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砂土地貌回填土水墜砂法施工技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創(chuàng)效推廣應用技術名錄
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（一五三）砂土地貌回填土水墜砂法施工技術
1. 技術背景
水墜砂法是一種砂土地帶應用的地基處理技術。它能有效地利用當地資源，具有就地取材、成
本低、快速高效、操作簡單、受天氣影響相對較小等特點。水墜砂法在室外回填及地基處理中應用
效果較好。
神木市能礦產業(yè)服務綜合體項目，位于陜西省榆林市神木大柳塔鎮(zhèn)，建設所在地為砂土地貌。
在現場回填土施工時，根據地勘報告顯示現場土質為中砂、細砂土的現實情況，并且周邊區(qū)域未發(fā)
現有黏土，考慮到外購黏土成本大，施工周期長，確定采用現場原有細砂土分層回填，并且經環(huán)刀
取樣試驗顯示，此種方法施工的回填砂土各項試驗指標滿足要求。水墜砂法是平整場地后圍堰蓄水，
再經過振動棒振搗使水滲入砂層排出砂層間空氣減少砂粒間隙提高砂土承載力和密實度的一種施工
方法（簡稱水墜砂）。
2. 技術簡介
結構松散的砂土在水墜的作用下趨于密實的現象是砂土微觀結構重新的調整，即在水滲流作用
下砂土由之前疏松的微結構狀態(tài)變成相對緊密的微結構狀態(tài)，這一過程宏觀上表現為在水墜過程中
砂顆粒間氣體排出使總體積或總厚度減少，在物理力學性質上表現為砂土密實度的提高，在工程性
質上表現為地層強度的明顯增強。
水墜砂法是在砂層浸水并保持一定的水流狀態(tài)下，待砂層含水量處于最佳含水量附近時，用振
動棒進行振搗，使砂層中顆粒間縫隙逐漸減小，達到要求的密實程度。砂土吸附水的能力較差，當
地下水位較低，砂土上部的水由于壓力差自上而下滲透時，滲透水對砂土產生動水壓力。當砂土浸
水呈飽和狀態(tài)時，在振動棒的作用下，砂土顆?？梢钥朔巴灵g的阻力而重新進行排列分布，最終
由疏松變成密實（見圖4.0.1）。
圖4.0.1 水墜砂法機理示意圖
水墜砂法是在砂層浸水并保持水分飽和狀態(tài)，砂層表面蓄滿水后，用振動棒進行振搗，使砂層
達到要求密實程度的一種砂土回填（地基）處理方法。
2.0.2 水墜砂操作簡單，能夠使用工程常用的混凝土插入式振動棒進行施工，對砂土地貌振動
壓實機等機械容易打滑行走不便無法高效使用進行了彌補。
2.0.3 就地取材，能夠有效的利用工程所處地的砂土，減少外購素土、黏土等費用及運輸成本，
是處理砂土回填（地基）的一種好方法。
3. 適用范圍
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本方法適用于工程所在地為砂土地貌，地下水位低于需加固的土層且下部地基土有良好的透水
性的房屋建筑工程施工的室外回填作業(yè)以及公路工程施工的地基處理作業(yè)；由于本技術的工藝原理
限制，常規(guī)回填土遇水后性質不同于砂土無法快速滲透，不適用；加固層有地下水的砂土含水率已
經飽和且無法繼續(xù)下滲排氣，不適用；房屋建筑工程天然地基應在基礎施工前使用此方法加固，基
礎施工后大量水墜可能會引起沉降，慎用；其他類別回填土質需要取樣送檢后根據擊實試驗報告和
地勘報告共同判別界定，避免誤用。
4. 施工工藝流程及操作要點
4.1. 施工工藝流程
圖4.1 施工工藝流程圖
4.2. 施工操作要點
4.2.1. 施工準備
1 施工前，現場取土樣，送試驗室做擊實試驗后確定最大干容重和最優(yōu)含水量（本工程最大干
