强夯法处理采空区（通用9篇）
强夯法处理采空区 篇1
桥头地基处理不当很容易引发桥头跳车, 进而降低路桥路面行车舒适性, 严重者还有可能导致行车事故, 危害人类生命。因此在路桥工程施工中, 务必要做好桥头地基处理, 确保桥头地基施工质量, 减少, 甚至完全避免桥头跳车现象发生。本文在探讨了桥头跳车危害以后, 给出一种行之有效的桥头地基处理措施, 即强夯法, 并对强夯法地基处理技术作详细论述, 内容如下。
1 桥头跳车的危害
桥头跳车是桥梁工程施工常见病害之一, 涵义指桥梁构造物两侧与路堤填土衔接处产生较大差异的沉降和刚度差异, 使得路面上出现显著的坡度变化和刚度变化, 致使台背与构造物连接处的路面出现台阶, 从而导致行车颠簸、跳跃, 严重者可能会引发安全事故。
桥头跳车对路桥质量、路桥路面行车安全有一定危害, 主要体现在以下几个方面:
1.1 降低路面行车速度。
如果路桥桥头处理不当, 导致跳车现象发生, 首当其冲的是路面车速。路桥行车中, 当车辆行至桥头, 突遇陡坎, 车辆会随着路面起伏发生跳动, 这时候为了确保车行安全, 司机会采取减速或刹车手法, 及时停车。这虽然能保证行车安全, 但总会降低路面的使用功能, 甚至使道路工程失去运输作用。
1.2 易引发行车安全事故。
桥头跳车容易引发安全事故, 原因在于车辆行至桥头陡坎会发生颠簸, 如果颠簸程度过大, 乘客和司机都会产生心理恐慌, 尤其是司机, 一旦其心理遭受影响, 驾驶行为就有可能发生异常, 最终导致行车安全事故, 危害乘客和司机的生命安全。
1.3 降低伸缩缝和车辆的使用寿命。
桥头跳车现象一方面会降低桥梁工程本身质量, 另一方面会影响桥面行车安全。在桥梁工程质量方面, 受影响程度最严重的是桥梁施工缝, 原因为, 车辆受陡坎发生的颠簸会对桥梁桥面或道路路面产生冲击, 进而加快桥梁搭板、支座和桥梁伸缩缝的损坏速度;在行车安全方面, 跳车会损害车辆性能, 若颠簸程度过大, 车辆内部构件可能会因此遭受磨损, 从而缩短车辆及车辆构件的使用寿命。
2 桥头地基处理中的强夯法原理
桥头跳车现象产生的原因是桥头地基处理不当, 想要避免跳车, 最佳方法是从施工工艺入手, 按照有关技术规范, 做好桥头地基处理, 保证桥头地基施工质量。强夯法作为一种常见的地基处理方法, 将其应用于桥头地基处理中可有效提高地基施工质量, 确保地基结构稳固, 防止桥头跳车现象发生。为此, 在现代桥梁工程施工中, 桥头地基处理多采用的强夯法。
2.1 强夯法原理。
强夯法一般采用100-400k N的重锤, 从6-40m的高处自由落下, 对地基土施加强大的冲击能, 在地基中形成冲击波和动应力, 将地基土压密、振实, 以加固地基土, 达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。对地基的强夯处治, 一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载, 达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。
2.2 强夯法的作用。
之所以要在桥头地基处理中使用强夯法, 原因在强夯法具有提高桥头地基承载能力、减少地基沉降概率、简化施工工艺、缩短地基施工时间等特点, 能有效确保桥头地基处理质量, 稳固地基结构, 避免桥梁工程桥头跳车现象。
3 强夯法施工工艺及注意事项
3.1 施工工艺。
强夯法应用于桥头地基处理中, 可采用的施工工艺和施工步骤为: (1) 清理施工现场, 保持施工现场的干净和平整; (2) 计算、标记出第一遍夯点的位置, 同时做好施工现场高程测量, 根据现场实际情况做好施工组织安排; (3) 选择型号、规格合适的起重机, 并将其设配置到夯点位置, 夯锤要正好与夯点对应; (4) 夯实前做好夯锤高程测量, 保证起重机与夯锤的质量; (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) 重复步骤5, 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击; (7) 重复步骤3-6, 完成第一遍全部夯点的夯击; (8) 用推土机将夯坑修平, 并测量场地高程; (9) 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。
3.2 施工要求和检测。
(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击的夯沉量; (4) 一遍夯击完成后, 应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录, 基础内每个夯点的累计夯沉量, 不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%, 合格后方可填平; (5) 满夯后, 对场地进行平整和压实, 应达到规范要求的各项指标, 并测量高程, 填写地面标高变化; (6) 满夯结束7d后, 在每500-1000m2面积内任选一处, 应从夯击终止时的夯面起, 每隔50-100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标。
3.3 施工中的注意事项。
为了确保桥头地基强夯处理质量, 要求在实际施工中做好以下几项质量控制措施, 以免出现施工质量问题, 影响地基强夯施工进度。 (1) 桥头地基处理时, 地基处理范围要大过地基基础的平面尺寸, 或者说地基强夯范围要超出地基基础面积, 每条边超出宽度控制在3米及以上; (2) 试夯过后才能正式夯实地基, 且同一强夯施工场地的土壤性质要相同, 地基填筑土要保证为同一种。试夯位置不定, 可以选择多个位置试夯, 也可选择是在同一位置试夯; (3) 试夯结束后要对试夯土壤性质进行检测, 从夯面选取土壤试样, 每间隔50cm选取一份土壤, 然后对其进行室内试验, 测量出土壤的干密度、压缩系数, 并对其性能进行分析; (4) 试夯同样要注意质量管理, 要确保试夯工艺与设计规范相符, 若不符合, 要及时做出调整, 或者更改试夯方案。
结束语
综上所述, 桥头跳车现象是否产生取决于桥头地基处理是否得当, 为了保证桥头地基处理质量, 桥梁工程施工建议采用强夯法对桥头地基进行处理, 利用强夯技术来保证桥头地基处理质量, 缩短地基处理时间, 防治跳车产生。在本篇文章中, 笔者着重论述了强夯法的原理和施工方法, 并探讨了桥头地基强夯施工注意事项, 得出一系列结论, 希望对同行工作有所帮助。
参考文献
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强夯法处理采空区 篇2
摘要：强夯法是指为了提高地基的承载力，使用重锤从一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。同时也成为动力固结法。所采用的起吊设备一般为10～25吨的重锤。在10～25米的高空十重锤自由下落，依靠其强大的冲击波作用将土层夯实。本文将对强夯法地基处理设计、检测进行详细的介绍，并对各种土地夯实后的检测方法进行了详细的论述。并依此确定建筑规模及建筑类型。
关键词：地基处理；强夯法；检测；设计
1.引言
目前，强夯法地基处理的设计主要包括两个方面的内容：一是强夯置换法设计，二是强夯法设计。而对这两种方法的使用则根据具体情况而定。强夯法依靠强大的冲击和振动能量使得地基土层中出现很大的冲击波和的动应力，从根本上提高了土层的强韧度、并充分降低其压缩性、达到了改善土层的振动液化条件、以及消除湿陷性土层的湿陷性等不足。从而提高土层的均匀强度。多次实践施工证明，强夯法地基处理不仅适用于处理碎石土、砂泥土、飽和度较低的粉土以及粘性土、湿陷性黄土。还适合杂填土以及素填土等土层类型的地基。在施工的过程中也要根据土层类型采取不同的设计方法。对于高饱和度的粉土与粘性土等地基，一般采用将石块、碎石、较大颗粒物等杂物填回夯坑的方法进行设计。在将这些物体进行强夯置换的时候，应从多方面测试其可行性。确保地基稳定以及工程的质量高度。在对地基进行强夯施工之前。应在施工现场或附近具有代表性的场地上选取几个试验地，并检测其地质的复杂程度。并确定建筑类型以及建筑规模。
