强夯置换法（精选11篇）
强夯置换法 篇1
1 前 言
强夯法处理地基是我国常用的地基处理方法之一,但是对饱和度较高的粉土和黏性土地基,一般来说效果不显著,而采用强夯置换法处理,可以获得良好的效果。
强夯置换法是在强夯形成的深坑内填入块石、碎石、砂、矿渣、建筑垃圾或其它硬质的粗颗粒材料,采用不断夯击和不断填料的方法使形成一个柱状置换体,置换体顶面再铺块石垫层,从而由垫层、置换体、原地基土和下部持力层组成一座空间的框架传力系统,共同承受上部荷载。经强夯置换法处理的地基,既提高了地基承载力,又改善了排水条件,有利于软土的固结。这种加固方法不仅效果显著,施工周期短,而且当填充料充足且现场价不高时,比其它处理方法更为经济,尤其是就地利用弃渣或建筑垃圾作为填充材料的工程,其经济效益和社会效益更加显著。
2 工程概况及自然条件
厦门海沧行政中心一号路道路及护岸工程长729.82m,处理总面积24668m2,浆砌石直立式护岸高4.00m。原始地貌属滨海相滩涂及海漫滩,后为养殖场。近一年多场地北段和南段内侧人工填土,中段和外侧全长系泥滩上的水产养殖场,泥面标高低于岸基底面标高,连片的养殖场分成许多小水塘,并且都已被征用。这里稍远处的水塘作为场地清淤的储泥池,场地边的水塘即成了夯石挤淤的空间。
本道路南段内侧距建筑物最近点32m,拟进行干挂石板墙面施工。
场地岩土层自上而下分为:
⑴人工填土,主要由黏性土组成,层厚2.20～6.60m。
⑵淤泥,分布于整个场地内,层厚3.50m～7.70m。
⑶沉积黏土,具有中等强度及中等压缩性。岩土物理力学性质见表1:
软基处理要求:复合地基承载力特征值150kPa,石碴墩穿透淤泥层并进入下卧粘土层。
本场地附近大量开山石无处堆放,考虑本场地岩土及环境条件,在强夯置换振动测试的基础上,设计人采用强夯置换法处理淤泥地基,并利用石渣和素土填筑路基,形成复合地基的方案。
3 软基处理工艺
通过清除表层流动状～流塑状淤泥,接着填石渣满夯挤淤(二遍,夯击能500kN·m),整平场地后形成2m厚的石渣垫层,点夯并在夯坑中多次填入石渣,重复夯击和填石直到石渣穿透软土层进入下部黏土层,形成密实的石渣墩,经第二次铺石渣满夯、碾压、整平达到设计标高,再铺0.60m厚小石渣碾压,形成一个硬壳层。
4 软基处理设计、施工参数
⑴点夯夯击能3000kN·m,第二次满夯夯击能300kN·m。
⑵夯锤采用圆形铁锤,点夯锤直径1.10m,满夯锤直径2.0m,锤重均不小于15T。
⑶夯点纵横间距均为3.00m,梅花形排列。
⑷夯击次数20～26击,并通过现场试夯调整。
⑸夯坑填料级配:300mm
⑹石渣墩直径1.4m,截面积1.54 m2。
⑺石渣墩墩底进入下卧黏土层0.80m。累计夯沉量初估为设计墩长的1.9倍,以现场试夯调整,并以此作为石渣墩密实、着底和计量参考。
⑻石渣墩施工完成后,经第二次铺石渣满夯、碾压、整平达到设计标高。石渣规格同石渣墩,满夯两遍(相临两个夯点锤印搭接半夯锤),再次整平,最后用50T振动压路机碾压6遍并整平场地。
⑼分二层铺填0.60m厚的风化小石渣层,分别用50T振动压路机碾压4遍。石渣最大粒径不超过150mm,大于50mm的颗粒含量不得少于40%,小于20mm的颗粒含量不多于35%。粘粒含量不超过5%。
本层以上路基填素土按市政工程设计要求施工。
⑽石渣墩单墩夯击收锤标准:
墩底穿透淤泥层;夯坑周围隆起量最小;最后两击的平均夯沉量不大于50mm。
⑾夯击顺序:由南向北(淤泥面高往低),由路基内侧往护岸外侧,建筑物附近地段先施工。
⑿瑞利波监测软基强夯置换处理对建筑物干挂石板墙面施工的影响。建筑物外地面、建筑物内一层地面和建筑物楼顶3点各观测4次,每次观测水平向振动2个、垂直向振动1个。
⒀距建筑物<40m路段,路基外设置隔振沟,沟底宽度1.00m,沟深3.00m。
⒁通过现场试验确定块石用量和处理效果,并获取相关技术参数以便调整设计。
5 质量检验
⑴复合地基静载荷试验5处,载荷板面积1.5mx1.5m,最大试验载荷720kN。其结果为:复合地基承载力特征值全部>150kPa,残余变形4.73～9.74mm。
⑵圆锥动力触探12处,其结果为:复合地基承载力特征值全部>150kPa。
⑶瑞利波测试石渣墩“着底”情况11处,其结果全部符合设计要求。
6 沉降和位移观测
2005年1月完成软基处理,2006年1月完成上部结构的施工。软基处理完工后直至道路和堤岸建成三个月,每1个月～1个半月观测一次,12个检测点的数据表明:按本设计方案进行淤泥地基处理的道路和堤岸未发生水平位移,15个月总沉降量为12～25mm,沉降渐变均匀。至2008年7月软基处理完成三年半以来,道路和堤岸保持稳定,设计、施工满足使用要求。
7 结论
⑴通过对护岸淤泥地基的强夯置换处理、现场检测以及对护岸的沉降、位移观测,验证了利用石渣、矿渣、建筑垃圾或其它就地的硬质粗颗粒材料,强夯置换处理高饱和度地基(厚度不大于7.0m),不仅效果显著,施工周期短,而且比其它处理方法更为经济。
⑵要求置换深度大,必须提高夯击能,有效地增加每次的置换深度,并增加置换次数。
⑶采用强夯置换法处理软基,应采用小直径细长夯锤,还必须提高单击夯能,有效地增加每一锤的贯入深度。置换墩应穿透软土层,着底在较好土层上,而且在试夯阶段和完工后,均应进行着底检测。采用石渣、碎(块)石作为置换材料可用瑞利波进行检测。
⑷当被置换土层为饱和的软土时,以石渣、碎(块)石等粗粒材料的置换效果为好,但应注意:墩体材料级配不良,或块石过多过大均易在墩中留下大孔,影响质量。
摘要：通过对护岸淤泥地基的强夯置换处理、现场检测和沉降、位移观测,验证了强夯置换处理高饱和度地基的实用性、有效性。
关键词：强夯置换,淤泥地基,检测,沉降位移观测
参考文献
[1]徐至钧、张亦农编著,强夯和强夯置换法加固地基,机械工业出版社2004年3月
[2]地基处理手册(第3版)北京中国建筑工业出版社2008年6月
强夯置换法 篇2
由我单位（青海省海西公路桥梁工程有限责任公司）承建的察格高速公路鱼水河连接线路基工程，起点K0+000，终点K2+565.04，路线全长2.56504KM。设计文件中K1+210~K2+550段路基为强夯置换处理，为使本工程特殊路基保质保量按期完成，经我项目部选择K1+500-K1+600段为试验段，取得数据以指导大面积施工。
一、路基强夯试验段目的1、确定夯击击数和夯击遍数；
2、确定两遍夯击之间的间隔时间：
3、确定每一作业段的合适长度或面积。
二、施工所得参数
1、暂定强夯置换施工参数
根据设计及施工经验暂定以下施工参数，待试验段施工后，总结确定能指导本合同段强夯施工参数。
（1）有效加固深度
按照设计文件要求，本合同段地基有效加固深度为5m以内。
（2）单击夯击能
单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积。
由于有效加固深度H＝0.5(Mh)0.5，式中：M－为夯锤重，t；
h－为落距，m；
Mh－单击夯击能，t.m。
Mh＝9.8H2/0.52；一般来说夯击时锤重和落距大，则单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济指标好。单击夯击能太小，就无法使水与土颗粒产生相对流动，水就不能排出，在这种情况下仅仅靠增加夯击数不能产生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。因此单击夯击能不能太小，一般根据工
程要求的加固深度来确定。
（3）锤重和落距
点夯夯锤：锤重25t，圆柱体形锤，有气孔，底面积A=4.71m2
满夯夯锤：锤重25t，圆柱体形锤，有气孔，底面积A=4.71m2
点夯夯锤落距：落距为13m。
满夯夯锤落距均为10m。
（4）夯点夯击次数：
每一点的夯击次数，应以使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则。频率为每分钟夯击1~2次。在施工中，要满足下列条件：
a、对于点夯最后两击的平均沉降量不大于5㎝。
b、夯坑周围地面不发生较大的隆起。
c、不因夯坑过深而发生起锤困难。
（5）夯击遍数、夯点布置及间距：夯击遍数根据地基的性质确定，土体压缩层越厚，土质颗粒越细，同时含水量较高，需要的夯击遍数越多。第1、2遍为点夯，夯点布置成正方形。夯点间距根据设计确定，夯点间距为4.0m，为了使深层土得以加固，第一遍夯击点的间距要大，这样才能使夯击能量传递到深处。第二遍夯点布置在上一遍夯点的中间。第三遍为满夯，是以较低的夯击能进行夯击，彼此重迭搭接，一般搭接四分之一锤径，用以确保地表土的均匀性和较高的密实度。夯点布置和间距4米正方形排列。
(6)施工机具
a、夯锤：夯锤选择时应考虑锤底静压力要求，设计要求锤底静压力在25~40Kpa之间。点夯夯锤采用圆柱形铸铁夯锤，方案B点夯夯锤采用圆柱形铸铁夯锤。满夯夯锤采用圆台形铸铁夯锤。锤中部设4-7个直径为10~20cm的排气孔，以利于夯击时空气的排出和减小起锤时的吸附力。
b、起重机：选用波兰1207型的履带式起重机。
2、工艺流程
（1）清除设计处理范围场地内的杂草等，清理完毕后用推土机将场地推平，并
