探究強(qiáng)夯法地基處理的設(shè)計(jì)及其檢測(cè)

廣東省有色金屬工業(yè)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站 廣州 510000

摘要：強(qiáng)夯法是指為了提高地基的承載力，使用重錘從一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。同時(shí)也成為動(dòng)力固結(jié)法。所采用的起吊設(shè)備一般為10～25噸的重錘。在10～25米的高空十重錘自由下落，依靠其強(qiáng)大的沖擊波作用將土層夯實(shí)。本文將對(duì)強(qiáng)夯法地基處理設(shè)計(jì)、檢測(cè)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，并對(duì)各種土地夯實(shí)后的檢測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述。并依此確定建筑規(guī)模及建筑類型。

關(guān)鍵詞：地基處理；強(qiáng)夯法；檢測(cè)；設(shè)計(jì)

1.引言

目前，強(qiáng)夯法地基處理的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)，二是強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)。而對(duì)這兩種方法的使用則根據(jù)具體情況而定。強(qiáng)夯法依靠強(qiáng)大的沖擊和振動(dòng)能量使得地基土層中出現(xiàn)很大的沖擊波和的動(dòng)應(yīng)力，從根本上提高了土層的強(qiáng)韌度、并充分降低其壓縮性、達(dá)到了改善土層的振動(dòng)液化條件、以及消除濕陷性土層的濕陷性等不足。從而提高土層的均勻強(qiáng)度。多次實(shí)踐施工證明，強(qiáng)夯法地基處理不僅適用于處理碎石土、砂泥土、飽和度較低的粉土以及粘性土、濕陷性黃土。還適合雜填土以及素填土等土層類型的地基。在施工的過(guò)程中也要根據(jù)土層類型采取不同的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于高飽和度的粉土與粘性土等地基，一般采用將石塊、碎石、較大顆粒物等雜物填回夯坑的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在將這些物體進(jìn)行強(qiáng)夯置換的時(shí)候，應(yīng)從多方面測(cè)試其可行性。確保地基穩(wěn)定以及工程的質(zhì)量高度。在對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯施工之前。應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)或附近具有代表性的場(chǎng)地上選取幾個(gè)試驗(yàn)地，并檢測(cè)其地質(zhì)的復(fù)雜程度。并確定建筑類型以及建筑規(guī)模。

2.強(qiáng)夯設(shè)計(jì)

2.1夯實(shí)強(qiáng)度及頻率

在強(qiáng)夯的單位夯擊能量時(shí)，應(yīng)充分的根據(jù)地基土層類型、地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型以及土層荷載大小和要求處理的深度等眾多因素進(jìn)行綜合考慮，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況而定。在對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯法施工時(shí)，夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，應(yīng)該按照現(xiàn)場(chǎng)試夯所得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，與此同時(shí)還應(yīng)滿足以下條件：首先，最后兩擊的平均夯沉量應(yīng)不大于60mm。其次，單擊夯擊能量最大不超過(guò)100mm。最后，應(yīng)注意在夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起，并且不能因夯坑過(guò)深而影響起錘。在夯擊時(shí)夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土層的性質(zhì)確定，一般來(lái)說(shuō)，夯擊次數(shù)可為2～4遍，并且在最后時(shí)刻往往再以低能量普夯2遍，其目的是對(duì)松動(dòng)的表層土進(jìn)行夯實(shí)。一般情況下對(duì)于滲透性比較弱的粒土，必要時(shí)夯擊次數(shù)可酌情增加。應(yīng)該注意的是在兩遍的夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。間隔時(shí)間則決定于土層中水分蒸發(fā)的程度、土層間隙。當(dāng)缺少實(shí)際參考資料時(shí)，還可依照土層的滲透性確定。按照測(cè)試結(jié)果，對(duì)于滲透性較差的粘性土地基的間隔時(shí)間應(yīng)控制在2～4周內(nèi)，而對(duì)于滲透性較好的地基土可進(jìn)行持續(xù)性夯擊。

