局部高填方路基中强夯法的应用

所属栏目:特许经营论文 发布日期:2011-02-07 07:22 热度:

  一.强夯法简介
  强夯法又称动力固结法,即反复将重锤提到高处使其自由下落夯击地基,利用夯锤自由下落的冲击能产生的冲击波使地基密实,从而使地基的强度提高,压缩性得到降低的方法。
  二.强夯法设计
  强夯处理地基的关键在于合理设计强夯技术参数,单击夯击能,夯击时间间隔,夯击点布置,夯击遍数和夯击点距等。
  在大连营城子启动区基础实施配套工程中,部分路段冲沟发育,填方较大,且深部有泥炭质土分布,地下水位埋深0.2~5.5m。采用强夯法处理,处理范围的土层自上而下依次为:(1)人工填土,厚2.5~8.5m,主要为粉质粘土和碎石,局部为粉土,含淤泥和植物根系,由于回填时间短,土层结构松散,承载力标准为80Kpa。(2)冲洪积层,粉质粘土,厚0.7~5.8m,可塑状,承载力标准160Kpa,属于中压缩性土。(3)沼泽沉积层,泥炭质粘土,层厚1.0~8.1米,承载力标准值100Kpa(4)坡残积层,粉质粘土,厚0.6~7.4m,硬塑,承载力标准值为220Kpa。
  地基处理要求为地基承载力标准值不小于150Kpa,地基压缩模量不小于0.9Mpa,地基有效加固深度8m,地基压实系数不小于0.95。
  (1)确定单击夯击能:
  根据工程对地基的具体要求,如最小地基承载力、最小地基压缩模量,最小压实度进行现场试夯,或当地经验确定有效加固深度。在缺乏现场试验资料或经验时,可按下表预估强夯法初步选定的设计参数:
1.jpg

  由于本工程在有效加固深度8m区内,单击夯击能选用3000KN.m,重锤选用质量为17.5t,底面直径为2.6m的圆柱形铸铁锤或钢筋砼锤,采用落距为17.2米。
  (2)夯击遍数及夯点布置:
  根据地基土的性质确定夯击遍数应,土体压缩层越厚,土质颗粒越细,同时含水量较高,则需要的夯击遍数较多。一般情况下,可采用2~3遍,最后再以低能量夯击一遍。前几遍为点夯,最后一遍为满夯,锤印相接。夯点布置成梅花形,点夯夯点间距根据压缩层厚度和土质条件确定。压缩层厚度大、土质差时夯点间距应加大,第一遍夯击点间距可取3~6m,以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。本工程采用3遍夯实,第1、2遍为点夯,夯点布置成梅花形,第三遍为满夯,锤印相接,夯击能为1000KN.m
  (3)单点击数
  通过现场试夯确定,按照夯击次数和夯沉降量关系曲线确定,以夯坑的压缩量最大,夯坑周围隆起量最小为确定原则。除了按照试夯得到的夯击次数和沉降量关系曲线确定外,应同时满足下列条件:
  1)最后两击的平均夯沉量不大于7cm。
  2)夯坑周围地面不应发生较大的隆起,一般控制为小于等于10cm。
  3)不因夯坑过深而发生起锤困难。
  本工程试夯得到强夯击数(N)与夯击沉降量(s)的关系曲线图如下:
  2.jpg
  由曲线图可知从第6击开始单击夯坑沉降量就小于10cm,从第8击开始沉降量小于7cm,所以第1、2遍选择单点击数为8击,第3遍单点为2击。
  (4)夯击遍数的时间间隔
  两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时,可根据地基土的渗透性确定,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,应不少于3~4周;一般采用的间歇时间为1~3周,对于渗透性好的地基土可连续夯击。
  根据本工程的地质情况,确定每遍之后的孔隙水消散期为21天。
  (5)强夯主要机具设备的要求:
  强夯加固效果在夯击能相同的条件下与夯锤的底面尺寸密切相关,夯锤底面积小,强夯效果越好。但是如果锤底面积过小,可能楔入土中造成破坏。因此《建筑地基处理技术规范》建议,锤底静压力宜控制为25~40kpa。夯锤的选择根据施工机械的起吊能力和起吊高度配备,采用铸铁夯锤可在不加大起吊重量和起吊高度的条件下,提高夯击效果和加固深度,建议最好采用铸铁夯锤。在条件所限情况下,可在钢壳内填充砼。一般情况下夯锤重可取10~20t,其底面形式宜采用圆形,锤底面积宜按土的性质确定。为了提高夯击效果,锤底应设置若干个与顶面贯通的排气孔,气孔直径一般25~30cm。以利于夯锤着地时,坑底空气的排出和减少起夯时坑底的吸力。
  (6)根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后,对试夯场地进行测试,并与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。
  三.强夯法施工
  (1)强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。当地下水位较高,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。夯坑内或场地积水应及时排除。对积水洼地和地表裂隙要填平夯实。施工前,查明场地内范围的地上、地下构筑物和各种地下管线的位置,采取必要的保护措施。
  (2)强夯施工可按下列步骤进行:
  1)清理并平整施工场地;
  2)标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;
  3)起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
  4)测量夯前锤顶高程;
  5)将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;
  6)按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;
  重复步骤3)至6),完成第一遍全部夯点的夯击;
  7)用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;
  8)在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
  本工程的主要工艺流程为:
  场地整平——测量夯前场地高程、绘高程图、放点——第1遍点夯——夯中推平、碾压、检测——绘高程图、放点——第2遍点夯——夯中推平、碾压、检测——绘高程图——补夯——推平——第3遍满夯——推平场地——测量高程——检测——竣工验收
  处理后在夯面可加铺一层灰土垫层以提高地基承载力。
  (3)强夯施工过程中质量控制:
  1)开夯前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
  2)在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差和漏夯应及时纠正;其偏差应小于5cm。
  3)按设计要求详细纪录并检查每个夯点的夯击次数和每次夯击夯沉量。控制最后两锤的平均下沉量,第1、2遍不大于8cm,第3、4、5遍不大于5cm。
  4)检查强夯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和采取其它有效措施。
  四.施工质量检验
  (1)强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于低饱和度的粉土和黏性土地基可取3~4周。
  (2)质量检验的方法,根据土性选用原位测试和室内土质试验。对于重要工程项目应增加检验项目,也可做现场大型载荷试验。
  (3)质量检验的数量,应根据场地复杂程度和建筑的重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物,每个建筑物地基的检验点不应少于3处;对于复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。
  本工程经过强夯后,对场地分别进行标准贯入实验、平板荷载实验、瑞利波检测、静立触探实验以及室内土工实验,通过实验结果表明,强夯处理后,地基承载力明显提高,压缩性减小,地基承载力标准值(230Kpa)、压缩模量(10Mpa)、压缩系数(0.95)均超过设计要求。
  五.关于强夯法的事项说明
  强夯开始正式大面积施工前,应根据初步确定的参数,首先在现场有代表性的地方进行试夯,与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。若不符合设计要求,应及时进行调整。在进行试夯时也可以采用不同的设计参数方案进行优选。

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