测量夯前地面高程。对于易遭受雨水及积水浸泡路段，应开挖临时排水沟排水。
（2）按夯点设计图进行测量放线，定出第一遍强夯各夯击点的位置用白灰或小木桩标示，偏差值不得大于5cm。为保证每遍夯点位置准确，在坑外设控制桩加以保护。
（3）机具设备进入工地，使夯锤对准夯点位置，试吊重锤，检查脱钩器开启情况，测定起重锤高度，并测量夯前锤顶高程。
（4）将夯锤起吊到设计高度，待夯锤脱钩下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，落锤应保持平衡，若发现坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，要将坑底整平，每击均需测量夯沉量，并填写强夯施工记录。
（5）在第一遍强夯完成后，用推土机将地面推平，一周后进行第二遍强夯，完成后推平。
（6）施工过程中，单击夯击能、击数、收锤标准要严格按设计要求进行。对于夯坑过深、起锤困难、达不到设计要求的夯点，满夯前必须进行补夯。
（7）按设计要求完成强夯后，将场地推平，并测量夯后地面高程。
（8）强夯完成后，对地基加固效果进行检测。取得各种数据，与夯前原位测试相比较，以检验强夯效果。
3、强夯施夯顺序
强夯一般先行施工外围点，第一、二遍为点夯，夯点布置5*5正方形布置。首先施工正方形顺路基方向右侧顶点，全部施工完成后接着施工正方形延路基横向相邻顶点。为减少起重机移动次数，每遍强夯时起重机易放置在相邻四个夯点中间，对每个夯点依次施夯。第三遍为满夯2遍，锤印彼此重叠。
4、强夯施工监测与质量控制
强夯施工过程的监测至为重要，必须有专人负责，并对各项参数及施工情况作好详细记录。
（1）开夯前应检查夯锤重量和落距以及夯锤吊环是否准确处于重心位置。
（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，发现偏差或漏夯应及时纠正。
（3）按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每夯的夯沉量及其周围的沉降、隆起和挤出的情况。
（4）土基含水量的控制：土基在适宜的湿度范围内（最佳含水量附近），强夯加密效果最显著。
（5）施工质量控制方法：强夯的质量检验分强夯过程中的检验和夯后检验两种，其检验指标分别为施工控制夯沉量和有效加固深度。强夯过程中，每遍的每夯点的夯击次数用最后两击的平均夯沉量控制：点夯夯沉量应小于5㎝；满夯夯沉量应小于2㎝。此外，夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。
（6）在施工过程中，基本技术要求为：单点夯击能，击数、收锤标准要严格按设计要求进行；夯击时点位偏位不得大于5㎝；对于夯坑过深，起锤困难、达不到要求的夯点，满夯前必须补夯；应有组织按顺序进行夯击，并进行详细的施工记录，避免偏夯、漏夯。
（7）夯击标准。最后两夯夯沉量之差小于5㎝为止，否则加夯。
青海省海西公路桥梁工程有限责任公司
浅谈强夯法地基加固 篇3
强夯法处理地基是20世纪60年代末Menard技术公司首先创立的，该方法将80-400 kN重锤从落距6-40 m处自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基土。由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点，经过20多年来的应用与发展，强夯法处理地基受到各国工程界的重视。
2工程实例
某变电站站址区属于低丘间沟谷洼地地貌，其西、西南面和站址中部部分地段为沟谷低洼鱼塘区，占地面积41259平方米。根据某设计研究院提供的地质勘察报告显示，站址内覆盖层主要是粉质粘性土、淤泥、人工填土。基岩为砂砾岩。场地东北部位属挖方区，西南部位属填方区，场地平整时已将大部分淤泥层（塘泥）置换，平整后填土层厚度为1.0--6.0米，未经处理不可采用天然地基。设计人员经过多方案的比较，根据现场土质、回填土、周围环境的实际情况和借鉴其它变电站工程中成功应用的经验，采用了强夯法。强夯区总面积为S=19856平方米。
强夯施工设计参数：①第一遍点夯，单击能为1500KN•m，夯点正方形布置，间距2D，每点击数为5--8击；②第二遍普夯，单击能为800KN•m，以0.8D距离作点距进行搭夯，每点2-3击（参见图2、图3，D为夯锤底直径）。③每夯点收锤原则：最后二击平均夯沉量不大于5--8cm。要求强夯后地基（构架、主变基础）承载力标准值fk≥200KPa，（支架基础）承载力标准值fk≥150KPa,（其余地坪）承载力标准值fk≥120KPa,相应的压缩模量分别为Es≥4.5，4.0，3.5MPa。
H=K√Mh/10
式中：H——强夯加固深度（m）
M——夯锤重量（KN）
h——夯锤落距（m）
K——加固深度系数，粘性土一般取0.5。
将已知的各参数代入可确定有效加固深度为6.1m，大于场地最大填土层厚度6.0m。
3强夯施工
3.1 测放强夯区范围及夯前检测点
按设计要求准确测放出需强夯处理的地基范围，夯前、夯中、夯后各布8个点位进行检测，检测点位置夯前、夯后统一以便进行资料分析对比。夯前检测：钻探取原状土样6个（试验项目包括天然含水量、孔隙比、颗粒分布及常规力学性质），扰动样2袋（室内击实试验，项目包括最优含水量、最大密实度、干容重，以及击实后的力学指标），重型动力触探孔8个，必要时增加标贯试验及采取原状土样。另外，试夯时重型触探检测孔2个。
3.2 开挖防振沟
强夯时，夯击波对振源（即夯点）附近的建、构筑物都会有一定的影响。本工程中的场地周围因砌有毛石挡土墙，为了减小强夯引起的振动的影响，靠近挡土墙强夯时采取了开挖防振沟（深度大于2/3墙高）的措施，以确保挡土墙的安全。强夯完毕后防振沟采用轻击能夯实至原场地标高。
3.3 质量控制
3.3.1 夯点测放准确，误差小于20cm。
3.3.2 夯击有序，每夯击一次应将场地夯坑推平整后，才允许进行下一次夯击。
3.3.3 每点夯击次数由试夯结果确定，严格执行。
3.3.4 防止坑底倾斜，倾角超过300，应用土将坑填平后，方能进行下次夯击。
3.3.5 及时疏干坑底积水(地下水位上升或下雨造成)并清淤，防止施工困难。
3.3.6 施工中应对各项参数及施工情况进行详细记录，建立施工日记。
3.3.7 施工中和甲方(监理)、设计保持联系，由于土质或其他原因以致达不到要求时，要及时进行协商，采取改进措施。
3.4 安全技术措施
3.4.1 施工管理人员、工程技术人员必须熟悉与强夯施工有关的安全规程、条例、标准、规范等各项规定；工人必须熟悉本工程安全技术操作规程。
3.4.2 工程开工前，管理人员应对全体参与施工人员进行安全技术交底，应着重于工程中的特殊问题和主要危险因素，具体交待应采取的安全技术措施。
3.4.3 施工现场应设置明显醒目的闲人禁入标志和现场安全纪律警告牌。
3.4.4 进入现场应执行下列规定：做到文明生产，遵章守纪，集中精力，坚守岗位，严禁冒险作业和违章作业；必须戴好安全帽，按规定穿戴防护用品；夜间作业时，应有良好的照明，照明条件不充分应停止作业；雷雨、六级以上大风天气以及大雾能见度很低时应停止作业；每班夯机作业前，司机应例行检查柴油机、传动机械、操纵控制系统的完好性和安全防护设施。挂钩工应观察扒杆、钢丝绳变形、断股情况、绳长、自动脱钩是否有效灵活，扒杆上捆绑的棒、轮胎有无松动、断裂，夯机行走地面的软硬情况等。发现异常应及时处理，消除事故隐患。
3.4.5 夯机作业时，司机应严格按起重机械安全作业要求操作，起吊夯锤和夯机移位应由挂钩工专人指挥，司机按指挥信号进行操作，做到信号明确，机上、地面配合协调一致。
3.4.6 夯机起吊时支垫平稳，遇软弱地面应预先采取措施防止下陷。吊锤起吊后，任何人不得在吊车前方或吊臂下站立、行走，挂钩工应撤离至少10m以外，并要注意飞石伤人。夯机移位时作业半径内严禁站立或行走。
3.4.7 定期检查、保养夯机各部件以及防护网、夯锤、脱钩装置、扒杆、钢丝绳等的安全可靠性能，对易损、易坏零件发现异常及时修、换，不得凑合使用。定期加、换润滑油，清洁机器，保持机器性能良好稳定。
3.5 试夯
在强夯区范围内选取一块有代表性的区域，初步选择夯锤落距12m进行试夯。试夯时布置重型动力触探检测孔2个，根据第二遍普夯后的检测结果显示，基本上达到了设计要求。最后根据试夯的结果确定最优含水量，并调整和确定施工参数。
3.6 点夯
点夯按设计要求的点距及试夯确定的单点锤击数进行夯击。布置夯点和确定夯击顺序时应考虑给吊机移位运行留有通道。夯击点按设计确定的距离用石灰放出来，其偏差不大于5cm。每点夯击次数由试夯结果确定，严格执行最后二击平均夯沉量不大于5-8cm的原则。夯击时防止坑底倾斜，倾角超过30°，用土将坑底填平后，才进行下一次夯击。当地下水位上升或下雨造成坑底积水时，及时疏干和清淤并晾干一段时间后才将夯坑填平，进行下一次夯击。施工中对各项参数及施工情况进行详细记录，并建立施工日记。
3.7 夯中检测
将检测结果与强夯前检测结果进行对比，直接反影出加固效果。
3.8 普夯