2.强夯设计
2.1夯实强度及频率
在强夯的单位夯击能量时，应充分的根据地基土层类型、地质结构类型以及土层荷载大小和要求处理的深度等众多因素进行综合考虑，并通过现场的具体情况而定。在对地基进行强夯法施工时，夯点的夯击次数，应该按照现场试夯所得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，与此同时还应满足以下条件：首先，最后两击的平均夯沉量应不大于60mm。其次，单击夯击能量最大不超过100mm。最后，应注意在夯坑周围地面不应发生过大的隆起，并且不能因夯坑过深而影响起锤。在夯击时夯击次数应根据地基土层的性质确定，一般来说，夯击次数可为2～4遍，并且在最后时刻往往再以低能量普夯2遍，其目的是对松动的表层土进行夯实。一般情况下对于渗透性比较弱的粒土，必要时夯击次数可酌情增加。应该注意的是在两遍的夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间则决定于土层中水分蒸发的程度、土层间隙。当缺少实际参考资料时，还可依照土层的渗透性确定。按照测试结果，对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间应控制在2～4周内，而对于渗透性较好的地基土可进行持续性夯击。
2.2夯点的确定
在夯击过程中对于夯击点位置的确定要根据建筑结构类型确定，并采用等边三角形、正方形进行布置。在此过程中，第二次夯击点的间距可取与第一次相同，也可适当减小。在处理深度较大或者夯实能量较大的工程时，第一遍的夯实点间距应适当增大。强夯处理的范围也应大于建筑物本身的基础范围。各个位置超出基础处缘的长度应设计为深度的一半以上。并不应小于3m。再根据初步确定的强夯参数的基础之上设计出强夯测试方案，并现场进行强度测试。确保其可用。还应根据不同地质条件的土层，等待夯结束几周后，再次对试夯场地进行测试，并将测试结果与夯前测试数据进行详细对比，测试强夯效果，并作出相应记录，从而确定工程将要采用的各项强夯参数。
2.3地层土含水量
根据相关的现行规定，当出现施工现场地表层土软弱或地下水位较高的情况、或夯坑底积水影响施工正常运作时，须采用人工降低地下水位的方法，具体做法便是使用人力将坑内的积水排除，或者铺填一定厚度的松散性材料，从而使得地下水位低于坑底面以下2m。避免影响施工。另一方面，地基土层含水量对强夯的影响及其很大，尤其是在雨季工期紧的情况下表现的尤为明显。充分体现在强夯夯击次数增多，夯坑加深，收锤困难，甚至施工效率低之上。在这种情况下强夯效果特别差，将大大的影响施工的质量，延长工期，造成工程造价的增加。甚至经过检测夯后地层比夯前还要差。在这种情况下，必须采用人工排水的方法，通过开挖积水坑或积水井的方法将积水排干，再进行强夯施工。从而提高强夯效率。通过这种排水的方法，强夯加固效果和效率明显得到改善。
2.4强夯置换设计法
强夯置换处理范围以及试夯方案的确定一般步骤与普通强夯法无异。但在现场施工时则要根据具体情况而定。一般情况下，在夯后检测项目中普通强夯法主要侧重于现场载荷试验，目的是检测地基承载力和变形模量外。应采用超重型或重型动力触探的方法进行夯实。但强夯置换法的侧重点主要在于检查置换墩着底情况以及承载力与密度随深度的变化情况。在这种夯实设计中，地质雷达也可以用来检测置换墩的深度、直径等参数。甚至在条件许可时可在现场进行开挖，并在视觉上对置换墩着底情况以及置换墩形状、尺寸等进行相应的检查。在检查无误的情况下应在墩顶铺设一层厚度不小于60cm的压实垫层，确保其稳定性与安全性，垫层材料最好与墩体相同粒。而在对软弱粘性土地基的夯实时应只考虑墩体强韧度，忽略墩间土的作用大大的增加其承载力特征值。并通过现场单墩平板荷载试验进行检测。
3.强夯施工
在对地基进行强夯时，重锤一般情况下可取100～200kN。重锤底面设计形式可采用圆形或矩形。锤底面积适当增大，并按土的性质进行区分，锤底静压力值一般设定为20～40kPa，在施工过程中对于细颗粒土锤底静压力一般取小值。对锤底设计时底面应该对称设若干个排气孔，孔径适宜设计为200～300mm。另一方面强夯施工还应采用带自动脱钩装置的起重机甚至其它专用设备。保证重锤的自由下落和起降，在采用履带式起重机时宜在起重机臂杆末尾设置辅助力架，利用杠杆的原理节省能量。在起降过程中还要采取其它安全措施，放置在起飞过程中重锤跌落或者落锤时机架倾覆。避免造成人员的伤亡。在雨天施工时一般会遇到水位较高的情况。应对场地积水应及时排除。确保施工正常进行。
4.强夯质量检测
4.1常见的检测方法
由于强夯法地基性质存在很大的差异，并且没有相关的指标对其详细定义，也没有相应的经验公式作为指导，因此，在的地基检测中，一般可根据两个步骤进行：首先，率先进行平板载荷试验、室内土工试验、圆锥动力触探以及圆锥动力触探等原位检测方式的对比试验，在此对比的基础之上建立检测对象的压缩性、周期性、承载力及其他相应指标，充分利用得出的这些指标与原位检测指标之间的相互关系。其次，利用这种相关的关系，并根据现场施工的具体情况给出具体的指标。从而判断出地基的承载力和压缩性及其他力学性质。为后期的夯实施工奠定基础。
4.2强夯地基检测体系的应用
随着强夯法的普及和广泛的应用。在此基础之上的相关新技术也应用而生。并逐渐形成了以原位测试为主要内容的强夯地基检测体系，一般意义上的强夯地基检测体系指先采用载荷试验获得表层的地基得承载力和变形模量，继而采用连续的圆锥动力触探，由此得到地层密实度的方法。同时辅以少量的静载试验、钻探取样分析和标贯试验等对其强夯，该方法已逐步成熟，被广泛的应用到地基的夯实检测中。
结束语
综上所述，对地基强夯质量进行检测的几种方法都具有一定的优缺点，这迫切需要我们取长补短，并结合各检测方法的特点来完善强夯法地基处理检测方法，从而有效的提高强夯法的地基加固效果。还希望更多相关领域的专业人士投身到该项研究中，为我国现代化建设事业的发展贡献力量。
参考文献：
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强夯法处理软弱地基研究 篇3
强夯法又称作动力固结法。这种方法是反复将10~40 t的锤提到10~40 m高处使其自由落下给地基以冲击和振动, 达到提高地基的强度和降低压缩性目的。
处理软弱地基的强夯法是20世纪60年代末由法国Menard技术公司首先创造并投入使用的。刚开始是处理砂土和碎石地基, 但后来由于施工方法改进和排水条件逐步改善, 慢慢推广应用到细粒土地基。强夯法由于它拥有加固效果显著、适用土类广、施工设备简单和使用方便、节省劳力和工期、节约材料等特点很快就传播到世界各地。
1978年我国开始先后在河北省新港、河北省廊坊市、河北省秦皇岛市、山西省白羊墅等地进行了强夯法的试验和工程施工并取得了较好加固效果, 接着我国各地陆续推广强夯法。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土等地基, 不仅能提高地基土强度降低其压缩性, 还能改善其抗振动液化能力和消除土湿陷性, 还能处理液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。
1 强夯法的加固原理
处理软弱地基的强夯法是利用夯锤自由落下产生冲击波使地基密实。这种冲击振动在土中是以波形式向地下传送, 波可分为体波和面波两大类。体波包括压缩波和剪切波, 面波包括瑞利波、乐夫波等。
