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强夯施工方案
发布时间:2013-12-31 丨 阅读次数:1259 丨 文章来源:admin

 

什么叫强夯? 强夯法即强力夯实法,又称动力固结法。是利用大型履带式起重机将8-40吨的重锤从6-40米高度自由落下,对土进行强力夯实。适用于人工填土、湿陷土、黄土。
强夯施工的一般规定
    1、 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基,当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时,应通过现场试验确定其适用性。
    2、 强夯施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。

强夯设计基本参数
    1、强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表预估。

    单击夯击能(KN·m) 碎石土、砂土等 粉土、黏性土、湿陷性黄土等
  1000 5.0~6.0 4.0~5.0
  2000 6.0~7.0 5.0~6.0
  3000 7.0~8.0 6.0~7.0
  4000 8.0~9.0 7.0~8.0
  5000 9.0~9.5 8.0~8.5
  6000 9.5~10.0 >8.5~9.0
    注:强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。
    2、 强夯的单位夯击能量,应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑,并通过现场试夯确定。在一般情况下,对于粗颗粒土可取1000~3000KN·m/m2;细颗粒土可取1500~4000KN·m/m2。
    3、 夯点的夯击次数,应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:
     A.最后两击的平均夯沉量不大于50mm,当单击夯击能量较大时不大于100mm。
     B. 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
     C. 不因夯坑过深而发生起锤困难。
    4、 夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下,可采用2~3遍,最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土,必要时夯击遍数可适当增加。
    5、 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时,可根据低级土的渗透性确定,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,应不少于3~4周;对于渗透性好的地基土可连续夯击。
    6、 夯击点位置可根据建筑结构类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取5~9m,以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。
    7、 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2至2/3。并不宜小于3m。
    8、 根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后,对试夯场地进行测试,并与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。
 
强夯施工流程
    1、 一般情况下夯锤重可取10~20t。其底面形式宜采用圆形。锤底面积宜按土的性质确定,锤底静压力值可取25~40kPa,对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔,孔径可取250~300mm。
    2、 强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。采用履带式起重机时,可在臂杆端部设置辅助门架,或采取其它安全措施,防止落锤时机架倾覆。
    3、 当地下水位较高,夯坑底积水影响施工时,宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。
    4、 强夯施工前,应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等,并采取必要的措施,以免因强夯施工而造成破坏。
    5、 当强夯施工所产生的振动,对邻近建筑物或设备产生产生有害的影响时,应采取防振或隔振措施。
    6、强夯施工可按下列步骤进行:
     1) 清理并平整施工场地;
     2) 标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;
     3) 起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
     4) 测量夯前锤顶高程;
     5) 将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;
     6) 按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;
重复步骤3)至6),完成第一遍全部夯点的夯击;
     7) 用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;
     8) 在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
    7、强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作:
     1)开夯前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
     2)在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差和漏夯应及时纠正;
     3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。
    8、施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。
 
质量检验
    1、检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录,不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。
    2、强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基,其间隔可取1~2周;低饱和度的粉土和黏性土地基可取2~4周。
    3、质量检验的方法,宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。对于一般工程应采取两种或两种以上的方法进行检验;对于重要工程项目应增加检验项目,也可做现场大压板载荷试验。
    4、质量检验的数量,应根据场地复杂程度和建筑的重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物,每个建筑物地基的检验点不应少于3处;对于复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。
 
