淺析強夯法處理濕陷性黃土地基施工工藝

王　浩　魏　磊

【摘 要】為了提高地基承載力和降低土層壓縮性,可以采取強夯法處理濕陷性黃土地基的方法。該方法施工方便、快速有效、節(jié)約投資,根據(jù)夯擊類型不同,強夯法處理地基與樁基相比可節(jié)省投資50%以上。因此,此方法是我國目前最為常用和最為經(jīng)濟的深層地基處理方法之一。在處理濕陷性黃土地基之中應(yīng)根據(jù)實際情況分析影響因素,確定合適設(shè)備,制定切實可行的施工方案,從而達到質(zhì)量要求。

【關(guān)鍵詞】強夯法濕陷性黃土地基 影響因素 施工工藝

一、黃土夯實影響因素分析

1.含水量對強夯的影響

含水量是土的基本物理性質(zhì)指標之一,含水量的變化會直接影響土的強度。濕陷性黃土地基中的天然含水量比較小,相對加固飽和土地基而言,強夯過程中一般不會出現(xiàn)孔隙水擴散,這更加有利于強夯法的施工。

2.夯擊過程中孔隙比對地基的影響

強夯加固濕陷性黃土地基是黃土在動力作用下由大孔、松散狀態(tài)變?yōu)槊軐崰顟B(tài)的過程?？紫侗仁敲枋鼋Y(jié)構(gòu)性變化的一個重要參數(shù),濕陷性黃土地基中的天然含水量比較小,在巨大的夯擊能作用下土顆粒和孔隙空間性增加,孔隙比減小。但實踐證明,無論怎樣選擇夯擊參數(shù),強夯也不可能將土中的氣體和水全部排出,其夯實變形主要是由于土質(zhì)孔隙中氣相被排出,土顆粒相對移動,重新排列而引起的。經(jīng)強夯處理后,土質(zhì)達到密實狀態(tài),孔隙體積可減少約60%。這時土質(zhì)中含水量沒有發(fā)生變化,但是飽和度卻不斷增加。

3.夯錘的形狀

經(jīng)過實踐證明,不同土質(zhì)不同地層結(jié)構(gòu),均采用相同的錘形是很難取得理想的夯實效果的。大多數(shù)夯錘都是平底,其錘底靜壓力在25-40kPa之間。

4.對強夯機的設(shè)備性能要求

強夯法施工和強夯機是緊密聯(lián)系在一起的,強夯機的設(shè)備性能有如下要求:強夯機應(yīng)具有較高的工作級別,并應(yīng)具備較強的地形適應(yīng)能力和較高的作業(yè)穩(wěn)定性;起升卷揚機構(gòu)的卷筒應(yīng)具有寬幅大容量、高彈出力性能和高制動能力;發(fā)動機功率應(yīng)有充足的儲備,行走機構(gòu)能適應(yīng)泥濘和沉陷地面的行走和轉(zhuǎn)向。

二、強夯法處理濕陷性黃土路基施工工藝

1.施工準備

強夯施工前,應(yīng)查明場地內(nèi)范圍的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標高等,并采取必要的措施,以免對原有構(gòu)筑物造成破壞。在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū),進行試夯或試驗性施工。初步確定強夯參數(shù),提出強夯試驗方案,進行現(xiàn)場試夯。在試夯過程中加強監(jiān)測,及時調(diào)整,編寫施工組織設(shè)計,經(jīng)駐地監(jiān)理組審查,報總監(jiān)代表審批同意方可施工。