当第一遍点夯完后，一般情况下应经过一段的间歇时间，待孔隙水压力消散后，才可进行下一遍的夯击作业。因本工程中的场地土颗粒的含水量较低，孔隙水压力消散快，间歇时间较短，可以连续进行第二遍的普夯，夯完后将场地推平。
3.9 夯后检测
检测强夯后是否满足设计要求，对不满足设计要求的区域要进行补夯，对含水量较高的软弱土用石粉或干土进行置换处理后再补夯，直至满足设计要求为止。假如在工程中某处检测时发现存在软弱土层，加固效果不理想，采用石粉置换软弱土层处理后进行补夯，使其承载力满足设计要求。
4强夯效果检测
由专业检测机构----岩土工程质量检测站进行检测，按设计要求共检测40个点，其中标准贯入试验孔15孔（编号为B1-B15，结合取样），重型动力触探试验孔20孔（编号为Z1--Z20），靜力荷载压板试验点5点（编号为Y1--Y5，受压面积1.0平方米）。检测结论：
① 通过压板试验检测，构架区域三个压板Y1、Y4、Y5，地基土承载力标准值为235KPa,压缩模量大于4.5MPa，达到设计要求，Y3压板承载力基本值为145KPa，补夯后承载力基本值大于200KPa，达到设计要求。压缩模量均达到设计要求。
②根据动力触探试验结果，Z6、Z9、Z15、Z16、Z17点局部承载力小于200KPa，施工单位进行了补夯，补夯后承载力标准值达到设计要求。
③在检测中发现，Y4压板附近3.5m以下存在可塑状冲积粉质粘土，为保证检测结论的准确性，根据设计意见，在Z16动力触探点，Y3、Y4压板点附近增加4个N10轻型动力触探点，以检测强夯质量效果，经检测，N10触探试验结果达到设计要求。
④本站根据设计要求通过压板试验、标准贯入试验、动力触探试验、室内土工试验，进行检测，认为强夯地基施工质量整体达到设计要求。
5结束语
强夯置换法施工技术探讨 篇4
关键词：强夯置换法,施工技术,设计,承载力,夯击能
引言
在工业与民用建筑中常常会遇到软土地基,为了安全可靠,满足设计要求,需要对这样的地基进行处理。强夯置换法是软基处理的方法之一,它能改善地基土的力学性能,以达到建筑地基安全、可靠使用的目的,同时该方法加固地基具有效果显著、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。我国《建筑地基处理技术规范》认为,对高饱和度的粉土与粘性土地基,当采用在夯坑内回填其他材料进行置换时,才能达到效果;张健[1]等在秦皇岛港戊己码头工程的地基加固处理中,阐述了采用强夯置换法对有效提高饱和软土地基(浅层的淤泥质地基)的加固效果方面的作用,进一步拓宽了强夯法的应用范围;周明学[2]等在深圳市桃源村住宅区采用强夯置换法处理地基的施工方法中,提出强夯置换法处理地基适用于多层住宅区(6层～7层)的建设,较适合杂填土地基(有砂质粘土、粘土、建筑垃圾、小河沟、少量淤泥等)、地形有一定高差的地域,或旧城片区改造、城郊边缘地段的类似岩土工程情况的地基处理;尹黎明[3]在深圳某职工住宅楼地基处理中提出,强夯置换法对高地下水位、土质不均匀的厚填土地基有较好的处理效果,其复合地基承载力标准值可达180 kPa～200 kPa,地基土变形趋于均匀;梁志松[4]等提出强夯置换法与普通强夯法相比,强夯置换法能广泛地适用于塑性指数较高、含水量较大的软粘土。尽管有关强夯置换法的工程应用实例较多,但目前还没有形成一套成熟的设计计算和施工方法[5],因此,文中就强夯置换这种新的施工方法从施工原理、施工技巧及注意事项等方面展开论述,以期为该技术的合理使用提供技术指导和理论依据。
1 施工原理
强夯置换法是利用带有脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备,反复将重锤提升到一定高度,并使其自由落下给地基以强大的冲击和振动能量,将块石或碎石等粗骨料夯入软弱地基,直至到达下部良好的持力层,使土体颗粒重新排列成更加密实的结构,俗称块石墩或碎石墩,从而提高地基的强度、降低其压缩性和改善地基承载性能,并能消除强夯影响深度范围内土层的液化,由于将石料夯到持力层是其与软弱土层置换的过程,故此加固地基的方法就叫强夯置换法。
2 强夯置换法的设计及施工
2.1 强夯置换法的设计
2.1.1 置换深度的确定
可根据地质剖面图确定置换深度,一般置换墩下的土层为力学性质较好土层或渗透性较好的土层,因为经过夯击,墩下土能得到较好的压密,且该土层不宜是软弱的粘性土,置换深度可根据试夯确定。
2.1.2 夯击能的选择
按照设计图纸中地基基础承载力,拟定强夯置换法的施工能量,单击夯击能由锤重和落距确定,在新疆地区一般常用的点夯夯击能为1 800 kN·m～2 000 kN·m,在锤重和落距不变的情况下宜选用锤底面积小而锤底静压力大的锤。
2.1.3 夯击次数[6]
选择现场有代表性的场地进行试夯,通过试夯试验确定施工参数,结果作为确定夯击次数和夯点间距的依据,从而确定工程最终采用的锤重、落距、锤型、夯击间距等参数,但必须满足几点要求:1)墩底必须达到设计的置换深度。2)最后两击的夯沉量不大于50 mm,夯击能大于4 000 kN·m时,夯沉量不大于100 mm。3)总夯沉量达到设计墩长的1.5倍～2倍。
2.1.4 夯点布置
夯点布置形式一般为正三角形或正方形,夯点间距根据基础形式一般为夯锤直径的1.5倍～3倍,也可根据复合地基承载力公式进行估算。
2.1.5 墩体材料及垫层设计
可采用级配良好的块石、碎石、矿渣等坚硬粗粒材料,粒径大于300 mm的颗粒含量不宜超过全重的30%,墩顶应铺设不小于500 mm厚的垫层,若垫层厚度大于500 mm,要分层碾压夯实,达到一定密实度,垫层材料可与墩体相同或用碎石、砾石铺成,以分散和均衡上部结构荷载。
2.2 强夯置换法的施工
2.2.1 施工方案
从强夯置换法的施工原理可以看出,它是利用强大的冲击力破坏软土的强度形成碎石墩的同时,也使夯间土中挤入大量的碎石,从而使夯间土起到挤密置换的作用,故确定施工方案时,应注意被处理的软弱土层的厚度不易过大。若软弱土层层厚大于5.0 m,可考虑采用低夯击能的细长锤进行强夯(该锤重约500 kg～1 500 kg,直径800 mm),施工方法不变。
2.2.2 施工步骤
1)开挖、清理并平整施工场地至起夯面标高,因场地松软,表层一般铺填厚度为500 mm～1 000 mm的砂卵石工作垫层。
2)采用夯点施工加满夯施工的两遍施工方式。
3)起重机就位,夯锤置于夯点位置,调整脱钩装置限位钢丝绳,使夯锤落高达到夯击能量的要求,开始强夯置换施工。
4)夯击过程中,边夯边往夯坑中填入天然级配砂卵石。当夯坑深度令起锤困难时,可停夯并向夯坑内填料,直至填平并记录坑深与填料量;继续夯击,再次形成夯坑,再填料,如此重复直到完成一个墩体[7]。
5)点夯完成后再次用挖掘机清理夯点周围隆起的土体,至砂石工作垫层底面标高,并补充缺失的砂石工作垫层。
6)换夯点,重复步骤3)～步骤5),完成全部夯点的施工。
7)第二遍为满夯施工。
2.2.3 施工注意事项
1)平整场地并预先估计强夯后可能产生的平均地面变形,以此确定地面高程,然后用平地机平整垫层,当地表层为细粒土且地下水位高时,需在表层铺500 mm～1 000 mm左右厚的砂砾石或碎石以利于机具行走,保证施工正常进行,同时可加大地下水和表层面的距离,减少夯击效率损失[8]。
2)夯点放线定位宜用撒石灰或定木桩的方法进行,其偏差不得大于5 cm,强夯施工当第一遍夯完后,用新土或坑壁的土将夯坑填平再进行下一遍夯击,直至满足最后两夯的夯沉量要求。
3)强夯施工时,应对每一个夯点的夯击能量、夯击次数及每次夯沉量等做好详细的记录。为了防止飞石伤人,现场工作人员应带安全帽并退到安全线以外。
4)由于强夯施工时会产生大的噪音和振动,因此不能在城区或建筑物密集区施工。
3 结语
1)采用强夯置换加固软土地基的方法是可行的,该方法具有设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点,能有效地加固软弱地基,减少软土层沉降和整体工程后期沉降,提高软土层的承载力。
2)强夯置换法处理地基的施工,涉及到地质情况、石料运输和施工环境等因素,必须综合考虑,采取技术方案和经济分析相结合,最终确定设计方案,才能收到良好的效果。
3)应注意解决好施工和施工噪音对周围居民影响的矛盾。
参考文献
[1]张健,王秀红,史玉芳.强夯置换法在处理饱和软土地基的应用[J].长安大学学报(建筑与环境科学版),2004,21(1):33-35.
[2]周明学,余洪祥.强夯置换法处理软土地基的实践[J].长春工程学院学报(自然科学版),2005,6(1):8-9.
[3]尹黎明.强夯置换法加固厚填土地基的工程实践[J].建筑技术,2004,35(3):193-194.
[4]梁志松,张伟,汤斌.强夯置换法加固软粘土地基应用[J].四川建筑科学研究,2002,28(2):29-30.
[5]郭文东.强夯置换法加固填土地基的试验研究[J].工业建筑,2006,36(sup):680-682.
[6]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[7]吴小梅,彭跟怀.强夯置换法在饱和黄土地基处理中的应用[J].施工技术,2005,34(1):29-30.
