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強夯施工方案
發布時間:2013-12-31 丨 閱讀次數:858 丨 文章來源:admin

 

什麽叫強夯? 強夯法即強力夯實法,又稱動力固結法。是利用大型履帶式起重機將8-40噸的重錘從6-40米高度自由落下,對土進行強力夯實。適用於人工填土、濕陷土、黃土。
強夯施工的一般規定
    1、 強夯法適用於處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對高飽和度的粉土與黏性土等地基,當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時,應通過現場試驗確定其適用性。
    2、 強夯施工前,應在施工現場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區,進行試夯或試驗性施工。試驗區數量應根據建築場地複雜程度、建設規模及建築類型確定。

強夯設計基本參數
    1、強夯法的有效加固深度應根據現場試夯或當地經驗確定。在缺少試驗資料或經驗時可按下表預估。

    單擊夯擊能(KN·m) 碎石土、砂土等 粉土、黏性土、濕陷性黃土等
  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:強夯法的有效加固深度應從起夯麵算起。
    2、 強夯的單位夯擊能量,應根據地基土類別、結構類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮,並通過現場試夯確定。在一般情況下,對於粗顆粒土可取1000~3000KN·m/m2;細顆粒土可取1500~4000KN·m/m2。
    3、 夯點的夯擊次數,應按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關係曲線確定,且應同時滿足下列條件:
     A.最後兩擊的平均夯沉量不大於50mm,當單擊夯擊能量較大時不大於100mm。
     B. 夯坑周圍地麵不應發生過大的隆起。
     C. 不因夯坑過深而發生起錘困難。
    4、 夯擊遍數應根據地基土的性質確定,一般情況下,可采用2~3遍,最後再以低能量夯擊一遍。對於滲透性弱的細粒土,必要時夯擊遍數可適當增加。
    5、 兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔。間隔時間取決於土中超靜孔隙水壓力的消散時間。當缺少實測資料時,可根據低級土的滲透性確定,對於滲透性較差的黏性土地基的間隔時間,應不少於3~4周;對於滲透性好的地基土可連續夯擊。
    6、 夯擊點位置可根據建築結構類型,采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點間距可取5~9m,以後各遍夯擊點間距可與第一遍相同,也可適當減小。對於處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程,第一遍夯擊點間距宜適當增大。
    7、 強夯處理範圍應大於建築物基礎範圍。每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2至2/3。並不宜小於3m。
    8、 根據初步確定的強夯參數,提出強夯試驗方案,進行現場試夯。應根據不同土質條件待試夯結束一置數周後,對試夯場地進行測試,並與夯前測試數據進行對比,檢驗強夯效果,確定工程采用的各項強夯參數。
 
強夯施工流程
    1、 一般情況下夯錘重可取10~20t。其底麵形式宜采用圓形。錘底麵積宜按土的性質確定,錘底靜壓力值可取25~40kPa,對於細顆粒土錘底靜壓力宜取小值。錘的底麵宜對稱設若幹個與其頂麵貫通的排氣孔,孔徑可取250~300mm。
    2、 強夯施工宜采用帶自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其它專用設備。采用履帶式起重機時,可在臂杆端部設置輔助門架,或采取其它安全措施,防止落錘時機架傾覆。
    3、 當地下水位較高,夯坑底積水影響施工時,宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的鬆散性材料。夯坑內或場地積水應及時排除。
    4、 強夯施工前,應查明場地內範圍的地下構築物和各種地下管線的位置及標高等,並采取必要的措施,以免因強夯施工而造成破壞。
    5、 當強夯施工所產生的振動,對鄰近建築物或設備產生產生有害的影響時,應采取防振或隔振措施。
    6、強夯施工可按下列步驟進行:
     1) 清理並平整施工場地;
     2) 標出第一遍夯點位置,並測量場地高程;
     3) 起重機就位,使夯錘對準夯點位置;
     4) 測量夯前錘頂高程;
     5) 將夯錘起吊到預定高度,待夯錘脫鉤自由下落後,放下吊鉤,測量錘頂高程,若發現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時,應及時將坑底整平;
     6) 按設計規定的夯擊次數及控製標準,完成一個夯點的夯擊;
重複步驟3)至6),完成第一遍全部夯點的夯擊;
     7) 用推土機將夯坑填平,並測量場地高程;
     8) 在規定的時間間隔後,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數,最後用低能量滿夯,將場地表層鬆土夯實,並測量夯後場地高程。
    7、強夯施工過程中應有專人負責下列監測工作:
     1)開夯前應檢查夯錘重和落距,以確保單擊夯擊能量符合設計要求;
     2)在每遍夯擊前,應對夯點放線進行複核,夯完後檢查夯坑位置,發現偏差和漏夯應及時糾正;
     3)按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數和夯沉量。
    8、施工過程中應對各項參數及施工情況進行詳細記錄。
 