强夯法在湿陷性黄土地基中的应用探讨
    强夯法处理地基是20世纪60年代由法国Menard技术公司首先创用的,这种方法是将很重的锤(一般为100~400kN)从高处自由落下(落距一般为6~40m)给地基以冲击力和振动,从而提高地基土的强度并降低其压缩性。此法最初仅用于加固砂土和碎石土地基。经过十几年的应用与发展,它已适用于加固从砾石到黏性土的各类地基土,这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善,强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点,很快传播到世界各地。
    黄土作为形成地表覆盖层的次生物质,其分布相当广泛。在我国黄土覆盖面积多达60万km2,占国土面积的6%以上,其中西北黄土高原是我国湿陷性黄土最集中的地区。因此,对湿陷性黄土的处理以及技术、经济上的探讨,是一个既现实而又迫切需要解决的问题,强夯法处理湿陷性黄土地基技术在建设中大量运用并取得巨大的成就。
    1 强夯加固湿陷性黄土的作用机理
      黄土是由沙砾、粗粉粒、大孔隙胶结构组成,黄土湿陷性是由于水和外力的作用产生的显著附加下沉。强夯是将大吨位重锤起吊到一定高度后自由落下,在极短时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量,反复冲击及其产生的压缩波、剪切波和瑞利波,使土体受到瞬间的加荷(受压)、卸荷(受拉)及剪切的反复作用,土中孔隙压缩,同时土体周围产生裂隙,孔隙水顺利排出,土体迅速固结,使土粒原有的接触形式破坏而产生位移,变为新的较为稳定的接触形式,从而达到增加土体密度、提高强度的目的。
    2 强夯施工步骤
     2.1 认真调查,确保强夯场地范围内的地下无构筑物。清除地表土,清除范围为路基坡脚外2~3m。整平后在场地上标出第一遍夯点的位置,点位偏差控制在±20cm范围内,并测量场地高程。
     2.2 起重机就位,使夯锤对准夯点位置,测量夯前锤顶高程。
     2.3 将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程。若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,及时将坑底整平。
     2.4 重复2.3,完成一个夯点的夯击,即每个夯点夯6击。除满足最后2击平均夯沉量不大于50mm外,还要求总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%。
     2.5 换夯点,重复2.2至2.4,直到完成第1遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平,并测量场地高程。
     2.6 在规定的间隔时间后,按上述步骤逐次完成第2,3,4遍夯击。
     2.7 选用锤质量为3t、落距为6m进行低能量满夯2遍,将场地表层松土夯实,要求后一遍与前一遍错开半夯;最后测量夯后场地高程。
     2.8 灰土封闭。在基底地面铺设一层0.20m厚2:8灰土。施工时,石灰撒入土中,不洒水进行初拌,拌匀后应闷料8~12h,再进行洒水复拌,拌匀后即整平、压实;待强度检测合格后在灰土垫层上铺设一层防渗复合土工膜。
     2.9 边坡加固。路基面下0.60m处铺设双向精编土工格栅,土工格栅每层垂直间距为0.50m,最上两层沿平面铺通,其余各层深入路堤边坡宽度2.50m,格栅距边坡线的距离不小于0.10m,土工格栅对应伸长率为10%时,纵横向抗拉强度不小于25kN/m。坡面液压喷播植草防护。
    3 强夯施工监测
     强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外,还派有专人负责施工过程中的监测工作。
     3.1 夯锤使用过久往往因底面磨损而使质量减小,落距未要求情况在施工中也常发生,这些都将影响单击夯击能,因此,开夯前必须检查夯锤质量和落距。
     3.2 强夯施工中夯点放线错误情况常有发生,因此,在每遍夯击前,对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯及时纠正。
     3.3 由于强夯施工的特殊性,各项参数和施工步骤在施工结束后往往很难进行检查。在施工过程中,认真记录每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等施工情况。
    4 施工注意事项
     4.1 现场试夯确定最佳夯击次数时,除最后2击平均夯沉量满足要求外,夯坑周围不应发生大的隆起。
     4.2 当原地面含水量较大时,夯击前在该段落铺垫10~20cm厚的碎石。
     4.3 强夯不宜在冬季施工。
     4.4 加强强夯安全措施,确保施工人员安全。
    5 强夯法处理湿陷性黄土的几点体会
     5.1 强夯法和换土法、灰土挤密桩、灰土井桩、灌注桩比较,有其独特的优点,尤其适于土质结构不均匀、土质情况差异的地基,更安全可靠。更重要的是强夯法处理湿陷性黄土地基是最经济、最有效、速度快的一种方法。
     5.2 对地基持力层为粉质黏土,饱和度大于60%,含水量大于塑限含水量3%,按规定不宜采用强夯时,认为采取如下处理措施,可进行强夯法施工。根据土质情况,进行人工成孔,做直径为300m的3:7或2:8灰土柱,灰为生石灰,土的干容重为1.60~1.70g/cm3左右,桩孔的深度为夯实厚度的1.20~1.50倍,桩孔的布置为三角形或梅花形,间距由计算而定(使其含水量降至17%的最佳含水量),人工填实即可。然后再进行强夯施工,可达到理想的效果。
     5.3 强夯法在处理多层建筑软弱地基时在国内已取得不少经验,但对高层建筑尚未统一认识。
     5.4 强夯法适合于连片开发的建筑群,应统一施工,不宜同时使用几种方法进行穿插施工,若同时使用,互相影响较大。采用强夯法施工,要求在作小区详细规划的竖向设计时,必须考虑强夯的夯沉量影响,因为强夯后场地标高(自然地势)有所降低。
     5.5 由于强夯法在施工过程中,重锤下落时(约隔3min)要产生持续0.50~1s的地基振动。这种震波对邻近一定范围内的建筑物是没有损伤的。但其产生的噪音对附近居民有一定的影响,以适于建设现场的公害控制值75dB作为标准时,那么施工地点应离开住宅50m以外为宜。
    6 结语
     强夯法不仅能提高地基土的强度,降低其压缩性,还能改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性,因此它不仅适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土地基,还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基[1]。

强夯施工的特点
     其特点是:可使用工地常备简单设备;施工工艺、操作简单;适用土质范围广,加固效果显著,可取得较高的承载力,一般地基强度可提高2~5倍;压缩性可降低2~10倍,加固影响深度可达6~10m;工效高,施工速度快(一般设备每月可加固5000~10000m地基),较换上回填和桩基可缩短工期一半;节省加固原材料;施工费用低,节省投资,比换土回填节省50%费用,与预制桩加固地基相比,可节省投资 50%~70%等。
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