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强夯法 地基基础

来源:宁夏天力基础工程有限公司 作者:匿名 发布:2013-11-02 修改:2015-11-18 隶属:技术交流 点击:1868  

 

   强夯法是地基处理方法之一,它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土,湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法,适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场实验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。

  这种方法是将重锤(一般为80~400KN)提升到高处(一般为6~40M)自由落下,给地基以强烈的冲击力和振动,使土体结构破坏,孔隙压缩,土体局部液化,通过裂缝排出孔隙水和气体,地基土在新的状况下固结,从而提高承载能力,并降低其压缩性。强夯法施工简便,效果显著。2003年,我们在宜昌兴山县公安局看守所-监室工程施工中对高填土下卧可液化土层地基采用强夯处理,取得良好的技术经济效果,深受建设方和有关专家们的好评。

  一、 工程概况及地质条件

  宜昌兴山县公安局看守所监室、位于兴山县新县城古夫镇北侧古洞口小区,南与电业公司住宅楼毗邻。建筑面积2800平方米,基础全部坐落在高填土上,填土厚度3M-6M。填筑材料为碎石,砂,卵石和少量崩坡积含碎石粉质粘土等。由于该工程位于6度地震区的高填土上,并且下卧可液化土层,必须对地基进行加固处理。

  二、确定地基处理方案

  根据该工程的地质条件,我们进行了多个方案比较:

  1、沉管灌注桩基础,采用桩基技术可保证,但基础不仅耗费大量建筑材料,而且工期长,工程造价高。另外不可预见的打桩时会遇大的石块,这样施工就更难了。很难保证施工中桩的质量。

  2、挖孔桩:考虑到该地基填土厚度只有3M-6M,加之拟建建筑物只有二~三层,荷载小,所以采用人工挖孔桩。既不能满足挖孔桩构造要求,又增加了造价,延长了工期,这样的方案不可取。

  3、强夯法:地基加固效果显著,使用设备简单,施工方便,速度快,投资省,既可提高地基的承载力,又能增强抗液化稳定性。

  经上述方案对比研究后,确定采用强夯法对地基加固,然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。

  三、强夯法施工

  (一)强夯设备

  采用15T履带式起重机作为提升机具。夯锤重120KN,以20MM厚的钢板为底,底面积1.8×1.8M,外包高0.96M。厚10MM钢板,内设多层锚固钢筋并满浇C28混凝土,锤底到锤面埋有5根ф100MM的通气管,以降低夯击的气垫作用,锤顶采刚性吊环,使用吊钩得以迅速而方便的挂上。自动脱钩装置由船用脱钩装置改变而来,开钩拉绳一端系在脱钩装置的把柄上,另一端穿过焊在吊车大钩侧板上的转向滑轮,然后固定在吊车起重臂底部的轴上,当夯锤起吊到预定高度时,开钩拉绳即张紧而拉开脱钩装置的锁卡,使夯锤脱钩下落。

  (二)参数试验

  根据经验公式H=a M·h/10 ,取a为0.7,(a根据土质情况选定),选定锤重M为100KN,落距h为10M,单击夯击能为1000KN·M。为判定强夯效果并确定夯击参数,在现场进行了强夯试验,将施工场地划分为2个试夯区,每试区6个试夯点,详细记录每击的地基下沉量及地面变异,每连击2次后进行静力触探,记录各层地基承载力提高情况,各试点夯击完成后进行钻探及静力触探,取得夯击后的有关数据。

  (三)施工概况

  1、夯击参数和夯点布置。依照试验所得数据,确定施工中每个夯击点夯击8次,夯击3遍,前2遍夯击点按上部结构的墙柱位置进行布置,尽量使夯击坑成为基础的基坑,夯击点中距为6、4.5、3.3 M,后一遍落距为3M,每点夯击4次进行“搭夯”。

  2、施工准备。对施工现场做好三通一平后,按照夯点平面,布置图进行定位放线,准确标出夯点的位置,并设置了四个水准点,以便施工中测量夯击沉降量,拟定夯击施工顺序。

  3、施工操作。施工按拟定的夯击顺序逐点进行。每点夯击程序为:起重机就位→夯锤对准夯点位置→将夯锤起吊至预定高度→拉开脱钩装置锁卡夯锤自由落下,这样循环多次,直至完成夯击次数,夯击时注意保持落锤平稳,夯位准确,当夯锤气孔被土堵塞时,及时进行清理,以免影响夯击效果。前两遍全部夯击完毕后,用推土机将周围的土填平夯坑,再进行低能级搭夯,将场地表层松土夯实。施工中,为防止吊车臂杆在较大仰角时因突然释重而后倾,在臂杆顶端加了两根钢绳系在停放前面的推土机上,行动也比较方便。