2.2夯點(diǎn)的確定

在夯擊過(guò)程中對(duì)于夯擊點(diǎn)位置的確定要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型確定，并采用等邊三角形、正方形進(jìn)行布置。在此過(guò)程中，第二次夯擊點(diǎn)的間距可取與第一次相同，也可適當(dāng)減小。在處理深度較大或者夯實(shí)能量較大的工程時(shí)，第一遍的夯實(shí)點(diǎn)間距應(yīng)適當(dāng)增大。強(qiáng)夯處理的范圍也應(yīng)大于建筑物本身的基礎(chǔ)范圍。各個(gè)位置超出基礎(chǔ)處緣的長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)計(jì)為深度的一半以上。并不應(yīng)小于3m。再根據(jù)初步確定的強(qiáng)夯參數(shù)的基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)出強(qiáng)夯測(cè)試方案，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試。確保其可用。還應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件的土層，等待夯結(jié)束幾周后，再次對(duì)試夯場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，測(cè)試強(qiáng)夯效果，并作出相應(yīng)記錄，從而確定工程將要采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。

2.3地層土含水量

根據(jù)相關(guān)的現(xiàn)行規(guī)定，當(dāng)出現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)地表層土軟弱或地下水位較高的情況、或夯坑底積水影響施工正常運(yùn)作時(shí)，須采用人工降低地下水位的方法，具體做法便是使用人力將坑內(nèi)的積水排除，或者鋪填一定厚度的松散性材料，從而使得地下水位低于坑底面以下2m。避免影響施工。另一方面，地基土層含水量對(duì)強(qiáng)夯的影響及其很大，尤其是在雨季工期緊的情況下表現(xiàn)的尤為明顯。充分體現(xiàn)在強(qiáng)夯夯擊次數(shù)增多，夯坑加深，收錘困難，甚至施工效率低之上。在這種情況下強(qiáng)夯效果特別差，將大大的影響施工的質(zhì)量，延長(zhǎng)工期，造成工程造價(jià)的增加。甚至經(jīng)過(guò)檢測(cè)夯后地層比夯前還要差。在這種情況下，必須采用人工排水的方法，通過(guò)開(kāi)挖積水坑或積水井的方法將積水排干，再進(jìn)行強(qiáng)夯施工。從而提高強(qiáng)夯效率。通過(guò)這種排水的方法，強(qiáng)夯加固效果和效率明顯得到改善。

2.4強(qiáng)夯置換設(shè)計(jì)法

強(qiáng)夯置換處理范圍以及試夯方案的確定一般步驟與普通強(qiáng)夯法無(wú)異。但在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)則要根據(jù)具體情況而定。一般情況下，在夯后檢測(cè)項(xiàng)目中普通強(qiáng)夯法主要側(cè)重于現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，目的是檢測(cè)地基承載力和變形模量外。應(yīng)采用超重型或重型動(dòng)力觸探的方法進(jìn)行夯實(shí)。但強(qiáng)夯置換法的側(cè)重點(diǎn)主要在于檢查置換墩著底情況以及承載力與密度隨深度的變化情況。在這種夯實(shí)設(shè)計(jì)中，地質(zhì)雷達(dá)也可以用來(lái)檢測(cè)置換墩的深度、直徑等參數(shù)。甚至在條件許可時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖，并在視覺(jué)上對(duì)置換墩著底情況以及置換墩形狀、尺寸等進(jìn)行相應(yīng)的檢查。在檢查無(wú)誤的情況下應(yīng)在墩頂鋪設(shè)一層厚度不小于60cm的壓實(shí)墊層，確保其穩(wěn)定性與安全性，墊層材料最好與墩體相同粒。而在對(duì)軟弱粘性土地基的夯實(shí)時(shí)應(yīng)只考慮墩體強(qiáng)韌度，忽略墩間土的作用大大的增加其承載力特征值。并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單墩平板荷載試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。