如果将地基视为弹性半空间体则夯锤自由下落过程是势能转换成动能过程, 伴随着夯锤下落势能越来越小则动能越来越大, 在落到地面以前的瞬间, 势能都转换成动能, 夯锤夯击地面时这部分动能除一部分以声波形式向周围传播, 另一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外, 其余大部分冲击动能则使土体产生自由振动并以压缩波 (亦称纵波, P波) 、剪切波 (横波, S波) 和瑞利波 (表面波, R波) 的波体系联合在地基内传播且在地基中产生一个波场。离开振源 (夯锤) 一定距离处波场如图1所示。
强夯理论认为多数压缩波通过液相运动使孔隙水压力增大, 同时使土粒分离, 土体骨架解体, 随后的剪切波使土颗粒处于更密实状态, 占总能量67%瑞利波, 其竖向分量起到松动土作用, 但其水平分量可使土更密实。
2 强夯法的参数设计
实践证明强夯法加固软弱地基一定要根据现场的地质条件的要求, 选用正确强夯参数才能达到好的效果。
2.1 有效加固深度
有效加固深度是选择地基处理方法的重要依据, 也是反映加固效果重要参数, 强夯法创始人梅那 (Menard) 提出用公式 (1) 来估算影响深度H:
式中H—有效加固深度, m;
M—夯锤重, t;
h—落距, m。
国内试验和工程上得到的实测数据表明采用公式 (1) 估算有效加固深度将有一些偏大。例如中国建筑科学研究院曾在河北粉土地基中埋设的测试点, 经采用15 t夯锤在12 m高度落下后, 测地基变形值, 则其有效加固深度约6.8m。又如在唐山填土地基中埋设的测试点, 经12 t夯锤在10 m落距夯击后测地基变形值, 其有效加固深度约5.2 m。将上述两工程和河北砂土地基上另一工程的实测结果都与梅那公式估算值进行对比, 见表1。
由表1可知有效加固深度实测值比梅那估算值偏小, 这是因为梅那认为影响深度仅与夯锤重和落距有关。但事实影响有效加固深度因素很多, 除了夯锤重、落距, 还有夯击遍数、锤底单位压力、地基土性质、不同土层厚度、埋藏顺序, 以及地下水位等。
由于梅那公式的计算值比实测值大, 所以国内外学者对梅那公式进行修正, 如Leonards提议对碎石土地基乘以0.5的修正系数。经过修正后梅那公式跟未修正的梅那公式相比, 有所改进, 估算值更能接近实测值。但是大量的工程实践证明, 对于同一类土采用一个修正系数并不能得到满意的结果。
我国《建筑地基处理技术规范》对强夯法有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少现场试验资料时可按表2取值, 表2中的数值系根据大量工程实测资料和工程经验的总结而制定的。
m
注:强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。
2.2 夯击能
夯击能可以分为单击夯击能和单位夯击能。
1) 单击夯击能。单击夯击能是指夯锤重和落距的乘积, 它根据工程和加固深度要求确定, 但有时也取决于现有起重机臂杆长度和起重能力。我国初期采用单击夯击能约为1 000 k N·m, 但随着起重机械工业发展, 目前采用的最大单击能为8 000 k N·m。
2) 单位夯击能。单位夯击能是施工场地单位面积上所施加的总夯击能, 单位夯击能的大小跟地基土的类别有关, 在同等条件下粗颗粒土单位夯击能要比细颗粒土小些。日本土谷尚根据日本现有工程实例提出了单位夯击能建议值:碎石和砂砾2 000~4 000 k N·m/m2, 砂质土1 000~3 000k N·m/m2, 黏性土5 000 k N·m/m2, 泥炭3 000~4 000 k N·m/m2, 垃圾土2 000~4 000 k N·m/m2。根据我国工程实践, 对于粗颗粒土单位夯击能可取1 000~3 000 k N·m/m2, 细颗粒土为1 500~4 000 k N·m/m2。
2.3 夯击次数
夯击次数是夯实设计中一个重要参数, 通常通过现场试夯确定, 常以夯坑压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定原则。对于碎石土、砂土、低饱和度湿陷性黄土等地基, 夯击时夯坑周围没有隆起或虽有隆起但其量很小, 这种情况下应尽量增加夯击次数来减少夯击遍数。但对于饱和度较高的黏性土地基伴随夯击次数增加, 土的孔隙体积因压缩而逐渐减小, 但这类土渗透性差, 孔隙水压力会逐渐增大, 促使夯坑下地基土产生较大侧向挤出, 而引起夯坑周围地面隆起, 此时即使继续夯击, 也不能使地基土得到有效夯实, 因此造成浪费。1980年, 张永钩等提出有效夯实系数计算, 见公式 (2) , 并以此来确定夯击次数。若以α表示有效夯实系数, 则有:
式中V—夯坑体积, m3;
V'—夯坑周围地面隆起的体积, m3;
V0—压缩体积, m3。
有效夯实系数表示地基土在某种夯击能作用下夯实效率, 系数高说明夯实效果好, 反之说明夯实效果差。
目前在工程实践中, 除了按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯击次数外, 同时要满足最后两击的平均夯沉量不大于50 mm, 当夯击能量较大时不大于100mm的规定。
2.4 夯击遍数
夯击遍数应根据地基土性质确定。一般由粗颗粒土组成的渗透性强的地基夯击遍数可少些。但由细颗粒土组成且渗透性低的地基夯击遍数适当增加一些。
根据美国研究资料建议碎石、砂砾、砂质土和垃圾土, 夯击遍数为3~4遍;粉性土为4~7遍;泥炭为4~5遍。最后再对全部场地进行轻量级夯击, 使表层1~2m范围内土层得以夯实。
根据我国工程实践, 对于大多数工程夯击2遍, 最后再以低能量满夯1遍, 一般均能取得较好效果。对于渗透性弱细颗粒土地基必要时夯击遍数可适当增加。
2.5 时间间隔
两遍夯击之间要有一定的时间间隔, 以利于土中超静孔隙水压力的消散。所以间隔时间取决于超静孔隙水压力消散时间, 土中超静孔隙水压力消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关。对于渗透性好砂土地基一般在数小时内即可消散完, 但对渗透性差的黏性土地基一般需要几周才能消散完。夯点间距对孔压消散速率也有很大的影响, 夯点间距小, 孔压消散慢, 夯点间距大, 孔压消散快。太原工业大学曾在同一场地上对单点夯和群夯条件下进行孔隙水压力实测, 其实测结果分别如图2~3所示。从图2中可见单点夯在夯后14 h孔压就消散完。图3中, 群夯在夯后8 d孔压尚未消散完。所以进行孔压实测时必须考虑夯点布置情况。
当缺少实测孔压资料时可根据地基土渗透性确定间隔时间, 对于渗透性较差黏性土地基的间隔时间一般应不少于3~4周, 对于渗透性好的地基则可连续夯击。
2.6 夯击点布置
夯击点位置可根据建筑结构类型进行布置, 一般采用等边等腰三角形或正方形布点。对于办公楼和住宅建筑则根据承重墙位置布置夯点更合适些。对单层工业厂房可按柱网来设置夯击点, 这样既保证了重点又可减少夯击面积。因此, 夯击点的布置应视建筑结构类型, 荷载大小和地基条件等具体情况区别对待。
夯击点的间距一般根据地基土性质和要求加固的深度确定。当要求加固深度大时, 第一遍夯点间距不宜过小, 以免夯击时在浅层形成密实层, 从而影响夯击能往深层传递。当然夯点间距过大也会影响夯实效果。根据国内工程实践, 第一遍夯击点间距一般为5~9 m, 以后各遍夯击点间距可与第一遍相同或者可适当减小。但对加固深度较深或单击夯击能较大的工程, 第一遍夯击点间距可适当增大。
3 结语
强夯法虽然适用土类很广, 但对于饱和度较高的黏性土处理效果不明显。其中淤泥和淤泥质土地基处理效果较差, 应慎用。近些年对这类土也有采用强夯法加袋装砂井进行综合处理的, 但其处理效果并不理想。针对上述情况, 国内外相继采用了在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料, 通过夯击排开软土从而在地基中形成块、碎石墩, 这种方法称为强夯置换法。由于块、碎石墩具有较高的强度并且和周围的软土构成复合地基, 其承载力和变形模量有较大的提高而且块、碎石墩中的空隙为软土的孔隙水排出, 提供了良好的通道从而缩短软土的排水固结时间。