强夯法进行软弱地基处理论文 篇5
[摘 要] 如何对软土地基进行加固和利用，是地基处理工作非常重要的环节之一。鉴于此，本文对强夯法处理软土路基施工技术进行了探讨。
[关键词] 软土路基；强夯法；施工
一、强夯法的特点
当天然地基相对较为软弱，亦即是软土不能满足工程设计的要求和变形的要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时，则先要经过人工加固处理后再修建路基。这种对软弱地基进行补强加固的过程称为软土地基处理。而强夯法是一种地基加固方法，强夯法处理地基是用来处理填土、饱和砂土、冲积土以及大量的软土地基的一种重要地基加固方法。其主要工作原理是将起重机械8～30 t（最重可达200 t）的夯锤起吊到6～30m（最高可达40 m）高度后，自由落下，给地基以强大的冲击能量的夯击。强夯法具有加固效果好、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低的特点。
二、强夯进行软弱地基处理的
1、强夯法处理地基的施工特点
(1)平均每一次的夯击能比普通夯击能大得多:(2)以往的重锤夯实方法，能量不大，仅使地表夯实紧密，但能量不能向深处传递，其结果仅限于表层加固，而强夯法能按我们的预计效果进行控制施工，可根据地基的加固要求来确定夯击点间距及夯击方式，依次按
需要加固的深度进行改良，使地基一定深度范围内得到加固。(3)在施工中，必要时可以分几遍进行夯击;(4)地基经过强夯加固后，能消除不均匀沉降现象，这是任何天然地基所不能达到的。基于这些特点，强夯法最适宜的施工条件为:(l)处理深度最好不超过7m(特殊情况除外);(2)对于饱和软土，地表面应铺一层较厚的砾石、砂土等优质填料;(3)地下水位离地表面下2一3m为宜;(4)夯击对象最好为粗颗粒土组成。
2、强夯法处理地基的施工范围
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基，它不仅能提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。强夯法应用初期，仅用于加固砂土、碎石土地基。经过几十年的发展，它已适用于加固从砾石到粘性土的各类地基土。在我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基，这主要是由于施工方法的改进和排水的改善。它不仅能提高地基的承载力，降低其压缩性，同时还能改善地基抵抗振动液化的能力和消除湿陷性黄土的湿陷性。用强夯法加固后地基的压缩性可降低200—1000%，而强度可提高200-500%。但是强夯法对于饱和度较高的粘性土，一般来说处理效果不显著，尤其是淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差。因此对于淤泥质土地基应谨慎选用或采取其他方法。
3、强夯法处理地基的施工准备
强夯前应对起重机、滑轮组及脱钩器等全面检查，并进行试吊、试
夯，一切正常方可强夯。强夯场地与建筑物间应按设计要求采取隔振或防振措施。当强夯施工所产生的震动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振减震措施。一般即有建筑 50 m 范围内不宜采用强夯措施施工前要查明强夯场地范围内地下构造物和管线的位置及标高，采取必要措施，防止因强夯施工造成损坏。测量定点，清理并平整施工场地，进行场地测量放线，埋设水准点标桩和各夯点标桩；按设计施工图给定的范围进行测量放样，并按夯点布置平面进行施工；测量夯实前场地标高，为确定夯实效果提供依据；施工前应按设计初步确定的强夯参数在有代表性的场地上进行工艺性试夯试验。通过强夯前后测试数据的对比，检验强夯效果，确定有关工艺参数。
4、强夯法处理地基的施工参数
1)起吊机械起吊重锤的能力应大于锤重力的3倍，能脱落吊钩时，起重能力可大于锤重力1.5倍。2)强夯施工采用 30t 以上带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，在臂杆端部设置辅助门架或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。夯锤锤重及夯锤底面面积根据设计文件要求的单击夯击能确定。夯锤底面采用圆形，夯锤中对称设置若干个上下贯通的气孔。自动脱钩采用开钩法或用付卷筒开钩。3）夯锤质量取5 t,落距一般为2.5-4.5 m，确保达到600-1000 kn/m的夯击能量。锤重力与底面积的关系，应符合重力在底面上的单位静压力为15-20kpa。在最佳含水量情况下进行夯实。4)夯打施工时，一般采用先周边后中
间，一夯挨一夯顺序进行，在一次循环中同一夯位应连夯两次;下一循环的夯位应与前一循环错开1/2锤底直径。5)夯实工作完成后，将场地表面松土清除，并拍实整平至设计标高。夯打过程中应及时作好施工记录。6)重锤夯实完工后，应进行质量检验，检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定要求外，同时还要求完成最底面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90%。7）强夯施工每一遍内各个夯点的夯击次数，严格按图纸设计夯击次数，并同时满足单击夯击能不小于2000kn.m，夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深而使起锤困难，且以使土体竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。每个夯击点安排专人检查和记录击数，保证强夯质量。
5、强夯法处理地基的施工工艺
用推土机整平施工场地。当地面坡度陡于 1∶5 时，挖 2%～4%反坡台阶，台阶长度不小于 2 m。做好强夯段周围的排水和防振措施，防止在雨季施工时，夯坑内或夯击过的场地有积水和防止强夯时对周围构造物造成损害。定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩或点白灰标出主、副夯点位置，并测量场地高度，设水准基点。分段进行强夯，顺序从边缘夯向中央，一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行。起重机就位，使夯锤对夯点位置。测量夯前锤顶高程，确保夯击能。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。将夯锤起吊到预定高度，待夯锤自由下落后，放下吊钩、测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜时，应及时将坑底整平。强夯过程中应对各项参数
及施工情况作好详细质量记录。按设计规定次数及控制标准，完成各夯点的夯击。点夯完成后用推土机整平场地，最后用低能量满夯一遍。强夯之后，一般地下水上升，夯击坑内将有裂隙水出现，则宜设法将其排除，特别是在严寒季节更要防止其结冰。将坑内积水排出，可以加快土中水的排出速度，在某些情况下(地表面有饱和粘土)，可以设置水平排水管进行排水，其做法是开挖2—3m深的沟槽，沟底埋设带孔的塑料管，上面填满砂砾石。对于目前强夯法加固地基来说，现场的测试工作几乎成为施工中一个重要组成部分。在地基中，于不同深度埋设孔隙水压力传感器，用以测定各施工阶段孔隙水压力的变化情况，这样在施行强夯时就可以进行监督。如果发现孔隙水压力上升到与土体自重应力相等的最大值，即可停止夯击，因为土颗粒己不可能再紧密了，在一遍夯击结束之后，也可用以了解孔隙水压力的消散情况，从而确定最佳的间隙时间，开始下一遍夯击。在现场对夯击坑的体积与上体的隆起体积进行测定也是十分必要的，尤其在软土地基上进行强夯更为重要，夯击坑体积减去上体隆起体积即得夯击所减少的体积，即所谓有效夯实体积，即得平均沉降量。夯击能过小，平均沉降量很小，加固效果不理想，夯击能过大，地基土产生流动，隆起体积增大，平均沉降量也不大。
三、结语
总之，强夯加固技术特别使用于浅层地基加固，以减小地基的压缩性，提高承载力。但强夯法处理地基时，对地基土质也有一定的要
求。一般认为此法特别适合于粗颗粒非饱和土，含水量不大的杂填土与湿陷性黄土。低饱和粘性土与粉土也可采用。对于饱和粘性土，如有工程经验或试验证明加固有效时方可应用。参考文献：
[1]李彰明,软土地基加固的理论、设计与施工[m],北京:中国电力出版社,2007.[2]苏建林,公路工程施工技术[m],北京:人民交通出版社，2008.[3]黄兴安等,市政工程质量通病防治手册[m],北京:中国建筑工业出版社,2009.[4]李强,河滩相软土地基处理研究[m],中外公路,2008.一、强夯法的特点
当天然地基相对较为软弱，亦即是软土不能满足工程设计的要求和变形的要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时，则先要经过人工加固处理后再修建路基。这种对软弱地基进行补强加固的过程称为软土地基处理。而强夯法是一种地基加固方法，强夯法处理地基是用来处理填土、饱和砂土、冲积土以及大量的软土地基的一种重要地基加固方法。其主要工作原理是将起重机械8～30 t（最重可达200 t）的夯锤起吊到6～30m（最高可达40 m）高度后，自由落下，给地基以强大的冲击能量的夯击。强夯法具有加固效果好、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节
约材料、施工文明和施工费用低的特点。
二、强夯进行软弱地基处理的
1、强夯法处理地基的施工特点
(1)平均每一次的夯击能比普通夯击能大得多:(2)以往的重锤夯实方法，能量不大，仅使地表夯实紧密，但能量不能向深处传递，其结果仅限于表层加固，而强夯法能按我们的预计效果进行控制施工，可根据地基的加固要求来确定夯击点间距及夯击方式，依次按需要加固的深度进行改良，使地基一定深度范围内得到加固。(3)在施工中，必要时可以分几遍进行夯击;(4)地基经过强夯加固后，能消除不均匀沉降现象，这是任何天然地基所不能达到的。基于这些特点，强夯法最适宜的施工条件为:(l)处理深度最好不超过7m(特殊情况除外);(2)对于饱和软土，地表面应铺一层较厚的砾石、砂土等优质填料;(3)地下水位离地表面下2一3m为宜;(4)夯击对象最好为粗颗粒土组成。
2、强夯法处理地基的施工范围
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基，它不仅能提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。强夯法应用初期，仅用于加固砂土、碎石土地基。经过几十年的发展，它已适用于加固从砾石到粘性土的各类地基土。在我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基，这主要是由于施工方法的改进和排水的改善。它不仅能提高地基的承载
力，降低其压缩性，同时还能改善地基抵抗振动液化的能力和消除湿陷性黄土的湿陷性。用强夯法加固后地基的压缩性可降低200—1000%，而强度可提高200-500%。但是强夯法对于饱和度较高的粘性土，一般来说处理效果不显著，尤其是淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差。因此对于淤泥质土地基应谨慎选用或采取其他方法。
3、强夯法处理地基的施工准备
强夯前应对起重机、滑轮组及脱钩器等全面检查，并进行试吊、试夯，一切正常方可强夯。强夯场地与建筑物间应按设计要求采取隔振或防振措施。当强夯施工所产生的震动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振减震措施。一般即有建筑 50 m 范围内不宜采用强夯措施施工前要查明强夯场地范围内地下构造物和管线的位置及标高，采取必要措施，防止因强夯施工造成损坏。测量定点，清理并平整施工场地，进行场地测量放线，埋设水准点标桩和各夯点标桩；按设计施工图给定的范围进行测量放样，并按夯点布置平面进行施工；测量夯实前场地标高，为确定夯实效果提供依据；施工前应按设计初步确定的强夯参数在有代表性的场地上进行工艺性试夯试验。通过强夯前后测试数据的对比，检验强夯效果，确定有关工艺参数。