3.強(qiáng)夯施工

在對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)，重錘一般情況下可取100～200kN。重錘底面設(shè)計(jì)形式可采用圓形或矩形。錘底面積適當(dāng)增大，并按土的性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，錘底靜壓力值一般設(shè)定為20～40kPa，在施工過(guò)程中對(duì)于細(xì)顆粒土錘底靜壓力一般取小值。對(duì)錘底設(shè)計(jì)時(shí)底面應(yīng)該對(duì)稱設(shè)若干個(gè)排氣孔，孔徑適宜設(shè)計(jì)為200～300mm。另一方面強(qiáng)夯施工還應(yīng)采用帶自動(dòng)脫鉤裝置的起重機(jī)甚至其它專用設(shè)備。保證重錘的自由下落和起降，在采用履帶式起重機(jī)時(shí)宜在起重機(jī)臂桿末尾設(shè)置輔助力架，利用杠桿的原理節(jié)省能量。在起降過(guò)程中還要采取其它安全措施，放置在起飛過(guò)程中重錘跌落或者落錘時(shí)機(jī)架傾覆。避免造成人員的傷亡。在雨天施工時(shí)一般會(huì)遇到水位較高的情況。應(yīng)對(duì)場(chǎng)地積水應(yīng)及時(shí)排除。確保施工正常進(jìn)行。

4.強(qiáng)夯質(zhì)量檢測(cè)

4.1常見(jiàn)的檢測(cè)方法

由于強(qiáng)夯法地基性質(zhì)存在很大的差異，并且沒(méi)有相關(guān)的指標(biāo)對(duì)其詳細(xì)定義，也沒(méi)有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式作為指導(dǎo)，因此，在的地基檢測(cè)中，一般可根據(jù)兩個(gè)步驟進(jìn)行：首先，率先進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探以及圓錐動(dòng)力觸探等原位檢測(cè)方式的對(duì)比試驗(yàn)，在此對(duì)比的基礎(chǔ)之上建立檢測(cè)對(duì)象的壓縮性、周期性、承載力及其他相應(yīng)指標(biāo)，充分利用得出的這些指標(biāo)與原位檢測(cè)指標(biāo)之間的相互關(guān)系。其次，利用這種相關(guān)的關(guān)系，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的具體情況給出具體的指標(biāo)。從而判斷出地基的承載力和壓縮性及其他力學(xué)性質(zhì)。為后期的夯實(shí)施工奠定基礎(chǔ)。

4.2強(qiáng)夯地基檢測(cè)體系的應(yīng)用

隨著強(qiáng)夯法的普及和廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)之上的相關(guān)新技術(shù)也應(yīng)用而生。并逐漸形成了以原位測(cè)試為主要內(nèi)容的強(qiáng)夯地基檢測(cè)體系，一般意義上的強(qiáng)夯地基檢測(cè)體系指先采用載荷試驗(yàn)獲得表層的地基得承載力和變形模量，繼而采用連續(xù)的圓錐動(dòng)力觸探，由此得到地層密實(shí)度的方法。同時(shí)輔以少量的靜載試驗(yàn)、鉆探取樣分析和標(biāo)貫試驗(yàn)等對(duì)其強(qiáng)夯，該方法已逐步成熟，被廣泛的應(yīng)用到地基的夯實(shí)檢測(cè)中。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)地基強(qiáng)夯質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的幾種方法都具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，這迫切需要我們?nèi)￠L(zhǎng)補(bǔ)短，并結(jié)合各檢測(cè)方法的特點(diǎn)來(lái)完善強(qiáng)夯法地基處理檢測(cè)方法，從而有效的提高強(qiáng)夯法的地基加固效果。還希望更多相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士投身到該項(xiàng)研究中，為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐵宏.全國(guó)重大工程項(xiàng)目地基處理實(shí)錄[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1992.

[3]水偉厚.沖擊應(yīng)力與10000kN·m高能級(jí)強(qiáng)夯系列試驗(yàn)研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2003.