新加坡、南非和中东等国家和地区曾利用此法处理泥炭、有机质土、粉土和粉质黏土等地基, 均取得良好的效果。目前应用强夯法和强夯置换法处理的工程范围是很广的, 有各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、铁路和公路路基及码头堆场等。总之强夯法和强夯置换法在某种程度上比其他处理方法应用得更为广泛、有效、经济, 已成为我国最常用的地基处理方法之一。但是由于至今没有一套成熟的理论和设计计算方法, 所以还需要在实践中总结和提高。强夯造成的振动、噪音等公害也应引起足够的重视。
[ID:001613]
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强夯法在地基处理应用中的探讨 篇4
关键词 强夯；地基；处理
中图分类号 TU7 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0132-01
强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。
利用起吊设备，将10 t～25 t的重锤提升至10 m～25 m高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。强夯法主要用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。对非饱和的粘性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。现有经验表明：在100 t～200 t米夯实能量下，一般可获得3 m～6 m的有效夯实深度。
进入21世纪，我国的城市发展进入了新的时期，尤其是一些以前的中小城市面积迅速扩大，城市化的进程迅速加剧，这些都对城市的规划带来了很大的难题，必须对出现的新问题进行及时的分析，提出正确的解决方法，才能使城市的发展步入正轨。
1 工程概况
某小区住宅楼位于某公司生活区东侧，地处滦河右岸Ⅱ级冲积阶地上，阶地面高出滦河河床约20 m。建筑场地为阶地上一近南北走向，后期冲蚀的开阔沟谷，沟深约5.0 m～7.0 m。西侧沟顶地势平缓，地面标高均在96.0 m～97.0 m之间，与公司生活区地面标高一致，沟壁较为陡峭；东侧沟壁为西低东高的缓坡。沟底现为稻田，地面标高在90.0 m～91.5 m之间，田内积水。场地北侧、东侧、南侧均有人工修筑的排水沟经过，场地西侧生活区生活废水经此沟向南排出。
拟建4栋住宅楼沿冲沟呈南北方向摆放，各栋住宅楼东山墙均大致在冲沟中线上；西山墙则在冲沟西岸顶部。东西两侧地面高差约
5.0 m～7.0 m。
根据所提供的岩土工程勘查报告，地层自上而下依次为：粉砂，分布于冲沟底表层，顶部为耕土。厚1.0 m～3.5 m。松散，很湿～饱和。粉细砂与粉质粘土互层，厚3.0 m～3.4 m。粉质粘土层，一般厚3.0 m～5.3 m。粉细砂层，一般厚2.0 m～3.0 m。粉质粘土层，厚1.4 m～3.2 m。粉细砂层，厚
0.5 m～2.2 m。粉质粘土层，厚0.9 m～3.8 m。粉细砂层，厚0.3 m～2.4 m。碎石层，厚1.8 m～4.4 m。
地下水情况：根据勘察报告，勘探时实测水位标高约90.1 m～91.7 m，与地势低洼的沟底基本一致，沟底局部地表积水。地下水类型为潜水。
按设计方案，场区内住宅楼设计室内、外地坪均与西侧首钢矿业公司生活区住宅楼大致相同。而场地地形条件较差，东侧自然地面低于设计标高约6.0 m～7.0 m，故需填土做人工地基。根据设计图纸，场地拟采用下部填土做碾压处理，上部填土做强夯处理。
2 施工方案
2.1 场地排水
首先在场地东侧明挖一条通长的宽度为1.0 m，深度1.0 m（超过地基处理层最底部）的排水沟，在沟的中间位置处，建造一边长2.0 m×2.0 m×1.5 m
的方形集水坑，集水坑坑底及坑壁用水泥抹护。集水坑南北两端与排水沟相连。集水坑中安放大功率的抽水泵，不间断地将沟内集水及时排出到场地以外适当的地方。
2.2 沟底覆土清除
拟建建筑场地范围内该层土体含水量基本饱和，考虑到地基处理的成本、工程量及其对地基处理的总体效果，本层土体最好清除出场地。清除工作待排水工作完成后进行。清土时先用推土机推掉覆土，用车辆将覆土运出建筑场地以外。
2.3 平整场地
沟底覆土清除完成后，然后平整场地，根据地基处理的深度、夯击能及土体物理力学参数，估计夯击可能产生30 cm左右的平均地面变形，根据该值确定地面各控制标高点高程，然后用推土机结合人工进行平整。
2.4 垫层铺设
由于场地地下水位高，上层土体含水量大，饱和或趋于饱和，土体强度低，为保证器重设备及运输车辆的顺利通行及安全施工，应在表层铺设1.5左右的垫层。垫层选用矿渣铺设，并分层碾压密实。每层矿渣的虚铺厚度不大于30 cm，密实度不小于95%。碾压第一层及第二层时，由于下卧层土质松软，应采用蛙式夯机夯实。第二层以上的垫层可以采用大型机械进行碾压。
2.5 试验
1）现场试验施工前，应选择一试验段进行试验，以确定施工时的效果及最佳的施工参数。试验面积不应小于400 m2。①孔隙水压力的观测。为测定强夯时孔隙水压力的分布规律，需要距夯击点等距离不同深度以及等深度不同距离埋设一系列的孔隙水压力测头，来测定孔隙水压力沿深度的 分布规律，不同间距的分布规律，以便确定最大夯击能，两各夯击点之间的间距以及前后两夯击遍数的间隙时间；②深层水平位移的观测。由于强夯时主要对土体产生冲切，而土的侧向挤压为次要的，为了不是土体在强夯时产生冲切破坏，应量测土体深层的水平位移，以确定最佳的夯击能。2）室内试验。室内试验主要确定夯击能与含水量的关系曲线，以便确定在一定夯实能的前提下，土体达到最佳密实度时的最佳含水量。根据试验结果，当现场换填材料的含水量较小时，施工时应进行适量洒水；当换填材料含水量较大时，应按适当的比例加石灰，将换填材料的含水量控制到最佳含水量范围内。
2.6 夯点放线定位
根据设计，由测量人员放出夯点的位置，并用石灰或木桩标识，同时对夯实点进行编号。
2.7 碾压施工
碾压施工深度范围从沟底到设计基础底部。待沟底耕土清除完成后，按照1.0 m厚矿渣，1.0 m厚砂、土混凝土交互上填。施工中应分层铺设碾压，每层虚铺厚度不大于30 cm，压实度不小于95%。考虑到沟底土层的含水量大，透水性好，为防止碾压中出现由于孔隙水增大而导致翻浆、喷砂冒水现象，底层50 cm范围不宜采用大型机械碾压，而应采用蛤蟆夯压实。底层50 cm以上采用不小于16 t的振动式压路机分层碾压。
2.8 强夯施工
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）重复步骤5），按設计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。7）重复步骤3）-6），完成第一遍全部夯点的夯击。8）用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。9）在规定的间隔时间后，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夯击时，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。
3 结论
强夯法是地基处理方法中效果比较好的一种，但是在施工中必须要严格按照施工规范进行，本文对这种方法进行了研究，以供参考。
参考文献
[1]毛鹤琴.土木工程施工[M].武汉理工大学出版社,2007.