4、强夯法处理地基的施工参数
1)起吊机械起吊重锤的能力应大于锤重力的3倍，能脱落吊钩时，起重能力可大于锤重力1.5倍。2)强夯施工采用 30t 以上带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机
时，在臂杆端部设置辅助门架或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。夯锤锤重及夯锤底面面积根据设计文件要求的单击夯击能确定。夯锤底面采用圆形，夯锤中对称设置若干个上下贯通的气孔。自动脱钩采用开钩法或用付卷筒开钩。3）夯锤质量取5 t,落距一般为2.5-4.5 m，确保达到600-1000 kn/m的夯击能量。锤重力与底面积的关系，应符合重力在底面上的单位静压力为15-20kpa。在最佳含水量情况下进行夯实。4)夯打施工时，一般采用先周边后中间，一夯挨一夯顺序进行，在一次循环中同一夯位应连夯两次;下一循环的夯位应与前一循环错开1/2锤底直径。5)夯实工作完成后，将场地表面松土清除，并拍实整平至设计标高。夯打过程中应及时作好施工记录。6)重锤夯实完工后，应进行质量检验，检查施工记录，除应符合试夯最后下沉量的规定要求外，同时还要求完成最底面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90%。7）强夯施工每一遍内各个夯点的夯击次数，严格按图纸设计夯击次数，并同时满足单击夯击能不小于2000kn.m，夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深而使起锤困难，且以使土体竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。每个夯击点安排专人检查和记录击数，保证强夯质量。
5、强夯法处理地基的施工工艺
用推土机整平施工场地。当地面坡度陡于 1∶5 时，挖 2%～4%反坡台阶，台阶长度不小于 2 m。做好强夯段周围的排水和防振措施，防止在雨季施工时，夯坑内或夯击过的场地有积水和防止强夯时对周围构造物造成损害。定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩或点
白灰标出主、副夯点位置，并测量场地高度，设水准基点。分段进行强夯，顺序从边缘夯向中央，一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行。起重机就位，使夯锤对夯点位置。测量夯前锤顶高程，确保夯击能。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。将夯锤起吊到预定高度，待夯锤自由下落后，放下吊钩、测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜时，应及时将坑底整平。强夯过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录。按设计规定次数及控制标准，完成各夯点的夯击。点夯完成后用推土机整平场地，最后用低能量满夯一遍。强夯之后，一般地下水上升，夯击坑内将有裂隙水出现，则宜设法将其排除，特别是在严寒季节更要防止其结冰。将坑内积水排出，可以加快土中水的排出速度，在某些情况下(地表面有饱和粘土)，可以设置水平排水管进行排水，其做法是开挖2—3m深的沟槽，沟底埋设带孔的塑料管，上面填满砂砾石。对于目前强夯法加固地基来说，现场的测试工作几乎成为施工中一个重要组成部分。在地基中，于不同深度埋设孔隙水压力传感器，用以测定各施工阶段孔隙水压力的变化情况，这样在施行强夯时就可以进行监督。如果发现孔隙水压力上升到与土体自重应力相等的最大值，即可停止夯击，因为土颗粒己不可能再紧密了，在一遍夯击结束之后，也可用以了解孔隙水压力的消散情况，从而确定最佳的间隙时间，开始下一遍夯击。在现场对夯击坑的体积与上体的隆起体积进行测定也是十分必要的，尤其在软土地基上进行强夯更为重要，夯击坑
体积减去上体隆起体积即得夯击所减少的体积，即所谓有效夯实体积，即得平均沉降量。夯击能过小，平均沉降量很小，加固效果不理想，夯击能过大，地基土产生流动，隆起体积增大，平均沉降量也不大。
三、结语
总之，强夯加固技术特别使用于浅层地基加固，以减小地基的压缩性，提高承载力。但强夯法处理地基时，对地基土质也有一定的要求。一般认为此法特别适合于粗颗粒非饱和土，含水量不大的杂填土与湿陷性黄土。低饱和粘性土与粉土也可采用。对于饱和粘性土，如有工程经验或试验证明加固有效时方可应用。参考文献：
真空降水强夯法及应用技术 篇6
【摘 要】真空降水强夯法作为一种复合式软基处理方法，结合了真空预压与强夯两种处理方法的优点，为沿海地区工程建设中遇到的软土地基加固提供了新的途径。本文在分析真空降水强夯法加固软土地基原理的基础上，结合东莞南玻绿色能源产业园区软基处理工程，详尽阐述了真空降水强夯法的施工工法、工艺流程及技术特点。分析表明，采用真空降水强夯法处理软土地基具有工期短、成本低、加固效果好等优势。
【关键词】真空降水强夯法；原理；工艺流程
0.前言
目前软土地基处理的方法主要有堆载预压法、真空预压法及强夯法。真空降水强夯法就是将强夯技术与真空井点降水结合起未的一种新的复合式地基处理方法，该法能够充分发挥强夯和真空井点降水的技术优势，利用真空降水来加速强夯产生的超孔隙水压力的消散和孔隙水的排出，从而使软土地基能够在较短的时间内取得较好的加固效果。
1.加固原理
真空降水强夯法是一种快速加固软土地基的新技术，由真空降水与强夯两道工序组成，通过真空降水—击密两道工序的多遍循环，降低土体含水量，提高土体密实度和承载力，减少地基的工后沉降与差异沉降量，从而达到加固软土地基的目的。
2.施工工法
真空强夯法的一个主要特点就是根据详细的地质勘察资料和分次的击密效果检测资料不断调整施工参数，通过真空降水-强夯两道工序的叠加与循环，使土体强度逐渐接近设计目标。其施工工法如下：
2.1确定施工参数
确定真空排水管、塑料排水板、真空泵的布置方式，然后通过初步的夯击试验确定强夯的单击能量大小、击数等参数。
2.2第一遍真空降水
在进行强夯施工前，首先对地基进行真空降水施工。根据不同的土质，采用不同的井点密度、深度、真空时间、真空度等施工参数来降低土层的含水量。
2.3第一遍强夯
在第一遍真空降水结束后，对地基进行第一遍强夯。
2.4进行土体第一遍处理后的效果检测
包括静力触探试验、标准贯入试验及荷载试验，调整施工参数进行第二遍真空降水强夯施工。
2.5进行土体第二遍处理后的效果检测
如果土体强度仍达不到设计要求，则需要进行第三遍真空降水和强夯施工，然后进行效果检测，如此反复，直到土体强度满足施工设计要求为止。
3.施工参数设计与工艺流程
这里将结合东莞南玻绿色能源产业园区软基处理工程实例，详细阐述真空降水强夯法的施工工艺流程。
3.1工程概况
本项目位于东莞市麻涌镇，第四系覆盖层主要为冲填土（填砂）、冲积而成的淤泥质粉质粘土、砂层、粉质粘土以及人工填土组成，地质剖面示意图如图3。设计要求工后沉降不大于25cm，地基承载力不小于120kPa，差异沉降不大于0.3%。
3.2施工参数设计
3.2.1塑料排水板
本次塑料排水板采用梅花形布置，深度18m，1.2m间距，塑料排水板选用滤膜连接为胶粘式槽型板，平面图如图1，剖面图如图3。
图1 梅花形塑料排水板布置示意图
3.2.2真空排水管布置
真空管排距按3m、点距按3m 控制，每块区域的四周滤管按间隔2m布置，每9m2一个真空降水点。剖面图如图3。
3.2.3真空泵的布置
为了确保真空度不小于80KPa，利于强夯施工过程中软基排水，按2000m2布置一台真空泵的原则布置，剖面图如图3。
3.2.4夯击点及夯能
夯点按3×3m 间距控制，布置成梅花形，第一、二遍间隔夯击，如图2。第一遍夯击能量控制在2000kN·m，第二遍夯击能量控制在2000kN·m，每遍每点夯击4击， 以点夯累计夯沉量不宜大于1.2m 控制，两遍夯击间隔时间不小于10d。第三遍普夯夯击能量控制在1200kN·m。
图2 夯点布置示意图
3.2.5排水系统
在距离真空泵2m处开挖排水沟，剖面图如图3。
图3 真空降水剖面示意图
3.3工艺流程
（1）真空降水：真空度维持在80kPa以上并正常抽真空预压55d以上。
（2）强夯：取得土体的岩性、粒度、含水量、渗透系数等基础资料，根据夯前、夯后资料对比分析，确定强夯施工参数。
（3）地基处理检测：主要有静力触探、标准贯入试验和室内土工试验等。
4.技术要点
真空降水强夯法属于快速动力排水固结的工法，在进行施工时，应注意以下几个方面的技术要点：
（l）根据不同土体的渗透系数，含水量，分层多遍强制调整各层土的真空度，真空气量、平衡参数，使需要处理的土体逐步接近加固密实的最优含水量。
（2）在需处理土体分遍逐步接近最优含水量的同时，同步采用大型击密设备对所需处理土体实施分遍击密，使之逐步接近最大密实度。
（3）根据地基处理的深度要求，正确计算各种下土体击密所需的击振能量。如第1击时就出现明显隆起，则要适当降低夯击能，相邻夯坑内的隆起量应小于5cm；第2击夯沉量应小于第1击夯沉量；两击夯沉量应小于50cm。强夯最后两击夯沉量应小于5cm。
（4）各类土层的孔隙率是不一样的，孔隙水压力消散时间也有差异，因此须正确确定超孔隙水压力消散时间与每遍击密的固结恢复时间，要求超孔隙水压力消散达85%～90%且不小于7天后方可进行第2遍强夯。如地层中粘土含水量过高，土中的孔隙水不易排出，超孔隙水压力不易消散，间歇期相应要长。
（5）强夯及降水过程中的监测、检测项目应按规定穿插在以上步骤中进行。停夯及回填土方期间应做好施工小区地面排水系统，确保地表水能及时排走；夯坑及地表有积水时应及时抽干，严禁浸泡夯坑。
5.结语
强夯置换法处理滨海公路软土路基 篇7
滨海公路大部分在滨海地质条件下修建,滨海相软土地基处理的成功与否,成为制约滨海公路质量的关键,为此我们制定了多套处理软基的方案,强夯置换法便为其中之一。选择了庄河市大张至中隈段,作为阐述强夯置换法施工软土路基的试验段。
1 工程概况
辽宁省滨海公路庄河市大张至中隈段,途经庄河花园口工业园区,路面宽度15m,其中在花园口工业园区K3+518～K8+230段为滨海漫滩,地势低洼平坦,大部分为海水养殖虾(参)及盐池。场地土层自上而下分别为:
(1)填筑土:主要由挖海、沟淤泥堆积成埂,部分池塘埂有片石护坡,厚度、成份变化较大。土质松散、密实度不均,重型锤击数相差较大,N(63.5)=1.8～8.3击。
(2)淤泥、淤泥质土:主要分布于池塘沟渠底部。一般厚度1.5～3m,最大厚度4.2m,部分分布于淤泥质土中。局部顶部分布有薄层淤泥质土。含水量高(38.6%～48.6%)、孔隙比大(0.99～1.38),压缩性高。
(3)粘土、亚粘土:主要分布于滨海漫滩及稻田段,大部位于淤泥以下,厚度一般2～5m。基本承载力fk=150kPa。
(4)片麻岩:棕黄色、棕褐色、全风化～弱风化,呈砂粒状至块状,节理发育,中粗粒结构,片麻状构造。基本承载力fk=250kPa。
2 强夯设计
2.1 设计理论
(1)有效加固深度
经强夯加固后,该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。
强夯加固有效深度一般采用法国路易·梅那公式(修正)进行估算
式中:H—有效加固深度(m);
M—夯锤重量(kN);
h—落距(m);
α—为小于1的修正系数,其值在0.4～0.7之间,与土质条件、地下水位、夯击能大小、夯锤底面积等因素有关。
影响H的因素除了锤重和落距外,还有地基土的性质、不同土层的厚度和层位顺序、地下水位以及其它强夯的设计参数。在《地基与基础处理规范》中规定,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表预估。
(2)夯锤和落距单击夯击能=M×h
总夯击能=N×M×h
单位夯击能=N×M×h/A
M—夯锤重量(kN);
h—落距(m);
N—夯击击数;
A—夯锤底面积。
单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑,并通过试验确定。 对饱和粘性土所需的能量不能一次施加,否则土体会产生侧向挤出,强度反而有所降低,且难于恢复。根据需要可分几遍施加,两遍间可间歇一段时间。最佳夯击能按下述要求确定:在这样的夯击能作用下,地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力。