質量檢驗
    1、檢查強夯施工過程中的各項測試數據和施工記錄,不符合設計要求時應補夯和采取其它有效措施。
    2、強夯施工結束後應間隔一定時間方能對地基質量進行檢驗。對於碎石土和砂土地基,其間隔可取1~2周;低飽和度的粉土和黏性土地基可取2~4周。
    3、質量檢驗的方法,宜根據土性選用原位測試和室內土工試驗。對於一般工程應采取兩種或兩種以上的方法進行檢驗;對於重要工程項目應增加檢驗項目,也可做現場大壓板載荷試驗。
    4、質量檢驗的數量,應根據場地複雜程度和建築的重要性確定。對於簡單場地上的一般建築物,每個建築物地基的檢驗點不應少於3處;對於複雜場地或重要建築物地基應增加檢驗點數。檢驗深度應不小於設計處理的深度。
 
強夯法在濕陷性黃土地基中的應用探討
    強夯法處理地基是20世紀60年代由法國Menard技術公司首先創用的,這種方法是將很重的錘(一般為100~400kN)從高處自由落下(落距一般為6~40m)給地基以衝擊力和振動,從而提高地基土的強度並降低其壓縮性。此法最初僅用於加固砂土和碎石土地基。經過十幾年的應用與發展,它已適用於加固從礫石到黏性土的各類地基土,這主要是由於施工方法的改進和排水條件的改善,強夯法由於具有效果顯著、設備簡單、施工方便、適用範圍廣、經濟易行和節省材料等優點,很快傳播到世界各地。
    黃土作為形成地表覆蓋層的次生物質,其分布相當廣泛。在我國黃土覆蓋麵積多達60萬km2,占國土麵積的6%以上,其中西北黃土高原是我國濕陷性黃土最集中的地區。因此,對濕陷性黃土的處理以及技術、經濟上的探討,是一個既現實而又迫切需要解決的問題,強夯法處理濕陷性黃土地基技術在建設中大量運用並取得巨大的成就。
    1 強夯加固濕陷性黃土的作用機理
      黃土是由沙礫、粗粉粒、大孔隙膠結構組成,黃土濕陷性是由於水和外力的作用產生的顯著附加下沉。強夯是將大噸位重錘起吊到一定高度後自由落下,在極短時間內對地基土體施加一個巨大的衝擊能量,反複衝擊及其產生的壓縮波、剪切波和瑞利波,使土體受到瞬間的加荷(受壓)、卸荷(受拉)及剪切的反複作用,土中孔隙壓縮,同時土體周圍產生裂隙,孔隙水順利排出,土體迅速固結,使土粒原有的接觸形式破壞而產生位移,變為新的較為穩定的接觸形式,從而達到增加土體密度、提高強度的目的。
    2 強夯施工步驟
     2.1 認真調查,確保強夯場地範圍內的地下無構築物。清除地表土,清除範圍為路基坡腳外2~3m。整平後在場地上標出第一遍夯點的位置,點位偏差控製在±20cm範圍內,並測量場地高程。
     2.2 起重機就位,使夯錘對準夯點位置,測量夯前錘頂高程。
     2.3 將夯錘起吊到預定高度,待夯錘脫鉤自由下落後,放下吊鉤,測量錘頂高程。若發現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時,及時將坑底整平。
     2.4 重複2.3,完成一個夯點的夯擊,即每個夯點夯6擊。除滿足最後2擊平均夯沉量不大於50mm外,還要求總夯沉量不小於試夯總夯沉量的90%。
     2.5 換夯點,重複2.2至2.4,直到完成第1遍全部夯點的夯擊。用推土機將夯坑填平,並測量場地高程。
     2.6 在規定的間隔時間後,按上述步驟逐次完成第2,3,4遍夯擊。
     2.7 選用錘質量為3t、落距為6m進行低能量滿夯2遍,將場地表層鬆土夯實,要求後一遍與前一遍錯開半夯;最後測量夯後場地高程。
     2.8 灰土封閉。在基底地麵鋪設一層0.20m厚2:8灰土。施工時,石灰撒入土中,不灑水進行初拌,拌勻後應悶料8~12h,再進行灑水複拌,拌勻後即整平、壓實;待強度檢測合格後在灰土墊層上鋪設一層防滲複合土工膜。