[2]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册(第三版)[M].中国建工出版社,2005.
强夯置换法处理护岸淤泥地基 篇5
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
强夯法处理填土质量检验 篇6
强夯法最早由法国工程师L.Menard提出, 通过大量工程实践验证, 并在世界许多国家得到推广应用, 取得了良好的效果。我国于1978年引进这项技术并通过实验, 推广应用到各领域地基处理施工中, 取得了较好的经济效益。
强夯法可以用来处理填土、湿陷性土、松散砂土及粉土等特殊土, 成本较低、施工工艺简单、效果好, 逐渐成为岩土工程师处理特殊土地基较多使用的方法之一。但是强夯处理效果如何, 下一步地基基础如何设计, 尤其是处理后地基承载力是多少, 这些问题需要进行探讨, 常用检测方法如下。
1 强夯检测一般方法
1.1 工程经验法
通常是采用取原状土样进行室内土工试验, 做出土粒比重、密度、含水率、液限、塑限及压缩指标等土质物理力学参数。对上述参数上下各舍去异常值进行统计, 得出一定范围内指标的平均值, 一般情况查表1~表3得出强夯处理后的地基土承载力基本值 (即为地基土承载力特征值) , 作为岩土设计师进行地基基础设计的依据。但是这种方法必须有一定的地区工程经验做辅助参考。
k Pa
k Pa
k Pa
1.2 动力触探法
常用标准贯入试验, 该方法是将每个地层所有测试点触探击数进行统计, 上下各舍去异常值进行统计, 得出一定范围内动力触探击数杆长修正值, 根据修正值查表4, 表5, 得出强夯后的地基土承载力基本值 (即为地基土承载力特征值) 作为设计依据。填土可根据其主要成分选用表4, 表5查地基土承载力。
1.3 静力触探试验法
根据土层统计静力触探探头锥尖阻力平均值, 用经验公式计算得出处理后地基土承载力特征值。这种方法地区经验性也较强, 应结合其他方法综合使用。
1.4 静载荷试验法
该方法检测强夯处理后的地基承载力特征值较为客观、准确, 可直接作为无经验地区强夯地基评价的方法。但是该方法周期较长、成本较高。规范要求静载荷试验法每个拟建物不少于3个检测点, 对于大片别墅区或者多层拟建物成本太高, 不宜采用。对于勘察阶段原位测试法无地区经验的可结合静载荷试验法确定处理后地基土承载力。
2 案例
2.1 工程概况
承建设方委托我公司对天津市武清区某项目强夯过的地块进行竣工检测。该项目位于天津市武清区, 拟建场地以前为取土坑, 坑深约为4.0 m~5.9 m, 勘察时已填垫一年多, 为新近填垫, 地基土为欠固结土, 不能直接作为拟建物天然地基持力层。拟建物为2层~3层别墅, 拟建场地为167 500 m3。地基设计拟采用强夯后的天然地基浅基础方案。
强夯后采用原状取土试验、标准贯入试验、重型动力触探试验及静力触探试验等多种测试手段及方法进行检测, 以取得较为客观、合理的测试结果, 为设计及施工提供充分依据。
该项目于2008年3月开工建设, 2010年11月竣工, 至今竣工已过三年多, 建筑物沉降均匀, 使用良好。
2.2 地层岩性特征及分布规律
根据前期勘察资料及本次检测钻孔资料分析, 该场地埋深10.0 m深度范围内, 地基土按成因年代可分为两层。
2.2.1 人工填土层 (Qml)
全场地均有分布, 厚度4.0 m~5.1 m, 西北侧较厚, 约5.9 m, 未揭穿, 底板起伏大, 该层素填土 (力学分层号 (1) 1) :呈黄褐色, 软可塑状态, 以粘性土为主, 含石子、植物根、螺壳, 局部含有机质。
2.2.2 全新统上组陆相冲积层 (Q43al)
未揭穿, 最大揭露深度5.0 m。主要由粉质粘土、粘土 (力学分层号 (2) 1) 组成, 呈黄褐~褐色, 软塑~可塑状态, 无层理, 含铁质, 属中压缩性土。本层土水平及垂直方向上的分布受上部人工填土影响而变化较大。
2.3 强夯前后土层指标统计
2.3.1 标准贯入试验、重型动力触探试验及静力触探试验指标统计
标准贯入试验以预打15 cm后连续进入30 cm累计锤击数作为标准贯入试验击数 (用N表示, 下同) ;重型动力触探试验以进入10 cm累计锤击数作为动力触探试验击数 (用N63.5表示, 下同) 。标准贯入试验、重型动力触探试验锤击数修正后的平均值及静力触探试验指标统计详见表6。
2.3.2 土工试验物理力学指标统计
土层物理力学指标统计结果详见表7, 表8。
2.4 强夯后素填土承载力特征值确定
根据有关国家规范及相关资料用工程经验法、静力触探试验法及动力触探法 (本项目为标准贯入试验法) 提供强夯后素填土承载力特征值。为保证评价结果的客观、准确、安全、可靠, 参数采用平均值进行查表计算。
对素填土采用物性法根据压缩模量确定承载力特征值, 强夯后其压缩模量平均值Es=4.72 MPa, 查表得承载力特征值为129 k Pa。
用标准贯入试验方法确定承载力特征值, 强夯后其标贯击数修正值N'=3~8, 平均值为4.8击, 查表得承载力特征值为141 k Pa。
静力触探试验法确定承载力特征值, 强夯后其锥头阻力平均值qc=1.21 MPa, 根据回归方程:ps=1.283qc-0.496, 再根据公式R=104ps+26.9, 计算得承载力特征值为136 k Pa。
综合考虑, 进行地基基础初步设计时采用天然地基浅基础的建筑区域对强夯过的素填土承载力特征值建议采用120 k Pa。
3 结论与建议
1) 强夯过的地基可直接作为低矮拟建物天然地基浅基础持力层, 强夯后的地层承载力特征值应采用多种方法综合确定。
2) 采用工程经验法、原位测试法确定强夯后的地基承载力特征值经济合理、安全可靠。若无当地经验, 也可采用静载荷试验法确定强夯后的地基承载力特征值。
摘要：介绍了强夯法处理欠固结填土后质量检验的一般方法, 并通过实例利用几种常用检验方法提供强夯处理后填土承载力特征值, 为地基基础设计提供了充分依据, 并取得了良好的效果。
关键词：强夯法,填土,动力触探法,基本值,特征值
参考文献
[1]DB 29-20-2000, 岩土工程技术规范[S].