(3)夯击点的布置
夯击点的形状:根据基底平面形状和考虑施工时吊机的行走通道,夯击点可以布置成等边三角形、等腰三角形以及正方形。
夯击点的间距:确定原则一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定,以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍,第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。
(4)夯击击数和遍数
夯击击数:国内确定夯击击数的方法有所不同,有的以孔隙水压力达到液化压力为准则;有的以最后一击的夯沉量达某一数值为限值;也有的以上、下二击所产生的沉降差小于某一数值为标准。总之,各夯击点的夯击数,应使土体竖向压缩最大,而侧向位移最小为原则,一般为4～10击。夯击击数应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定,同时满足:①最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值:单击夯击能量小于4000kN·m时为50mm;夯击能为4000～6000kN·m时为100mm;夯击能大于6000kN·m时为200mm;②夯坑周围地面不应发生过大隆起;③不因夯坑过深而发生起锤困难。
夯击遍数:夯击遍数应根据地基土的性质确定,可采用点夯2～3遍,对于渗透性较差的细颗粒土,必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍,满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击,锤印搭接。
(5)垫层铺设
强夯前要求拟加固的场地必须具有一层稍硬的表层,使其能支承起重设备;并便于对所施工的“夯击能”得到扩散;同时也可加大地下水位与地表面的距离。对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层,可直接施行强夯,无需铺设垫层;对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土,需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯,否则土体会发生流动。
垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质条件好,夯锤小或形状构造合理,起吊时吸力小者,也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.5～2.0m,保证地下水位低于坑底面以下2m。铺设的垫层不能含有粘土。
(6)间歇时间
取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间,砂性土消散快,间歇时间很短,可以连续夯;粘性土消散慢,孔压叠加,间歇时间长。
2.2 工程设计
根据以上设计理论,结合本工程特点,对软土路基段进行了以下设计:
(1)有效加固深度
本工程淤泥最大深度为5.1m,取有效加固深度5.5m。
(2)夯锤和落距
本工程选用的强夯夯锤参数见表2:
(3)夯击点的布置
布置第一遍强夯置换夯点,夯点间距采用8m,正方形布置;第二遍夯点在第一遍夯点中间布置,间距8m,以满足两遍夯点之间距离为4m。夯点布置见图1。
(4)夯击击数和遍数
第一遍强夯,夯击能采用2000kN·m,夯击击数为8～10击。每个夯点夯坑内填入山皮石,再以相同的夯击能夯击填料,然后再填料,夯击,最后两击平均夯沉量≤5cm来作为停夯标准。
第二遍强夯,应在第一遍点夯完成,经平整后,夯击能仍然采用2000kN·m,夯击击数为8～10击。夯击方法同第一遍强夯。
满夯,夯击能采用1000kN·m,锤击数为每点2击,夯点间距为0.75D。进行整个场地的满夯工作。
(5)垫层铺设
垫层填料为山皮石,山皮石直径要求在0.5～15cm。一次填筑至3.8m标高处。
(6)间歇时间
经过一定时间,待土中超静孔隙水压消散后进行第二遍强夯。根据地层资料,建议间隔25d。
3 强夯置换施工
3.1 处理层位
(1)填筑土:
填筑土不宜直接用作路基基底,填海碎石应进行重新压实、挤淤;淤泥填筑的堤埂等应清除。
(2)淤泥、淤泥质土:
道路土基的主要压缩层,是本次强夯置换的主要层位。
3.2 施工步骤
(1)准备工作
自路堤中部向两侧抛填片石,片石厚度2m左右,片石以上填筑山皮石,山皮石直径要求在0.5～15cm。一次填筑至3.8m标高处。采用重型推土机进行整平排压。现场技术人员恢复路线中心线,并用水准仪抄测山皮石垫层的顶标高,并用灰线撒出强夯点位位置的边界线,用人工配合推土机整平。
(2)设备选择
为了满足提升要求,选用其中能力为30t的履带式起重机,夯锤选用底面积为5m2、重15t 的圆形平底锤及相应脱钩器。
(3)夯机就位
用起重机提升夯锤,夯锤置于夯点位置,测量夯前锤顶高程。
(4)夯击
将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩,测量锤面高程,每夯击一击均应记录锤面高程,并用后一击高程减去前一击高程,得出两击夯沉量;若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平。
重复以上步骤,按设计规定的夯击次数(8～10击)及最后两击平均夯沉量≤5cm来作为停夯的控制标准,完成一个夯点的夯击。
换夯点,重复夯机就位及夯击步骤,完成第一遍全部夯点的夯击。
(5)满夯
最后再以1000kN·m满夯2遍,满夯时锤印搭接。
4 质量检测
4.1 夯沉量
K6+820～K8+130段部分点位单点每击夯沉量见表3。
本工程的最大总夯沉量达到2.6m。
4.2 标准贯入试验结果
强夯前后土体标准贯入试验结果见表4。
强夯前后土体物理力学指标见表5。
5 结束语
通过采用强夯置换法加固了临海软土复杂地基,成功地完成了道路软基加固工程,为软基处理积累了经验,提供了丰富的试验数据,同时为今后滨海公路临海、近海软土地基的处理,寻求一种经济有效的加固方法做出了有益的尝试。
参考文献
[1]交通部第一公路勘察设计院.JTJ017-96公路软土地基路堤设计与施工规范.北京:人民交通出版社,1997
[2]韩晓雷.一、二级注册结构工程师专业考试复习丛书-地基与基础.北京:中国建筑工业出版社,2004
[3]交通部公路科学研究所.JTJ051-93公路土工试验规程.北京:人民交通出版社,1993
强夯置换法加固软弱地基应用实例 篇8
强夯法多年来广泛应用在建筑、港口、码头等多种工程的地基加固上。强夯加固非饱和土,效果显著已经得到大家的认可,加固饱和砂土地基,夯后效果也很明显,对于厚层的淤泥质土,由于土体渗透性差,土体内的水排出困难,因此对夯击工艺和施工参数要求更加严格,本文介绍采取强夯置换与排水板结合使用的加固方法,取得了较好的效果,值得类似地基加固借鉴。
2 工程地质概况
工程位置距长江约1 100 m,地貌单元属于长江冲积平原,主要为河流相的第四系冲积物。场区地下水位埋深0.1 m～1.6 m,地层结构简述如下:①耕土:黄褐色,松散,由黏性土组成,含有大量植物根系;主要分布在场区北半部分,厚度0.20 m～2.60 m,平均0.68 m;层底标高5.41 m～8.60 m,平均6.33 m。①-1杂填土:褐色,松散,稍湿～湿,主要由黏性土和建筑垃圾及少量生活垃圾组成。主要分布在场区南半部分,厚度2.50 m～3.50 m,平均3.00 m;层底标高5.64 m～5.65 m,平均5.65 m。②粉质黏土:局部为黏土,黄褐色,可塑～硬塑,在接近水位或水位以下多为软塑。切面较光滑,韧性、干强度较高,含有少量铁锰质结核。该场区分布普遍,厚度0.30 m～3.70 m,平均1.92 m;层底标高3.30 m～6.18 m,平均4.89 m;该层标准贯入平均值为2.2击,属中等压缩性土。②-1粉土:灰褐～灰黄,湿～很湿,稍密。切面粗糙,干强质、韧性低,摇振反应迅速,见有少量云母碎片和较多铁质氧化物。该层局部出现,厚度0.50 m～2.80 m,平均1.35 m;层底标高2.31 m～5.50 m,平均3.69 m。③淤泥质粉质黏土:灰褐色,软塑～流塑,干强度、韧性低,摇振反应中等～迅速。偶见钙质结核。场区普遍分布,厚度1.00 m～7.10 m,平均4.49 m;层底标高-3.65 m～2.85 m,平均-1.43 m。该层标准贯入锤击数平均值为4.9击。属中等压缩性土。③-1粉洗砂:灰色,松散～稍密,饱和,均粒,主要矿物成分为长石、石英,含有少量云母碎片,夹有大量粉土夹层,偶见白色螺壳及腐烂植物体。场区分布较普遍,厚度1.00 m～15.40 m,平均6.37 m,层底标高-12.79 m～3.66 m。
3 设计参数
1)在大面积施工前,先进行了试夯,试夯面积1 800 m2,设计要求:设计堆载为320 kPa。
2)试夯工艺参数选择如表1所示。
4 试夯施工过程简介
4.1 施工说明
强夯机械采用杭州产W200A型履带式起重机,点夯夯锤使用ϕ2.2 m铸钢锤,锤重16 t,满夯夯锤使用ϕ2.4 m混凝土锤。强夯前,场地回填石料1 m,一遍结束后再回填0.8 m左右,点夯结束后,填料厚度根据场地标高调整。
4.2 施工顺序
1)排水处理。对场地进行初平:在强夯区域内挖设100 cm×100 cm的盲沟,纵横布置,间距为23 m×95 m,经验收合格后进行石料回填,形成排水板顶层的横向排水通道(见图1)。
2)插塑料排水板SPBⅡ型,一般深度为5 m～12 m。
3)场地第一次铺废弃硬质粒料,厚度约为1 m,推平后用YT25拖式振碾式压实机进行振动碾压30遍。
4)进行点夯,夯能采用设计夯击能量和夯击数,采用三角形布点,分3遍跳打,每遍14击。夯完后填料整平场地。
5)最后采用YT25拖式振碾式压实机进行振动碾压60遍。
4.3 试夯小结
1)夯击时第1遍平均坑深1.55 m,最后两击平均下沉量3.5 cm;第2遍平均坑深1.35 m,最后两击平均下沉量2.5 cm ;第3遍平均坑深1.30 m,最后两击平均下沉量2.15 cm。强夯过程中可看到水从排水板处渗出,同时每个夯坑夯完后2 h左右有水渗出并形成积水,各夯坑积水高度不等,将坑内水抽干,2 d后不再有水渗出。2)局部夯击时,没有达到贯入度要求的,进行了填料补夯;施工过程中确保排水畅通,控制土体含水量,保证冲碾过程中不出现弹簧、翻浆现象。
5 夯后检测与试验结果
5.1现场检测
1)选取检测点。现场会同业主、监理选取6点进行静载荷试验,分别为A1区4832,A2十一区22-23,A10区K22,B1区701,B2区4015,B5区17。2)加载方式。现场试验最大加载量按复合地基承载力特征值的两倍即700 kPa进行,分为10级,每级加载量为70 kPa;静载荷试验承压板2.9 m×2.9 m,板底铺设10 mm中粗砂找平,采用油压千斤顶加载,工字钢搭设堆载平台,砂袋堆积提供反力,最大压重量700 t。
5.2检测结果
试验结果表明,6处试验点的P—S曲线均呈缓变型,承载力特征值取值按s/b=0.01取值,且取值不超过最大加荷值的1/2结果6处试验点的承载力特征值均满足设计要求的350 kPa。具体试验结果如表2所示。
6体会
1)本工程采取强夯置换饱和淤泥质土结合排水板加盲沟和明沟的降排水措施加固地基是有效的。2)强夯施工排水是关键,场区外围排水沟的积水控制在50 cm,夯坑内积水及时排走,不得超过24 h。3)强夯置换时,会产生很大的超孔隙水压力,造成软土的隆起和挤出,因此采取跳夯更有利于孔隙水压力的消散。4)强夯施工时,严格控制最后贯入量,达不到要求的,加料进行补夯,这样能起到调整深层软土层不均匀沉降的作用。
摘要：介绍了强夯置换法加固软弱地基的工程实例,工程实践表明:通过强夯置换法加固淤泥质粉质黏土,大幅度地提高了地基承载力,为类似地质的地基加固提供了一些经验。
关键词：强夯,排水板,地基承载力
参考文献
[1]YSJ 209-92,强夯地基技术规程[S].