     2.9 邊坡加固。路基麵下0.60m處鋪設雙向精編土工格柵,土工格柵每層垂直間距為0.50m,最上兩層沿平麵鋪通,其餘各層深入路堤邊坡寬度2.50m,格柵距邊坡線的距離不小於0.10m,土工格柵對應伸長率為10%時,縱橫向抗拉強度不小於25kN/m。坡麵液壓噴播植草防護。
    3 強夯施工監測
     強夯施工除了嚴格遵照施工步驟進行外,還派有專人負責施工過程中的監測工作。
     3.1 夯錘使用過久往往因底麵磨損而使質量減小,落距未要求情況在施工中也常發生,這些都將影響單擊夯擊能,因此,開夯前必須檢查夯錘質量和落距。
     3.2 強夯施工中夯點放線錯誤情況常有發生,因此,在每遍夯擊前,對夯點放線進行複核,夯完後檢查夯坑位置,發現偏差或漏夯及時糾正。
     3.3 由於強夯施工的特殊性,各項參數和施工步驟在施工結束後往往很難進行檢查。在施工過程中,認真記錄每個夯點的夯擊次數和每擊的夯沉量等施工情況。
    4 施工注意事項
     4.1 現場試夯確定最佳夯擊次數時,除最後2擊平均夯沉量滿足要求外,夯坑周圍不應發生大的隆起。
     4.2 當原地麵含水量較大時,夯擊前在該段落鋪墊10~20cm厚的碎石。
     4.3 強夯不宜在冬季施工。
     4.4 加強強夯安全措施,確保施工人員安全。
    5 強夯法處理濕陷性黃土的幾點體會
     5.1 強夯法和換土法、灰土擠密樁、灰土井樁、灌注樁比較,有其獨特的優點,尤其適於土質結構不均勻、土質情況差異的地基,更安全可靠。更重要的是強夯法處理濕陷性黃土地基是最經濟、最有效、速度快的一種方法。
     5.2 對地基持力層為粉質黏土,飽和度大於60%,含水量大於塑限含水量3%,按規定不宜采用強夯時,認為采取如下處理措施,可進行強夯法施工。根據土質情況,進行人工成孔,做直徑為300m的3:7或2:8灰土柱,灰為生石灰,土的幹容重為1.60~1.70g/cm3左右,樁孔的深度為夯實厚度的1.20~1.50倍,樁孔的布置為三角形或梅花形,間距由計算而定(使其含水量降至17%的最佳含水量),人工填實即可。然後再進行強夯施工,可達到理想的效果。
     5.3 強夯法在處理多層建築軟弱地基時在國內已取得不少經驗,但對高層建築尚未統一認識。
     5.4 強夯法適合於連片開發的建築群,應統一施工,不宜同時使用幾種方法進行穿插施工,若同時使用,互相影響較大。采用強夯法施工,要求在作小區詳細規劃的豎向設計時,必須考慮強夯的夯沉量影響,因為強夯後場地標高(自然地勢)有所降低。
     5.5 由於強夯法在施工過程中,重錘下落時(約隔3min)要產生持續0.50~1s的地基振動。這種震波對鄰近一定範圍內的建築物是沒有損傷的。但其產生的噪音對附近居民有一定的影響,以適於建設現場的公害控製值75dB作為標準時,那麽施工地點應離開住宅50m以外為宜。
    6 結語
     強夯法不僅能提高地基土的強度,降低其壓縮性,還能改善抗振動液化的能力和消除土的濕陷性,因此它不僅適用於處理碎石土、砂土、粉土、黏性土、雜填土和素填土地基,還常用於處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基[1]。

強夯施工的特點
     其特點是:可使用工地常備簡單設備;施工工藝、操作簡單;適用土質範圍廣,加固效果顯著,可取得較高的承載力,一般地基強度可提高2~5倍;壓縮性可降低2~10倍,加固影響深度可達6~10m;工效高,施工速度快(一般設備每月可加固5000~10000m地基),較換上回填和樁基可縮短工期一半;節省加固原材料;施工費用低,節省投資,比換土回填節省50%費用,與預製樁加固地基相比,可節省投資 50%~70%等。
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