[2]岩土工程手册编写委员会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
[3]任泽龙.谈强夯处理地基的检测技术[J].山西建筑, 2013, 39 (21) :85-86.
强夯法处理湿陷性黄土地基 篇7
关键词：强夯,湿陷性,黄土路基
湿陷性黄土是由于黄土颗粒表面含有可溶盐, 同时其结构具有肉眼可见的近乎铅直的小管孔、在雨水及地表水的侵蚀下可溶盐溶解, 从而使小土颗粒向大孔隙中滑移, 导致地面沉陷, 具有这种性质的土称为湿陷性黄土;其类型分为自重湿陷湿陷性黄土和非自重湿陷湿陷性黄土。处于湿陷性黄土路段的路基, 根据填土高度及黄土湿陷等级, 需要对黄土地基处理一定深度。对于普通路基, 当基底为Ⅰ级非自重湿陷性黄土地段, 地基清表后采用冲击碾碾压, 基底为Ⅱ级非自重湿陷性黄土地段, 且基底黄土层厚度大于2米时, 宜采用强夯的处理方式, 来消除地基的湿陷性。强夯法是利用重力机械将重8-30t的夯锤起吊一定高度后, 突然释放, 重锤从高处自由下落对地基产生强大的冲击能, 对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。
1 强夯法处理湿陷性黄土路基步骤
1.1 路基强夯
首先要通过设置试验路段来获取有关的技术参数, 以某工程为例阐述试验段的施工方法, 某高速公路路基工程有部分位于湿陷性黄土路段, 为Ⅱ级非自重湿陷性黄土, 黄土厚度平均2.5米, 根据设计要求采用1000KN.m的夯机能对黄土地基进行强夯处理
1) 根据工程要求和现场的地质条件, 选择具有代表性的路段为试验段, 长度122米。试夯前, 取原状土样测定含水量、塑限液限、粒度成分等, 然后在试验室进行动力固结试验或现场进行施工试验, 以取得有关数据。
2) 根据设计要消除2.5m内黄土的湿陷性, 综合考虑地基土的性质、有效加固深度、起重机的起重能力和起吊高度等因素, 初步确定相应的施工参数:单点夯击能锤重155.53KN, 落距7.1m;最佳夯击能1104KNm;点夯遍数8遍, 满夯2遍, 试夯中要做好现场测试和记录。
3) 夯击点按正方形布置, 第一遍的夯点间距大一些, 使深层土得到加固, 然后中间补插夯点, 夯点间距4m。
4) 机械设备配置。根据工程的实际情况, 投入1台16T履带式起重机、PC300挖掘机、推土机、压路机各一台、夯锤锤底面呈圆形, 直径为2.5m, 底面积为4.1m2, 挖掘机主要用于施工过程中的喂料和备料, 推土机用于场地平整, 压路机用于部分路基的碾压。配备自卸车用于土方的运输。
5) 试验结果。通过强夯试验段施工, 确定施工中基本测试项目包括夯点沉降、振动的影响范围和夯击次数。其施工工艺、夯击遍数、设备配置以及质量控制、检测方法等都将用来指导和控制后续施工。并达到以下目的:
按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定夯点的夯击次数, 满足最后两击的平均夯沉量不大于50mm。满夯过后夯沉量小于等于0.54m, 试验数据均满足此技术要求。
根据现场土质条件, 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。
2.2 施工前准备工作
强夯段开工前, 由测量组工作人员校核导线点, 水准点, 复测无误后, 对路基地界桩, 坡脚, 中线进行准确放样, 用白灰线与木桩标出各部位的轮廓线, 并对原地面标高进行复测, 一般路基强夯范围为用地界。
2.3 施工方法
1) 首先清理并平整场地。
2) 起重机就位, 使夯锤对准夯点位置, 测量夯前锤顶高程。强夯处理采用的是带自动脱钩落锤装置的16T的履带式起重机一台, 锤重为17.3T重, 其底面形状呈直径2.5米圆形, 当单点夯击夯锤落距为5.90m, 单击能量为1000KN。夯点正方形布置, 夯点间距4m, 间隔跳夯。
3) 将锤起吊到预定高度, 开启脱钩装置, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 若发现因坑底倾斜面造成夯锤歪斜时, 应及时将坑底整平。单点夯击数按现场试夯得到的夯击次数和夯测量关系曲线确定, 且同时满足以下条件:a.最后两击的夯沉量不大于50mm;b.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
4) 单点夯击达到条件后, 换夯点进行夯击。点夯以后以1000KN m夯击能满夯, 夯印彼此重叠搭接, 满夯2遍, 完成第一遍全部夯点的夯击后, 用推土机将夯坑推平, 并测量场地高程。
5) 采用二遍夯击。两遍夯击之间安排一定的时间间隔, 以利于土中超静孔隙水压力的消散。第二遍夯点位于第一遍夯点之间, 最后推土机整平, 采用振动压路机碾压全场地。
6) 强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作: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;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;按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。
7) 测量夯后场地高程。
3 质量检验
检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录, 不符合设计要求及时补夯和采取其它有效措施。
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。
质量检验的数量, 施工时满夯后, 以100m2不少于1点的频率检验沉降值。
4 注意事项
1) 夯距不易过小, 否则相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层影响夯击能向深处传递, 对于粘性土, 如果夯距太近会使产生的裂隙又重新闭合, 孔隙水难以逸出, 达不到加固效果。2) 落夯一定要平稳, 夯位准确, 若错位或坑底倾斜, 要将坑底整平, 再重新夯实。3) 最后满拍夯时, 夯痕应搭接1/2~1/3, 以保证施工质量。4) 强夯时一定要采用防振、隔振措施。为了防止飞石伤人, 现场工作人员应戴安全帽, 另外在夯击时所有人员应退到安全线外。5) 为防止起重臂在较大仰角下突然释重而可能发生后倾, 可在履带起重机的臂杆部设置辅助门架或其他安全措施, 防止落锤机架倾覆。6) 湿陷性黄土路段特别注意路基排水, 对地表水采取拦截、分散、防冲、防渗、远接远送的原则, 根据设计及时做好综合排水设施, 降水迅速引离路基, 防止地表水下渗, 减少地基下沉。
5 结语
用强夯法对湿陷性黄土路基进行处理, 不仅加固效果显著, 强夯变形沉降小, 加固影响深度大, 而且强夯后的路基不均匀沉降小。它的优点是施工工艺简单, 易于掌握操作规程, 效率高、工期短、施工费用低, 对湿陷性黄土湿陷性消除的深度较大。缺点是振动和噪音较大。
