遍数。高层建筑的填土地基、高土坝的设计干密度要求值较大，使不产生过大的渗流量以防止流沙及管涌现象，因此由室内击实试验求得的干密度就不能满足设计要求。对干密度值较大的夯压功能及最优含水量，必须通过现场试验求得。通常在现场连续铺宽2m，长1m，高25～30cm不同含水量的虚土进行夯击或碾压，分别绘制夯压3遍以上各遍的_η、ρ_d、w_op关系曲线，然后在这些曲线上找出符合设计干密度的夯压遍数及最优含水量进行施工。必须指出，填土密实度除与夯击功能、含水量有关外，还与土的级配有密切关系。当级配不好时，就会出现密实的回填土而干密度达不到设计要求的情况。

无试验资料时，最大干密度ρ_dmax可按式（6-3）计算：

式中 _η———经验系数；

d_s———土粒相对密度；

w_op———最优含水量。

当填土为碎石或卵石时，其最大干密度可取2.0～2.2g/cm³。

6.影响土料压实效果的因素

根据试验研究结果，土的压实过程和压实的效果受多种因素的影响，对于具有塑性的土，影响压实效果的因素有内因和外因两方面，内因主要是含水量和土的性质，外因指压实功能、压实机具和压实方法等（图6-47）。

图6-47 影响土料压实效果的因素

图6-48 不同压实功能的击实曲线