  4、质量与效果检验。施工中现场监测人员着重检测夯点位置、锤重、落距夯击击数、每击沉降量等关键项目,并详细记录每点的夯击情况。夯击完成后,对地表面的下沉量作了测定,并进行静力触探,旁压试验,标准贯入试验,确定加固后地基承载力和抗液化性能。

  四、强夯效果

  据观测,强夯后地基平均下沉0.55M,夯击点周围没有隆起现象,在夯击截面2M范围内,标高都有下降。通过现场测试,地基承载力提高1-2倍,有效影响深度达7M左右,改善了地基的抗液化性能。经比较,采用强夯法比桩基节省投资15余万元,比人工挖孔桩节约投资18余万元,基础施工速度明显加快。质量效果甚佳,深受建设单位好评。

  设计

  1、强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其运用性和处理效果。应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工,试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。

  2、强夯置换墩的深度由土质条件决定,除厚层饱和粉土外,应穿透软土层,到达较硬土层上,深度不宜超过7m。

  3、墩体材料可采用级配良好的块(片)石、碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料,粒径不宜大于夯锤底面积直径的0.2倍,含泥量不宜大于10%,粒径大于300mm 的颗粒含量不宜超过全重的30%。

  4、强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定,且应同时满足下列条件:

  1) 墩底穿透软弱土层,且达到设计墩长;

  2) 累计夯沉量为设计墩长的1.5~2.0 倍;

  3) 最后两击的平均夯沉量不大于下列规定值:

  当单击夯击能小于400kN·m 时为50mm;当单击夯击能为4000~6000kN·m 时为l00mm;当单击夯击能大于6000kN·m 时为200mm;

  4) 夯坑周围地面不应发生过大的隆起;

  5) 不因夯坑过深而发生提锤困难。

  5、墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。

  6、墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定,当满堂布置时可取夯锤直径的2~3 倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5~2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1~1.2倍。当墩间净距较大时,应适当提高上部结构和基础的刚度。

  7、墩顶应铺设一层厚度不小于500mm 的压实垫层。垫层材料一般采用水稳性好的砂、砂砾、石屑、碎石土等。当与墩体材料相同时,粒径不宜大于100mm。

  8、强夯置换设计时,应预估地面抬高值,并在试夯时校正。

  9、强夯置换地基的变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。

  第三节、施工

  1、强夯锤质量可取 10~40t,其底面形式宜采用圆形或多边形,锤底面积宜按土的性质确定,锤底静接地压力值可取25~40kPa,对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔,孔径可取250~ 300mm。强夯置换锤底静接地压力值可取100~200kPa。

  2、施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时,可在臂杆端部设置辅助门架,或采取其他安全措施,防止落锤时机架倾覆。

  3、当场地表土软弱或地下水位较高,夯坑底积水影响施工时,宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料,使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。

  4、施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等,并采取必要的措施,以免因施工而造成损坏。

  5、当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时,应设置监测点,并采取隔振或防振措施消除强夯对邻近建筑物的有害影响。

  6、强夯置换施工可按下列步骤进行:

  1) 清理并平整施工场地,当表土松软时可铺设一层厚度为1.0~2.0m 的砂石施工垫层;

  2) 标出夯点位置,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) 夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯,向坑内填料直至与坑顶平,记录填料数量,如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时,可随时清理并在夯点周围铺垫碎石,继续施工;

  6) 按由内而外,隔行跳打原则完成全部夯点的施工;

  7) 推平场地,用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程;

  8) 铺设垫层,并分层碾压密实。

  7、施工过程中应有专人负责下列监测工作:

  l) 开夯前应检查夯锤质量和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;

  2) 在每一遍夯击前,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。对强夯置换尚应检查置换深度。

  8、施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。

  第四节、质量检验

  1、检查施工过程中的各项测试数据和施工记录,不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。

  2、强夯处理后的地基竣工验收承载力检验,应在施工结束后间隔一定时间方能进行,对于碎石土和砂土地基,其间隔时间可取7~14d;粉土和粘性土地基可取14~28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。

  3、强夯置换后的地基竣工验收时,承载力检验除应采用单墩载菏试验检验外,尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化, 对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。

  4、竣工验收承载力检验的数量,应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定,对于简单场地上的一般建筑物,每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3 点; 对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%,且不少于3 点。

  5、检验墩直径与深度应符合设计要求。

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