参考文献
强夯置换法处理软土地基应用实例 篇8
关键词：软土,夯置换,加固深度,复合地基
我国沿海地区分布着以淤泥和淤泥质土为主的软土。一般情况下, 软弱地基土的工程性质比较差, 承载力比较小, 所以, 在利用软土地基时, 应采取加固处理的方式。软土地基加固处理的方法有换 (填) 土法、预压排水固结法、灌浆法、深层搅拌法和强夯等。实践证明, 强夯置换加固软土地基是一种有效的方法, 它不仅能改善软土的结构, 减小沉降量, 有效提高地基的承载力, 还能达到设计要求, 便于施工。
1 应用实例
1.1 工程概况
大连港码头辅助建筑区拟建4 栋综合楼, 高2 层, 框架结构, 无地下室, 拟采用浅基础。
1.2 场地地基土的组成
该场地的地下水位埋深为2.2~2.5 m。地基土主要由以下3部分组成:1层中粗砂。吹填形成, 黄褐色、黄白色, 稍湿、饱和, 松散状态, 均粒, 主要由长石、石英矿物组成, 含多量黏性土, 层厚3.1~4.4 m, 承载力特征值fak=110 k Pa。2层淤泥质黏土。吹填形成, 灰色, 饱和, 软塑—流塑状态, 属高压缩性土, 层厚1.5~2.1 m, 承载力特征值fak=60 k Pa。3层粉质黏土。黄褐色, 湿, 可塑, 属中压缩性土, 承载力特征值fak=170 k Pa。
1.3 强夯置换施工设计
强夯置换施工前, 要在施工现场选则有代表性的场地作为试验区进行试夯, 试验区面积为400 m2 (20 m×20 m) 。
1.3.1 强夯置换试验施工参数
强夯的有效加固深度应根据现场试夯或地区经验来确定。在缺少试验资料或经验时, 可按照表1 所列数据预估。
（单位：m）
由表1 可知, 当单击夯击能为3 000 k N·m时, 即300 k N夯锤, 落距为l0 m。如果采用等边三角形布置夯点, 那么, 夯点间距为4.5 m, 每夯点夯3 遍, 夯击数为13~18 击, 填料2次 (填料以强—中风化为主碎石) , 最后两击夯沉量平均值小于50 mm, 夯坑周围地面隆起量小于200 mm, 夯坑深度不大于1.5 m, 跳点夯击2 遍, 2 遍夯间隔时间为14 d, 最后满夯2 遍。
1.3.2 试夯检验
试夯结束2 周后, 检测试夯场地, 并与夯前测试的数据作对比, 以检验强夯效果, 确定工程采用的各项强夯参数。由检验结果可知, 置换深度达到淤泥质黏土底部, 中粗砂承载力特征值fak=310 k Pa, 淤泥质黏土承载力特征值fak=100 k Pa, 复合地基承载力特征值fspk=330 k Pa, 有效加固深度大于6.5 m。
2 强夯处理地基的施工情况
2.1 强夯时使用的设备
强夯时所用的设备是履带式起重机, 夯锤质量为300 k N, 底面为圆形, 底面积为2.8 m2, 锤底面对称设置4 个上下贯通的排气孔。满夯使用的夯锤质量为200 k N, 底面为圆形, 底面积为4.6 m2。
2.2 强夯置换施工
强夯置换施工的步骤是:1清理并平整施工场地。2标出第一遍夯点的位置, 并测量场地高程。3起重机就位, 夯锤置于夯点位置。4测量夯前锤顶高程。5将夯锤起吊到10 m的高度, 开启脱钩装置, 夯锤脱钩自由下落, 放下吊钩, 测量锤顶高程。6夯击并逐击记录夯坑深度, 当夯坑过深、起锤困难时, 停夯, 向夯坑内填料至与坑顶齐平, 并记录填料数量, 重复工序, 直至满足设计的夯击次数和控制标准即完成一个夯点的夯击。7按照跳点的原则换夯点继续夯击, 完成全部夯点的第一遍夯击。夯击间隔时间为14 d, 14 d后依次完成全部夯击遍数。8低能量满夯。将场地表层松土夯实, 并测量夯后场地的高程。9强夯处理范围大于建筑物基础范围3 m。
2.3 强夯施工过程中的监测
在强夯施工过程中, 在完成监测工作时要注意以下几点:1开夯前, 检查夯锤的质量和落距, 确保单击夯击达到3 000 k N·m;2每一遍夯击前, 要复核夯点放线, 夯完后检查夯坑的位置, 如果发现偏差或漏夯的情况, 要及时纠正;3按照设计要求检查每个夯点的夯击次数、每击的夯沉量、最后两击的平均夯沉量和总夯沉量;4在施工过程中, 要详细记录施工参数和施工情况。
2.4 强夯置换施工效果检验
施工完毕28 d后要进行夯后检验。检验时采用重型动力触探和室内土工试验手段, 主要针对的是中粗砂层和淤泥质黏土层。
2.4.1 中粗砂层效果检验
对于中粗砂层, 主要采用重型动力触探进行夯前夯后检测。夯前、夯后N63.5变化对比曲线如图1 所示。
由图1 可知, 夯前N63.5的平均值为2.8, 夯后N63.5的平均值为12.1, 该层土体由松散状态变为密实状态。夯后, 中粗砂层承载力特征值fak=310 k Pa。
2.4.2 淤泥质黏土层效果检验
夯前、夯后淤泥质黏土物理力学性质的对比情况如表2 所示。
由表2 数据可知, 夯前, 软塑—流塑状态的淤泥质黏土经过强夯置换加固后, 含水量降低, 孔隙比减小, 液性指数下降。这些物理力学性质指标的变化表明, 加固后, 明显改善了工程性质。夯后, 淤泥质黏土承载力特征值fak=100 k Pa。
2.4.3 桩体质量效果检验
经过钻探取样, 结果显示, 桩体在2.5~3.0 m深度内由碎石组成, 2.5~3.0 m深度以下由中粗砂组成, 置换深度达到淤泥质黏土层底部, 桩体长度为5.6~6.0 m, 桩体承载力特征值fak=350 k Pa。
2.4.4 复合地基承载力计算
强夯置换后, 地基土为复合地基, 复合地基承载力特征值fspk可由下式确定:
式 (1) (2) 中:fspk为复合地基承载力特征值, k Pa;m为面积置换率;n为复合地基桩土应力比, 本工程取值为3;fsk为处理后桩间土承载力特征值, k Pa;fp.k为桩体单位截面积承载力特征值, k Pa。
其中, 面积置换率为:
式 (3) 中:d为桩身平均直径, m;de为1 根桩分担的处理地基面积的等效圆直径, m。
根据公式 (1) (2) (3) 计算得复合地基承载力特征值fspk=130 k Pa。
3 结束语
作为一种软基处理方法, 强夯置换法得到了工程界的高度重视, 但是, 影响强夯置换法加固软土地基施工质量的因素有很多。在工程地基处理前, 应针对相关问题进行充分的研究。在选择地基处理方案时, 应判断其是否适合使用强夯置换法处理。实践证明, 选用该方法时, 不仅要设计合理, 还要选择合适的施工参数。
参考文献
[1]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 1993.
[2]《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.
[3]刘景政, 杨素春, 钟冬波.地基处理与工程实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.