2.夯點布置與強夯

夯點布置是否合理對于夯實效果也有直接影響。夯點一般布置成正三角形或正方形,這樣布置比較規(guī)整,也便于強夯施工。由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴散作用,強夯處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍,其具體放大范圍,可根據(jù)構(gòu)筑物類型和重要性等因素考慮確定。夯點間距可根據(jù)所要求加固的地基土性質(zhì)和要求處理深度而定。夯點間距一般取1.5-2.5倍的夯錘直徑。每4000mm²工作面為一個施工單位。夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定,地基土滲透系數(shù)低,含水量高,需分3-4遍夯擊,反之可分兩遍夯擊,最后再以低能量“搭夯”一遍,其目的是將松動的表層土夯實。強夯一般分三遍施工。第一、二遍為間隔跳夯方式施工,錘中心間距為1.5d-2.5d,此處選錘中心問題(即夯位中心距)為3m,以3m×3m方格網(wǎng)定位,每3m×3m方格網(wǎng)為一夯位,每個夯位連夯,夯點的夯擊次數(shù)可以結(jié)合公式:N=(EL2)/(MH)(夯點為方格布置,間距L)計算取值。也可按現(xiàn)場夯擊得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定。夯擊結(jié)束后檢查夯沉量,最后兩擊平均夯沉量不得超過5cm,否則加擊。對于飽和細粒土,擊數(shù)可根據(jù)孔隙水壓力的增長和消散來決定,當被加固的土層將發(fā)生液化時的擊數(shù)即為該遍擊數(shù),以后各遍擊數(shù)也可按此確定。第三遍采用低能量滿面拍夯,將場地表層松土夯實,夯位中心距1.5m。

3.間歇時間

所謂間歇時間,指相鄰夯擊兩遍之間的間歇時間。間歇時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間,對于滲透性較差的粘性土地基的間歇時間,應(yīng)不少于3周;對于滲透性好的地基土,第二遍夯位施夯時間,與其相鄰的第一遍夯后應(yīng)施夯時間間隔不得少于4天,每個夯區(qū)的第三遍拍夯必須在該夯區(qū)第二遍施夯完畢四天后進行。

4.強夯法的施工管理

夯位要按設(shè)計圖要求編制夯點編號圖,編號圖要清晰、規(guī)范、科學。夯點定位布置用鋼尺按100%的頻率丈量;施工單位要對強夯機械進行編號,夯錘必須過磅稱重,每臺強夯機械必須持有監(jiān)理組發(fā)放的《施工許可證》方可進行強夯施工;制定嚴格的安全管理措施,進行機械操作的主要人員必須掛牌上崗;用水準儀測量墊層鋪設(shè)前、后的對應(yīng)測點標高,初步確定墊層厚度,每20米一個斷面,每個斷面5個規(guī)定測點,再按每斷面挖1處探坑,進一步確定墊層厚度;主、副、滿夯的間隙時間要根據(jù)現(xiàn)場情況作必要的調(diào)整,但間隙時間必須滿足72小時;施工人員要認真做好強夯施工記錄,記錄要求清楚、真實;路基基底處理應(yīng)按設(shè)計要求和黃土的濕陷類型進行施工同時作好兩側(cè)的施工排水、防水措施。在施工現(xiàn)場均應(yīng)設(shè)置專職施工質(zhì)檢人員和施工安全人員,負責指導(dǎo)、檢查和監(jiān)督施工現(xiàn)場的質(zhì)量、安全操作和施工安全措施。對于產(chǎn)生的噪音與振動波對周圍的建筑物和居民將造成一定的影響,一般采用隔震溝進行消除。

三、強夯法施工的優(yōu)點和效果

強夯法施工相比較其他施工方法具有自己的優(yōu)點,如:施工設(shè)備、工藝簡單,僅用一臺起重機和重錘即可施工等。夯后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,同時可防止地震區(qū)砂土液化,和消除或降低大孔土的濕陷等級。工效高、施工速度快,每臺設(shè)備每月可處理地基面積5000-10000m2,比樁基可加快工期1-2倍。節(jié)約投資,根據(jù)夯擊類型不同,強夯法處理地基與樁基相比可節(jié)省投資50%以上。

四、結(jié)束語

用強夯法處理濕陷性黃土路基其本身具有施工工藝、設(shè)備簡單,易操作和控制,工程造價低等諸多優(yōu)點,是目前常用的一種地基處理方法,但其本身也有它的局限性和不足點,有待于我們?nèi)蘸蟛粩嗟母倪M和創(chuàng)新,使其更廣泛的應(yīng)用于我們的工程施工過程中,更好的為服務(wù)于工程建設(shè)工作。

參考文獻:

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002).

[2]徐至鈞.強夯和強夯置換法加固地基.機械工程出版社,2004.

[3]劉玉卓.公路工程軟基處理.人民交通出版社,2002.

[4]葉書林.地基處理.中國建筑工業(yè)出版社,2004.