容重為1.76g/cm3，最優(yōu)含水率為9.4%）。
2 結合土方工程施工，計算各區(qū)塊挖、填方量，綜合考慮土方運距最短，運程合理和合理施工
程序等，做好土方調配，減少重復挖運；本工程3 個展廳單體中央共計約10000m2 面積為無結構空
地，可作為臨時堆土場將基坑開挖土方進行堆放，形成整體廠區(qū)內部土方倒運。
3 土方開挖前，清理地表雜物垃圾，然后將干凈優(yōu)良的砂土挖運至距回填部位運距最短的堆土
場，為合理適時地均勻回填水墜砂做好準備。對于不符合回填要求的表層砂土，運出場區(qū)，集中堆
放統(tǒng)一處理。
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4 選擇最大干密度，在展廳部位（地上部位方便操作）進行試驗段測試，通過試驗確定鋪土厚
度、碾壓遍數、振搗時長、含水量的區(qū)間范圍，指導后續(xù)施工。
5 清理基槽內的雜物和垃圾，準備好水源確保水墜砂施工過程中水不中斷，水量充足。
4.2.2. 測量放線
為保證虛鋪厚度，每20m（根據實際情況確定間隔長度）定一鋼筋樁，用來控制每層回填砂土
厚度。鋼筋樁采用Φ12 鋼筋，長度為1.5 米左右，上面間隔30 厘米涂刷紅漆，用水準儀校正基底
標高，在樁上纏繞彩色膠帶以示標記。
4.2.3. 分層鋪設砂土
分層回填砂土，回填砂土底面宜鋪設在同一標高上，深度不同時應按先深后淺的順序施工，回
填砂土中不得含垃圾和雜物，每層的回填厚度不得超過25 厘米（指機械整平后的虛鋪厚度）。
每層回填砂土前，對鋼筋樁上標高進行檢測，隨時糾正標高偏差，控制每層砂土的平整度。
4.2.4. 初步整平
為了便于虛鋪厚度的控制，整平必須采取邊上土邊整平的方式，采用裝載機進行粗平。粗平完
成后，依鋼筋樁虛鋪厚度標示，拉線找平。
4.2.5. 圍堰
粗平后，分格設圍堰澆水，分格宜為5m×5m，圍堰高度不低于30 厘米，寬度不小于30 厘米，
用鐵鍬將圍堰拍打密實，所設圍堰上下層應相互錯開，上下層水墜錯開寬度應不小于1 米。
圖4.2.5-1 圍堰浸水示意圖
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圖4.2.5-2 圍堰上下層錯開示意圖
4.2.6. 蓄水
圍堰設置好后開始放水，放水應連續(xù)進行，放水時水流流速應稍大，砂基頂面上的水深應大于
20 厘米。待水蓄滿整個圍堰，目測水面下沉緩慢時，即可停止給圍堰進水。
4.2.7. 振動棒振搗
當分格內蓄滿水后，開始人工使用插入式振動棒進行振搗，振搗方法同混凝土振搗方式，振動
器使用時，振搗器距離圍堰不應大于振搗器作用半徑的0.5 倍，且不宜緊靠圍堰振動，振搗棒移動
間距小于56cm，每一振點的延續(xù)時間約20 秒以水滲透完畢為止，為使上下層結合為一體，振搗棒
應插入下一層回填土5cm。
4.2.8. 邊角、邊坡邊緣重點部位處理
對于靠近圍堰邊緣部位重點部位，全部振搗完畢后需要單獨澆水檢查振搗，防止漏振不密實，
每層振搗完畢后針對重點部位應單獨取樣檢測其壓實度。
4.2.9. 檢測
振搗完砂土層不見明水約1 至1.5 小時后，可以在現狀土情況下開始使用環(huán)刀檢測壓實系數，
下層砂土經檢測達到設計要求后，方可進行上層砂土的攤鋪工作。如試驗不合格時應繼續(xù)加水振搗。
依照此循環(huán)進行逐層水墜，直至回填達到設計標高。
5. 材料與設備（參考廠家）
5.1. 材料準備
5.1.1. 砂土
考慮到經濟因素，本技術所采用的砂土為場地內基坑開挖的砂土，選取場地內表層以下干凈優(yōu)