强夯法处理地基施工的质量控制 篇9
强夯法处理地基的施工工艺流程虽在不同的地质条件下稍有差异, 但总体上, 仍遵循共同的工作程序, 主要施工程序为以下十个步骤:
1) 清理、平整场地;
2) 现场标出第一遍夯点位置、测量场地高程;
3) 起重机就位、夯锤对准夯点位置;
4) 测量夯前锤顶高程;
5) 将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击, 测量锤顶高程 ;
6) 往复夯击, 按确定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击;
7) 重复以上工序, 完成第一遍全部分点的夯击;
8) 用推土机将夯坑填平, 测量场地高程;
9) 在规定的间隔时间后, 按上述程序逐次完成全部夯击遍数;
10) 用低能量满夯, 将场地表层松土夯实, 并测量夯后场地高程。
2 强夯处理参数
1) 单位夯击能
针对洛南高速公路强夯处理工程, 本项目路基及桥台背区域地基处理强夯施工采用1000KN. m/m2。桥台背区域填土补强处理采用500KN.m/m2 。
2) 强夯处理地段材料要求、夯击点布置及间距一般情况下, 夯击点间距取决于基础布置、加固土层厚度和土质等条件。
(1) 对于路基填土后需要进行的强夯加固施工:路基填筑按照正常路基填料填筑施工, 每填高4-5米采用强夯加固, 采用梅花型或正方形布点, 通常夯击点间距取夯锤直径的3倍, 一般第一遍夯击点间距为5-9 m, 以后各遍夯击点可与第一遍相同, 也可适当减小。夯击方法建议采用先点夯再补夯, 最后整平后再用低能量满夯。夯点间距及单点夯击遍数根据现场试夯结果最终确定。
(2) 对于路基原地基处理进行的强夯处理施工:在原地面清除表土及淤泥等不适宜材料后, 填筑1米 (或现场确定的填筑厚度) 山石或砂砾, 采用满夯施工, 每夯击点的夯击数一般为3-8击。
(3) 对于桥头台背区域地基处理施工:在原地面清除表土及淤泥等不适宜材料后, 采用强度高的开山石或片石填筑50c m--100cm (根据现场情况确定) , 然后进行强夯置换施工, 具体施工方法参见《建筑地基处理规范》。
3) 单点的夯击击数与夯击控制标准
单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定, 且应同时满足以下条件:
(1) 最后两击的平均夯沉量不大于50mm;
(2) 夯坑周围地面不应发生过大的隆起;
(3) 不因夯坑过深而发生起锤困难。
4) 两遍间隔时间
两遍夯击之间应有一定的时间间隔, 以利于土中超静孔隙水压力的消散, 待地基土稳定后再夯下遍, 对含水量较低的碎石类土、或透水性强的砂性土, 可采取间隔1～2天、或在前一遍夯完后, 将土推平, 接着随即连续夯击, 而不需要间歇。
5) 处理范围
强夯处理范围应大于路基范围, 每边超出路基外缘的宽度不小于2 m。
3 强夯施工中质量控制内容
监理工程师对强夯施工过程的质量控制可以按照事前控制、事中控制和事后控制三个阶段付诸实施。
1) 事前质量控制
事前质量控制也就是施工准备阶段的质量控制。这一阶段的主要是检查施工单位有关强夯施工工作的质量保证体系和施工准备工作的质量, 其主要任务是:
(1) 审查承包单位施工人员的资质与上岗条件是否符合要求, 重点是施工的组织者、管理者的资质与质量管理水平;
(2) 审查承包商对施工机械设备的选型是否恰当, 提升机械设备性能、夯锤是否满足质量要求和适合现场条件, 设备数量是否满足工作要求, 安装、调试、检修措施是否健全.
(3) 审查施工承包单位提交的强夯施工组织设计或施工, 计划, 以及强夯施工安全、质量保证措施;
(4) 对测量基准点和参考标高进行确认, 审核施工单位提供的原始基准点、基准线和参考标高等测量控制点的复核报告;
(5) 施工单位要按照施工现场条件对现场进行统筹安排, 材料堆放做到合理、便利, 编制施工现场临时设施布置图, 对于强夯施工所需要的砂石回填材料的进场、存放、使用等方面进行监督;
(6) 场地整平, 修筑机械设备进出场道路, 要有足够的净空高度、宽度、路面强度和转弯半径。填土区应清除表层腐植土、草根等。场地整平挖方时, 应在强夯范围预留夯沉量需要的土厚:
(7) 制定施工方案和确定强夯参数, 选择检验区作强夯试验。
2) 事中质量控制
施工过程中的质量控制采用巡视方法, 根据强夯施工的工艺流程, 对关键工艺、重点部位实行旁站 (作好施工记录) 。
3) 事后质量控制
强夯施工结束后, 施工单位应先进行自验, .整理竣工验收资料, 自验合格后, 向监理工程师提出验收申请, 监理工程师接到申请后, 首先要对承包单位提交的竣工验收文件资料组织现场预验收, 预验收合格后, 报告业主, 由业主组织竣工验收。
4 质量控制点
强夯施工监理的质量控制重点是:
1) 测量定位。这是关系到强夯处理的整体效果的关键环节, 在具体操作上, 应由施工单位根据试夯确定的的夯点布置图, 逐一测放夯点位置。
2) 场地平整。强夯前要用推土机预压二遍, 场地平整后, 测量场地高程, 夯点布置是否符合测量放线确定点。如果地下水位较高, 应在表面铺0.5—2.0 m中 (粗) 砂或砂石垫层, 或采取降低地下水位的方法 (具体按照现场确定方案) , 以防设备下陷和消散强夯产生的孔隙水压。
3) 强夯顺序。分段进行施工, 从边缘夯向中央, 从一边向另一边进行。每夯完一遍, 用推土机整平场地, 放线定位即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是:先深后浅, 即先加固深层土, 再加固中层土, 最后加固表层土。最后一遍夯完后, 再以低能量满夯一遍, 有条件以采用小夯锤击为佳。
4) 严格控制回填土含水量在最优含水量范围内, 如低于最优含水量, 可钻孔灌水或洒水浸渗。
5) 夯击时应按试验确定的强夯参数进行, 落锤应保持平衡, 夯位应准确, 夯击坑内积水应及时排除。夯击地段遇上含水量过大时, 可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后, 要用新土或周围的土将夯击坑填平, 再进行下一遍夯击。
6) 控制最后两击的平均夯沉量。
7) 如果表面有硬壳层要适当增加夯次或提高夯击功能。
8) 做好施工过程中的监测和记录工作, 包括检查夯锤重和落距, 对夯点放线进行复核, 检查夯坑位置, 按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等, 并对各项参数及施工情况进行详细记录, 作为质量控制的根据。
5 质量检测
强夯法是加固地基的一种方法, 应用得当, 可收到事半功倍的效果。静载荷试验、动力触探试验和弯沉检测是检验强夯效果的三种主要方法。三种方法各有不同特点, 要注意相互配合使用。在进行质量检测时, 要注意以下几点:
l) 强夯前场地应进行地质勘探, 作为制定强夯方案和对比夯前、夯后的加固依据;必要时还可进行现场试验性强夯, 确定强夯施工的各项参数。
2) 强夯后的土体强度随夯击后间歇时间的增加而增加, 检验强夯效果的测试工作, 宜在强夯之后1～4周进行, 而不宜在强夯结束后立即测试工作, 否则测得的强度偏低。
3) 作好后期沉降观测记录。强夯处理完成后, 地基承载力满足设计要求, 但仍然要作好其上部构 (建) 筑物的沉降记录观测。
总之, 强夯法处理地基是否优越在于科学合理的施工方案和有效的质量控制措施, 应用得当, 就可收到事半功倍的效果。但对业主、设计、施工、监理也产生了更高的要求。只有不断的总结, 使之更加完善, 更加规范, 简便和易于操作, 才能产生更好的经济效益。
参考文献
[1]地基处理, 北京:中国建筑工业出版社, 1988.
[2]土力学地基基础, 北京清华大学出版社, 1998.
[3]强夯地基技术规范, 北京中国计划出版社, 1993.