[2]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
强夯置换法 篇9
(一) 工程概况
锦州港集装箱泊位码头铁路专用线工程所经地段均为海滩港建排淤软土地层, 系海滩吹淤回填堆积地段。根据岩土工程规范和设计要求, 此段路基应进行必要的处理。DK1+520~DK2+964.72地段, 因修建207、208泊位码头排淤吹积, 导致基底淤泥面增高了1.28~2.44m, 淤泥厚度分别达到3.8~6.1m, 呈流塑状态。修筑该段路基时, 地基经抛石挤淤, 全断面满夯等试验, 均未达到设计要求, 最后采用强夯置换法施工工艺, 才满足了路基稳定的强度。本文就方案的试验制定、实施、检测、质量控制等方面做简要介绍。
(二) 通过试验确定施工方案
该段线路自DK1+540~DK2+650全长1.15Km为海滩淤泥基底, 淤泥厚度达3.75~6.11m, 部分地段淤泥堆积已接近或超过设计路肩高度。路基断面内地质情况见表1。
注:淤泥底面下为稳定粉砂层
通过如下试验, 确定施工方案。
1. 抛石挤淤试验
按路基断面要求, 选用合格片石, 用20~25吨自卸载重车运输到位, 装载机和挖掘机配合进行推平压实, 控制抛石高度高出水面 (泥面) 0.5m, 逐段抛填并压实。
用挖掘机全断面抽检挖探, 发现抛石挤淤法施工挤石深度仅能达到2m, 见表2。
从表2中可以看淤泥超过4m, 挤石深度仅2m, 流塑状态格层大于2m, 仍然不能保证路基的稳定。
2) 全断面满夯试验
由于抛石挤淤不能满足路基质量要求, 决定采用强夯。为寻求最佳方案, 首先在DK2+295~307 (12m长) 宽8.6m的路基面进行了满夯试验。满夯夯点间距3m, 共夯12个点。夯锤直径2.25m, 锤重9.6吨, 夯锤落距分别采用6.5m、8.5m、10m, 夯击能力 (624、816、960、KNm) , 每个点每种参数夯击3~4击。夯击后对强夯效果进行了挖探, 挖探结果见表3。
从上表可以看出满夯仍不能满足路基加固要求, 主要原因是夯击后片石没有穿透泥层, 淤泥隔层仍大于2m。
3. 强夯置换试验
由于普通满夯法仍不能满足路基质量要求, 进一步选择试验段进行强夯置换试验。
夯点采用梅花形布点, 间距6m。详见图1
利用两台夯机同时作业, 各台夯机夯击参数见表4、表5。
从试验结果表明, 两台夯击均能穿透淤泥夹层, 加固深度达到6.5m, 满足设计要求, 据此确定采用强夯置换法进行施工。
(三) 强夯置换法工艺简介
按规范和验标需要, 通过试验确定夯锤重, 落锤高等工艺参数。
1. 设备:采用带有自动脱勾装置的覆带式起重机两台, 每台起重机臂杆端部设置辅助门架, 防止落锤时机架倾覆。每台夯机配置一台挖掘机对夯点坑进行填料及场地平整, 并配有水平仪进行夯沉量实测。
2. 施工工艺:
(1) 清理并平整作业场地;
(2) 测量放线, 标出夯点位置, 测量场地高程。使作业机高出泥面 (水面) 0.5m;
(3) 起重机 (夯机) 机就位, 夯锤置换于夯点位置;
(4) 测量夯前锤顶面高程;
(5) 采用夯机倒退进行作业, 夯击坑点前面应备有一定数量填料 (片石) , 挖掘机在夯机前及时根据夯击点情况予以补充;
(6) 进行夯击并记录夯沉量, 当夯击坑过深而发生起锤困难时及时向坑内填料与夯坑顶平, 记录填料数量。如此重复至最末两击平均夯沉量满足要求。夯点周围发生较大隆起时应及时整平;
(7) 第一、第二遍夯完后, 整平基面用工作质量20吨以上的振动碾进行压实;
(8) 检测夯击质量。
3. 特殊情况处理:
对泥面标高接近或超过路肩标高地段, 因路肩标高受码头作业面标高控制, 不能再抬高。泥面标高又无法降低, 现场采用了下述办法:
(1) 强夯时控制工作面标高高出泥面0.5m以上。
(2) 夯后再将工作面用挖掘机将夯击面降至路肩标高, 并经整平后用振动碾压达标。
(3) 在淤泥侧留有3m宽的挡淤泥墙。详见图2。
4. 采用强夯置换法加固铁路路基施工工艺控制要点:
(1) 单击夯击能应通过现场工艺试验确定;施工中应严格按确定的参数施工, 确实保证夯击能 (锤重、落距、末两击平均夯沉量) 满足加固深度的要求。
(2) 夯点位置和夯击顺序必须按设计要求进行。
(3) 填料质量要符合规范标准和设计要求。
(4) 特别注意夯击的夯入深度, 及时在夯坑内加料, 每次加料应尽量整平, 减少或避免夯锤深度倾倒, 夯锤应配置保护绳, 避免夯锤沉入淤泥中, 自动滑走, 造成经济损失。
(5) 应有专人负责测量, 特别是夯点位置;最后两夯沉量监测必须及时。
(6) 夯击记录应完整、准确, 及时。
(四) 质量检验
1. 检验依据
(1) 铁路路基工程质量验收标准TB10414-2003。
(2) 建筑地基处理技术规范GJ79-2002。
2. 检验方法及结果
(1) 采用瑞雪面波, 使用SE2404型24道工程仪检测强夯置换深度, 判定基础强度。共抽检了九个断面计10个点, 通过检测数据分析, 路基强夯片石置换地基处理深度分别满足4.5m~6.1m, 消除了淤泥隔层, 达到密实和中密, 在处理深度范围内无软弱土存在, 满足设计要求。
(2) 用动态和静态K30载荷仪按TB10414-2003规定检测地基系数达到验标要求。
(3) 用地质钻机金刚石头钻探片石置换深度, 每50m钻一个检测孔, 钻探结果与瑞雪波检测结果相符。
通过专业队伍和技术人员用科学仪器检测及实际钻探确保强夯置换法处理后的路基达到设计和验标要求。
(五) 问题及展望
1. 该工程自交工运营至今, 已经历严寒酷暑, 时间超过一年以上, 线路状态稳定, 未发现轨道下沉变形及两侧地面反涌等现象。实践证明, 强夯置换法对淤泥堆积深度达到6米的软土地基进行强夯加固是可行的。强夯法的优点是它不需要任何特定的材料和复杂的工艺, 与利用其他技术手段强化基底, 如渗水、砂桩、反压、电渗等相比, 能明显收到节省工程投资, 加快工程进度, 缩短工期的效果。
2. 过去对这类塑性大, 含水量多, 渗水性弱的软土地基, 因强夯的设计理论不够成熟, 必须通过试验, 才能取得需要的参数, 同时淤泥层夯后土体固结和液化的“延时”性长, 导致线路长期存在不均匀下沉等病害, 所以在设计中较少采用这种工艺。
强夯置换法在地基处理中的应用 篇10
关键词：强夯置换法,复合地基,置换深度
1 前言
强夯法处理地基由法国Louis Menard技术公司在1969年首创, 这种方法是使用吊升设备将很重的锤 (一般为8~40t) 起吊至较大高度 (一般为8~40m) 后, 使其自由落下, 产生巨大的冲击能量 (一般为1100~4000KJ, 最大可达10000KJ) 作用于地基, 给地基以冲击和振动, 从而在一定范围内使地基的强度提高, 压缩性降低, 改善了地基的受力性能。该项技术从1978年引入我国后, 以为工程实践所证实具有设备简单, 施工速度快, 加固效果好, 造价低, 适合处理的土质类别多等优点, 现已广泛应用于工业民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路铁路路基、飞机跑道等地基处理工程中, 逐渐成为地基加固的首选方法。但是长期以来, 高饱和度粘土, 由于强夯效果不显著, 也不稳定, 一直是强夯加固的禁区, 影响了这种优秀的加固方法的进一步推广应用。2006年, 我厂在加固处理两台三万立方米原油储罐地基时, 采用强夯置换法加固饱和粉土及粘性土地基, 取得了令人满意的加固效果。
2 强夯置换法作用机理分析
强夯置换加固地基的原理是指用强夯法加固高饱和度粘性土及粉土时, 在夯坑内不断填加石块、碎石、或其它粗颗粒材料, 强行夯入并排开软土, 在软土地基中形成大于夯锤直径的碎石墩, 这种碎石桩一方面有置换作用, 使建筑物荷载向桩体集中;另一方面是强夯加密作用, 在对碎石强夯过程中, 通过碎石向下的不断贯入, 会使碎石桩下的土层受到冲击能的影响, 从而得到加密, 另外碎石桩有一个向四周的侧向挤出, 也使桩侧的土层得到了加固;再一方面, 碎石桩也起到了一个特大直径排水井的作用, 由于强夯法加固细颗粒土时, 是通过冲击能的作用使地基土压缩并产生裂隙, 增加排水通道, 使孔隙水顺利逸出, 随着孔隙水压力的消散而提高土体强度。但是饱和细颗粒土由于土中粘粒含量多, 粒间结合力强, 渗透性低, 孔隙水压力消散缓慢等原因, 加固效果不显著且不稳定, 所以工程界普遍认为, 在强夯处理这类地基时必须给予排水的路径。而强夯置换法夯入软土中的碎石桩在夯实并挤密软土的同时也为饱和土中的孔隙水的排出提供了顺畅的通道, 加速了软土在强夯过程中和夯后的排水固结, 提高桩间土的强度。
3 工程实例
3.1 工程概况
中国蓝星大庆分公司渣油罐区进行二台油罐的建设, 该工程由山东海成石化工程设计有限公司设计, 罐容积30000m3, 地基承载力特征值要求达到250KPa。根据地质勘察单位的岩土工程勘察报告, 该罐的天然地基承载力不满足设计要求, 所以采用强夯置换碎石桩和强夯法对地基进行加固 (见表1) 。
3.2 设计与施工
本工程采用强夯置换碎石桩和强夯法施工, 先进行强夯置换碎石桩后, 再进行强夯的点夯和满夯施工。本工程的强夯置换分两层进行。第一层强夯置换采用排土与挤土强夯置换法施工, 即先在夯点位置上挖一个直径约2.4m、深约2~3m的坑填入碎石后施夯, 施工时分五~六次填碎石, 每次回填厚度为1.5m, 并应达到碎石置换桩的设计深度。第一层施工结束后回填粘性土, 然后进行第二层强夯置换施工, 第二层强夯置换碎石桩采用夯锤直接夯坑填石置换方法, 置换后再进行强夯点夯和满夯的施工。
施工参数:采用环向布点, 间距4.5m;夯锤重:13.5t, 夯锤直径:2.2m, 落距:15.0m, 单击夯击能为:2025KN·m;平均桩体直径为:2.6m, 面积置换率为:0.32。
3.3 加固效果分析
3.3.1 承载力
施工结束后, 检测部门对强夯置换地基进行了检测, 分别采用了载荷试验确定了碎石桩的承载力特征值为:fpk=500KPa, 桩间土的承载力特征值为:fsk=150KPa, 采用重型动力触探对碎石桩的着底及密实情况进行了检测, N63.5=26击, 检测结果证明, 加固后地基已完全满足了设计要求。