良的細砂作為回填材料，細砂是由直徑0.1～0.25 毫米之間的顆粒組成的砂，使用前已提前取土樣
送試驗室做土工擊實檢測試驗。
5.1.2. 水
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自來水。
5.2. 設備
表5.2.1 主要設備表
序號設備名稱規(guī)格單位用途
1 裝載機ZL40 臺土方運輸、平整土方、碾壓
2 挖土機336D2 XE 臺土方開挖
3 自卸汽車DFL3251A1 臺土方運輸
4 鐵鍬- 把局部修補
5 洋鎬- 把局部修補
6 料斗車- 輛土方運輸
7 振動棒Φ50（振搗半徑） 個土體振搗
8 水準儀DSZ2 臺控制標高
9 鋼卷尺5m 把測量長度
10 電子天平T200Y 臺土體稱重
11 環(huán)刀70×52×2.1 個測量體積
6. 效益計算分析
6.1. 經濟效益分析
此技術通過就地取材，高效降低場外所需的機械、材料、時間成本。平整場地后圍堰蓄水，再
經過振動棒振搗使水滲入砂層排出砂層間空氣減少砂粒間隙提高砂土承載力和密實度達到要求，此
方法可省去外購素土材料約20000m3，每方素土當地材料費加運輸總計平均約30 元，共節(jié)省材料費：
20000×30=60 萬元；
與傳統(tǒng)方法相比，節(jié)約額外需要的材料購買及倒運工期10 天，機械倒運6 臺班/天；各類機械
臺班價格在2800-3600 不等，取平均約3000 元/臺班，節(jié)省機械費：3000×15×6=27 萬元；
每日工期影響費用大約為10000 元/天。節(jié)省工期費用：10×10000=10 萬元；
節(jié)約總成本60+27+10=97 萬元。
6.2. 社會效益分析
不使用外購黏土，避免了黏土灑落在市政道路的情況，對于城市環(huán)境保護有一定積極的作用；
使用砂土回填，減少黏土使用量，能夠節(jié)省黏土資源，保護耕地。
7. 應用實例
7.1. 工程概況
神木市能礦產業(yè)服務綜合體項目是大柳塔試驗區(qū)重點建設項目，總投資2.1 億元，建筑面積3.4
萬平方米；該項目為地下一層、地上十三層的綜合樓，項目集培訓、會展、辦公等功能于一體，建
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成后主要服務秦晉蒙金三角周邊企事業(yè)單位，是大柳塔試驗區(qū)新地標、新名片。
本工程場地為砂土地貌，在地勘鉆探過程未發(fā)現地下水，根據咨詢附近村落村民，打井深度在
130m 以上才有地下水，施工過程完全不需要考慮地下水影響。
該場地為屬地邊緣地區(qū)新規(guī)劃場地，圖紙設計場區(qū)內完成面高于現狀市政道路，中部需要填土
的高度較大，現場臨建用地及后期回填均需要采用原狀土“水墜砂法”回填方可滿足現場施工生產
要求。
7.2. 典型照片
圖7-1 裝載機分層鋪設砂土圖7-2 裝載機粗平
圖7-3 設置圍堰儲水圖7-4 設置圍堰儲水
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圖7-5 振動棒振搗圖7-6 振搗完畢靜置
圖7-7 環(huán)刀法取樣檢測圖7-8 環(huán)刀法取樣檢測
圖7-9 夾層回填效果圖7-10 房心回填效果
8. 技術咨詢服務單位聯(lián)系方式
技術提供單位中建一局總承包公司
主要完成人鄭朝，李佳琦，祁慧，張浩強，顏為龍，楊丹丹，田帥
技術咨詢聯(lián)系人鄭朝聯(lián)系電話17766661121

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