地基强夯的施工技术
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【摘要】强夯法是法国Menard技术公司于60年代末年首创的一种地基加固方法，它通过一般10～40t的重锤和10～40m m的落距，对地基土施加很大的冲击能，在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。
【关键词】回填土；地基；建筑场地；强夯
1 工程概况
石家庄市桥西区污水处理厂二期工程，位于石家庄市中华南大街南端，五支渠以东，现桥西污水处理厂南侧。工程建设规模20×104m3/d，总变化系数1.3，瞬时峰值流量3.01m3/s。扩建完成后，桥西污水处理厂总规模将达到36×104m3/d。
根据初勘报告，该场地湿陷性黄土状土分布于地表下0～5.3m范围内，新近堆积黄土状粉质粘土、黄土状粉土、黄土状粉质粘土、粉土具湿陷性，湿陷性系数为0.000～0.059之间，具不均匀湿陷性。根据地勘报告提供的结论，判定本场地为非自重湿陷性场地。基础埋深2.5m情况下，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。
2 地基处理方法（强夯法）
本工程湿陷性黄土状土分布于地表下0～5.3m范围内，新近堆积黄土状粉质粘土、黄土状粉土、黄土状粉质粘土、粉土具湿陷性，湿陷性系数为0.000～0.059之间，具不均匀湿陷性。根据地勘报告提供的结论，本场地为非自重湿陷性场地。基础埋深2.5m情况下，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。本工程构筑物大部分都需进行强夯处理。强夯处理首先对提升泵房等深开挖工号、滤站及混合反应池、生物池进行处理，以便可以尽快进行此处的主体工程施工。
3 强夯施工方案
用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程作用要求，正确选用强夯参数，一般通过试验来确定以下强夯参数：
3.1 有效加固深度：有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。
3.2 单击夯击能：单击夯击能等于锤重×落距。
3.3 最佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。
3.4 夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，应同时满足下列条件：①夯坑周围地面不应发生过大隆起；②不因夯坑过深而发生起锤困难；③每击夯沉量不能过小，过小无加固作用。夯击次数也可参照夯坑周围土体隆起的情况予以确定，就是当夯坑的竖向压缩量最大，而周围土体的隆起最小时的夯击数。对于饱和细粒土，击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定，当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数，以后各遍击数也可按此确定。
3.5 夯击遍数：夯击遍数应根据地基土的性质确定，地基土渗透系数低，含水量高，需分3～4遍夯击，反之可分两遍夯击，最后再以低能量“搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。
3.6 间歇时间：所谓间歇时间，是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。Menard指出，一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业。
3.7 夯点布置和夯点间距：为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按等边三角形或正主形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，其具体放大范围，可根据构筑物类型和重要性等因素考虑确定。
4 强夯施工工艺
4.1 试验段施工
根据工程地质报告，在施工现场选取地质有代表性的试验段。
在试验段内进行详细的原位试验，取原状土样，以取得有关数据。
选取合适的一组或多组强夯试验参数，在试验段内进行试验性施工。
在最后一遍夯击完成一周之后，检验强夯加固效果，其项目大致与夯前试验相同。
进行强夯前后试验效果的对比分析，确定正式施工采用的强夯参数。当加固效果不能满足要求时可以补夯，或者改变强夯参数再作试验。
4.2 强夯法施工程序图（见图1）
4.3 正式施工
4.3.1 平整场地
清除地表土，用推土机平整、碾压，以利吊机作业。
4.3.2 设夯点位置
按夯点设计图进行测量放线，定出各夯击点位置，用白灰或小木桩标出，为保证两遍施夯位置准确，应在基坑外设置控制桩并加以保护。
4.3.3 吊机就位
机具设备进入工点，安装龙门架，试吊重锤，试验脱钩器开启情况；测定起锤高度，确定脱钩缆绳长度。
4.3.4 强夯
夯击就位，进行第一遍夯击（主夯）。夯机就位后，将夯锤按设计夯击能起吊至预定高度，脱钩下落，放下钓钩测量锤底倾斜度，当倾斜度大于30°时，应将夯坑填平后再进行夯击。
主夯夯击，每点夯击设计锤数或试验锤数。并做好详细记录。.移动位置，进行下一点夯击。直至完成第一遍夯击。
主夯完成以后，静置72小时，待孔隙水压力消失以后，推平夯坑，准备副夯。重新测量定位，按上述要点进行副夯施工。副夯每个点同样夯击设计锤数或试验锤数。夯完以后，间隔72小时，推平夯坑准备满夯。
满夯处理范围为包括进行主、副夯的全幅。满夯时，夯点彼此搭接1/4（锤底面积）。 夯后测量标高。静置7天以后进行效果检测。
夯坑若有积水，应排除以后才能推平夯坑。
图1 强夯法施工流程图
4.4 施工要点
4.4.1 首先须制定严格的安全管理措施，现场操作人员必须戴安全帽，并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作员、过往行人和车辆的安全。
4.4.2 对强夯机械进行编号，每台强夯机械必须持有监理组发放的《施工许可证》方可进行强夯施工。
4.4.3 除在强夯机械上挂《施工许可证》外，还必须挂有《机械操作主要人员》和《施工技术参数》两块醒目的牌子，进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗。
4.4.4 按设计要求进行夯点布置，夯点定位布置用钢尺按100%的频率丈量。
4.4.5 夯锤必须过磅称重。夯击能在强夯施工前必须检测，并满足设计要求。每夯击100次，用钢尺量一次夯锤落距。
4.4.6 必须及时排出夯坑内积水。
4.4.7 主、副、满夯的间隙时间要根据现场情况作必要的调整，但间隙时间必须满足72小时。需要调整间隙时间由现场监理工程师确定。
4.4.8 要认真做好强夯施工记录，记录要求清楚、真实。
4.4.9 在强夯区内的构造物必须在强夯完成后，才能进行构造物的施工。
4.5 基本要求及检测
强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行。以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。强夯加固的最后一道工序是对效果做出评价。可用轻便动力触探、旁压、标贯或探井取样作室内土工试验等方法对加固土层进行检测，取得各种数据，与夯前的原位测试相比较，同时进行载荷板试验，以测试地基承载力。
4.6 质量控制
4.6.1 为保证地基加固效果，雨季施工做好场地排水。
4.6.2 下雨前将已夯完的夯坑及时推平，防止夯坑积水。
4.6.3 起重机设防背杆缆绳，减轻起重机臂杆在夯锤落下时的晃动 反弹和避免机架倾覆。
4.6.4 起重机应支垫平稳，遇软弱地基须用长枕木或路基板支垫。
4.6.5 夯点中心位置用明显标志标出。
4.6.6 强夯施工应有组织，有顺序进行避免漏点。
4.6.7 夯锤落下后倾斜时，及时将夯坑填平。若倾斜超过 D/4 时（D 为夯锤直径），该击点无效，推平重夯。
4.6.8 施工前组织全体人员进行技术交底。
4.6.9 设专人负责现场质量检查，做好记录。
4.6.10 强夯施工应严格按确定的强夯参数施工。
5 结论
强夯法具有加固地基效果显著，适用土类广，设备简单，施工方便，节省材料，施工期短，施工文明和施工费用低等特点。在采用不适合耕地的低洼地经回填后作为建筑场地的情况下会得到较为广泛的应用。
参考文献
[1]JGJ79-2002．建筑地基处理技术规范[S]
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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