3.3.2 沉降观测
在整个罐体完工后, 进行了加载试验, 并进行了沉降观测, 经实测, 罐的侧壁沉降最小为30mm, 最大为62mm, 中心沉降也仅为75mm, 远远小于规范要求的允许沉降量。
4 结论
4.1 强夯置换施工一般采用挤土置换法,
即先夯出一个夯坑, 然后向坑内填入碎石, 进行强夯置换, 这种施工工艺的缺点一是锤底面积小 (一般锤底静压力在100~200kpa之间) , 置换率低;二是容易使地面产生较大隆起, 且置换深度有限。我们要根据大量的工程实践, 采用排土置换法, 即在强夯置换前先挖一个直径略大于夯锤直径的坑, 坑深3~4m, 然后向坑内填入碎石进行强夯置换, 这样使用锤底静压力为30~50kpa的夯锤, 即可使置换深度达到5~6m, 而且使面积置换率大大提高, 桩间土的隆起也大大减小。
4.2 强夯置换的影响深度应由置换桩的长度和桩下被加密的土层组成,
前面的实例中软土层厚度为8m, 而置换桩的长度一般为7m (只有个别桩长达到8m) , 根据该油罐加载试验的沉降观测记录, 其沉降非常小 (见沉降观测曲线) , 由此可见, 桩底的软土得到了加密, 使其承载力、沉降变形均得到了一定的改善。
4.3 高饱和土所处的地域地下水位一般都比较高,
经强夯置换处理后的地基在使用过程中, 桩间土极易受到地下水的侵蚀, 而使其承载力降低, 桩间土承载力的降低会减弱其对碎石桩的侧限, 碎石桩的承载力也会随之降低。那么由于地基承载力的降低是否会使其上部的建筑物产生较大的附加沉降呢?由于现在的工程实践较少, 还无法得出结论, 但从我们对前面谈到的工程实例进行的连续两年的跟踪观测来看, 未发现该油罐有异常的沉降。
强夯置换法 篇11
关键词：强夯置换法,码头前沿处理方式,强夯法,夯击波场
强夯法在实际操作中得到的良好实践证明, 其对于增强地基土壤的压缩功效、提高土壤抗液化能力十分有效。强夯法简易的设备基础、广泛的适用范围、低额的经济投入量和方便的操作方式, 成为受众使用最广泛的一种巩固基土的方法。
1 什么是强夯置换法
如果采取在夯坑中填加块状石、碎状石、砂土及具有高强度和良好透水性的颗粒状材料, 通过夯石反复高强度的冲击力, 使其被夯入土中, 则可形成一体性的置换复合型基柱结构, 使置换法与强夯法有效结合起来, 这就是地基置换法中强夯置换法的产生过程。强夯置换法结合了强夯法中的加固方法和置换法中复合地基两者的优点, 因其较低的经济投入, 在许多水利工程、港湾建设工程中取得了较好的实地使用验证结果。本文就重点阐述强夯置换法是怎样在码头前沿区地基处理问题上取得良好的经济效益和建构结果的。
2 夯击波场对建筑的影响
不管是强夯置换法还是强夯法本身, 其理论基础均是在单位时间内对土地施加更大的压力, 其上举的高度不变, 在下落过程中施加助力, 使其单位时间内的下落速度变大从而增大其对土地的冲击力。这种高强度的冲击力, 在撞到地面的一瞬间产生的力以波场的方式传递到基土的深处, 以实现对土壤基层施加压力的作用。这种波场由压缩波、瑞利波和剪切波联合组成并传播的。其中压缩波与剪切波以波源为原点以一个半圆为扩散面向地外地内同时进行传播, 瑞利波波体则是以圆柱波为阵型向地外地内同时传播。
压缩波中质点的运动是一种规律遵循与波阵方向相平行的运动规律的推拉波形运动。剪切波中质点的运动是一种遵循与波阵半圆面发生正交的横向波形运动;瑞利波中质点的运动则是以水平与竖向这两个方向的行进波阵运动所组成的。
传播中的高强度、高能力波阵场会对周围在其波场范围内的建筑产生一定的破坏和损伤, 所以, 在建筑物密集的施工现场应尽量避免应用此种方法。此处推荐使用小面积的夯锤体进行码头等工地的置换夯法, 以此减少对周围建筑地基以下组织的破坏情况, 使夯锤体的全部做工用于紧实填充坑料, 使其产生的波场的横向传播力场减少, 竖向传播力场增强, 从而降低夯体对施工现场建筑物所造成的损坏。
3 工程中的应用
某施工现场为码头的前沿地区, 属新填海地区, 其填充的开山碎石石块厚度较大、填充时间较短, 土质结构尚处于较松弛阶段, 造成其地层结构的复杂性。其下卧体多是淤泥形态土层, 淤泥大约2厘米厚, 新填充的开山石块约厚20厘米, 且其周围土层结构多为沉积的淤泥层。
如若在此种施工条件下采用强夯法进行施工, 那么对周围建筑和土质层的影响势必过大, 在本案中已经装载完成沉箱, 若强制采用普通施夯方法势必对其土层造成破坏, 更严重的结果是造成填海区的塌陷。据以往经验, 强夯法的波及面是有一定范围的, 一般来说, 8000千牛的力会造成大约十米深度影响, 且其产生的振幅较大, 对于像本案中有大量淤泥层和沉箱的情况下, 如此大振幅的波场影响绝对是不可以的。我们就当地情况试分析, 码头前沿的填充层厚度大约是20米, 地势对基地的强度和和稳定性要求较高, 为使地基在施夯过程中不受到损伤, 不伤害海底沉箱, 我们在此案中采用置换强夯法以达到利用填充层缓和波场力量的结果。
本法中我们采用为特定工程制作的特定异体锥形夯锤。其底部面积小, 只有1.3平方米, 锤面接地时的压力可达到150千帕, 这是普通施夯法中夯锤达到压力的40倍。在巨大的竖向向下的冲击力下, 夯锤所产生的横向张力就微乎其微了, 其主能量集中与竖向, 以压缩波的形式将大量力量竖直传向地表内向, 达到集中紧实、挤压填充物的效果, 其效果有反过来被填充物所阻挡, 对海平面下的沉箱结构有保护作用。而其中的横向波场就被填充层所吸收。此夯法中, 采用3×3m的正方布点规律最好, 选择较小夯距可更好地达到使土层紧实的效果。
施工中相应参数可参见上表, 从表中不难看出在靠近沉箱的区域均选用了较小的夯力施加, 而距离沉箱最远的点选用了比较大的夯力, 其目的无非是为了减少夯在施力中产生的竖向波场对沉箱的影响。
强夯置换法在施工中应采取的有效措施:
(1) 以沉箱为夯力施加大小为标准, 自码头后向工地到靠近码头前端沉箱方向, 其施加夯力逐渐减弱, 采取不同夯力等级递减的加固处理方式。
(2) 施工的具体特点也应具体分析, 此案例中, 我们就应采取先从距沉箱较远方向开始逐渐逐次降低夯锤能量的方式向距沉箱较近端进行施夯的施工过程, 离沉箱距离越近其施夯力应越小, 填充物的密度质量就应越大。
(3) 在施工过程中应注意夯力对沉箱位置的作用力, 在沉箱上摆放水平测量仪, 定时定点由专人负责监管其水平方位是否发生改变, 是否发生位移以及位移的大小, 以及时补救。
(4) 施工过程中需控制填坑深度与填充物厚度, 一般来说采用2～2.5米半最为合适, 其受夯击后形成的置换柱体性能最优。
(5) 在置换强夯法中, 我们应对填坑物的选择有更高的要求, 由本案中情况来看, 填充基石以良好颗粒级碎沙石最好, 其颗粒中最大半径不应超过20厘米, 尤其应该严格控制其含泥量, 其含泥量不应超过10个百分点。
强夯方法在施工中对地基前沿的沉箱所造成的影响是施工过程中各施工方共同关注的焦点问题, 其中选用强夯置换法中, 沉箱侧向的位移量是衡量其所造成影响大小的指标, 由此我们应利用水平仪和经纬仪在施工的全过程中对施工的各个阶段定期进行检测, 对工程中出现的偏移、水平面下沉等问题应着重检测, 并且应做到逐个沉箱分别检测, 对其检查数据进行实时反馈和上报。从实际施工应用和实地测量结果来看, 强夯置换法对地基产生的位移影响小, 其振动结果对地基层的伤害小。据此次施工数据分析, 夯锤施力的中心点距沉陷最近处为6米, 而沉箱在整个施工过程中所发生的偏移量为4米, 均在允许范围内。
此次工程测量结构表明, 在强夯置换法中, 夯锤以强重力级别每砸触置换桩体20次, 夯坑的深度平均可达4米, 在经过能力探触与静态载荷量的测试后, 经系统分析, 确定了置换强夯法中夯体施力后加上主体本身长度, 其影响力可达到地面以下11米之上, 地基承载力的特征值要大于180千帕, 回弹模总值大于60兆帕, 其数据结果符合并达到本案中的对地基的处理值。
4 强夯置换法与普通强夯法的区别
4.1 普通强夯震动特点
强夯在施力过程中产生的波场十分容易对周围建筑组织造成破坏, 但产生破坏力的波阵消失得也快, 一般来说距夯振点30米之外的建筑物均不会受到影响。但由于作为介质的土质成分不一样, 振动波在其中传播的震动周期、震动的振幅、消减的频率等均有一定的不同。比如在硬土质中, 振波的周期短, 而在软质土壤中震动周期就相对较长, 产生的影响也就较大。这是就振波而言的, 再就被影响体——建筑物来说吧, 不同的建筑物所显现出来的本身构建特征与构建时使用的构建材料不同, 其受到的影响也就不尽相同。因此在设计施工方案之初就应对其土层结构、土壤类型、周围建筑物的动力特性特征进行一一排查, 确定其影响深度和影响广度。
4.2 强夯置换法的振动特点
强夯置换方法是结合了强夯加固法与复合地基的共有优势, 一方面具有强夯加固法的加固效果, 另一方面利用复合地基中的优势, 集中夯锤的施力方向, 控制夯锤力量的走向, 并且此方法还有施工用费低、侧面偏振小等优势。强夯置换法是众多港口建设工程、水利建设工作中经常使用的方法。而在本文之前论述的码头前沿地区施工中用到的强夯置换法就是其在实际施工的一种衍生方式。在案例中我们减小了夯锤面的表面积, 利用夯坑中填充物的物理特点在施工过程中对夯锤下落中产生强力进行定向处理、收集处理和放大处理, 从而降低了夯锤对地基中沉箱位置的改变, 减小了对地基下淤泥的破坏, 使地基整体结构保持稳定。
5 结语
在施工环境对强夯所产生的冲击力和振动波带来的强大横向与纵向力要求不高, 但对地基的透水性要求较高时, 采用强夯法来加固紧实夯坑填料就能达到最好的效果, 不仅起到了加固的作用, 而且在经济方面的花销也较少。但对于向本文中提到的在复杂情况下进行施夯工作, 我们还需要具体问题具体分析, 比如码头前沿、水利工程等的施工问题, 合理与正确地运用相应的施夯方法才是顺利完成施工工程的根本道理。
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