地基强夯处理施工及应用

　　摘要：本工程为广西某年产30万吨高精度铝板带项目，在桂中地区，总用地面积331000m2。场地大部分为两年左右的回填土，厚度为4～6米，均匀分布，土质较好。地面上项目工程以建设单层工业生产厂房为主，采用点夯加普夯的强夯处理方法。
　　关键词：地基，强夯，处理
　　1工程概况
　　本工程为广西某年产30万吨高精度高性能铝板带材项目，位于广西中部，项目占地尺寸约为250m×1300m，总用地面积约331074m2。项目中建设的工程以单层工业生产厂房主，跨度在33米以上,结构为钢结构,部分为多层办公生活用房，地基强夯处理面积250000m2，场地大部分为两年左右的回填土，厚度为4～6米，部分达到9米,均匀分布，无建筑垃圾,土质较好。场地地基处理采用强夯法施工。
　　2地形地貌
　　场地为丘陵坡地，地势开阔，地面略有起伏，地貌单元上属孤峰平原地貌。在勘察场地范围内无构造断层通过，区域稳定性良好。据调查，场地及附近无滑坡、崩塌等不良地质现象作用。
　　3岩土层分布特征
　　根据钻探揭示，本场地覆盖层自上而下分为：素填土，粘土，下伏基岩为石炭系灰岩。各岩土层特征分述如下：
　　3.1素填土（第①层Q4ml）：呈棕褐色，黄褐色，黑褐色，灰黑色，上部由场地附近含碎石粘土回填，经过短暂表面碾压，下部松散度和湿度加大，填筑时间约1～2年，为欠固结土；下部可见耕植土，含植物残体及腐殖质。本层属高压缩性土。本层土共作标贯试验58次，实测锤击数3～7击/30cm，其击数修正后击数为2.7～6.6击/30cm，平均值为4.6击/30cm；揭示厚度0.5～9.0m，一般4～6m，已勘察钻孔均有分布。
　　3.2可塑状粘土（第②1层Q4el）：灰褐色，黑色，呈可塑至软塑状态，土体颗粒细腻，粘性较大，韧性好，冲进极快。本层属高压缩性土。本层土共作标贯试验11次，实测锤击数3～7击/30cm，其击数修正后击数为2.7～5.2击/30cm，平均值为4.1击/30cm；揭示厚度0.9～19.6m，层顶埋深4.2～9.0m（高程80.44～85.89m），多呈透镜体状分布于少数钻孔。
　　3.3硬塑状红粘土（第②2层Qel）：褐色，黑色，棕黄色或棕红色，呈坚硬至硬塑状态，土体颗粒细腻，粘性大，韧性好，含少量碎石成分，直径2～50mm，冲进快，属中压缩性土。本层土共作标贯试验169次，实测锤击数9～14击/30cm，其击数修正后击数为6.7～13.3击/30cm，平均值为9.1击/30cm；揭示厚度3.7～19.0m，层顶埋深0.5～12.0m（高程77.77～90.93m），除S62钻孔未曾揭示外，其余钻孔均有分布。
　　3.4中～微风化灰岩（第③层C）：灰褐色至灰色，细晶结构，致密块状。岩体节理裂隙较发育，有轻微溶蚀现象，可见细微溶孔。岩体内方解石脉发育，部分呈团块状，可见晶洞。钻进平稳，进尺慢，岩芯多呈短柱状及碎块状。该层层顶埋深5.5～24.6m（标高59.42～78.00m），起伏很大。
　　4设计要求及技术标准
　　4.1采用强夯法施工,场地土的有效加固深度不小于5米
　　4.2强夯后地基土承载力特征值不小于150kpa。
　　4.3强夯处理后地基竣工验收按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002执行。
　　5试夯及参数的确定
　　5.1试夯目的
　　试夯是指导强夯作业的依据，也是对强夯施工处理后的检验。大面积施工前，为获得符合本工程实际的强夯施工参数及施工工艺流程，根据技术要求提供的初步参数，进行强夯试验。试夯后进行检测并与夯前测试数据进行对比，检测强夯效果，确定下列参数：
　　5.1.1强夯机具、夯锤重量及夯锤落距；
　　5.1.2单点夯击能(或夯击次数)与单击夯沉量，根据夯坑沉降或周围地面隆起值判断夯击能、夯点间距是否合适，以便指导施工。
　　5.1.3夯击遍数、夯点间距及遍夯间歇时间；
　　5.1.4有效加固深度；
　　若试夯检测结果不理想，经设计、业主、施工等相关各方确诊后，决定是否进行修正。修正参数时，可调整夯击遍数、每遍单点夯的夯击能、夯点间距及布置、以及满夯遍数等参数，确保大面积强夯加固效果符合设计要求。
　　5.2强夯基本原理
　　强夯法是利用起重机械吊起大吨位夯锤(一般不小于8t),起重到一定高度(6-30m)处自由落下,给地基以强大冲击能量的夯击,使土中出现冲击波和很大应力,迫使土体孔隙压缩,排除孔隙中的气和水,使土粒重新排列,迅速固结,从而提高地基强度降低其压缩性。
　　5.3强夯施工参数的选定
　　强夯的主要施工参数为单点夯击能、夯击沉降量、夯点间距等。施工技术参数的选取主要依据为加固影响深度（本项目要求场地土的有效加固深度不小于5米）及夯后地基土承载力要求（本项目要求特征值不小于150kpa），加固影响深度H（m）与强夯工艺有密切关系，一般按下式梅那氏（法）公式估算：H=K*√E
　　式中：E＝（G×h）为夯击能
　　G-夯锤重（t）
　　h-落距（m）
　　K-经验系数，饱和软土为0.45～0.50；饱和砂土为0.5～0.6；填土为0.6～0.8，黄土为0.35～0.5。本项目场地土根据业主提供的岩土工程勘察报告得知为高饱和粘性黄土，故经验系数K可取低值0.35。
　　由相关参数计算夯点能级E为：204t.m（不小于1999.2KN.m）。结合本工程特点，为确保本项目工程施工质量，取点夯能级参数为3000KN.m为本场地试夯能级参数，最后两击平均沉降量不大于50mm。夯击点布置采用梅花形成正方形网格排列，夯击点间距取夯锤直径的2～3倍，一般为5～15m，本试夯取5m及6m两组参数进行。
　　强夯施工技术参数的选择
　　
　　5.4试夯的地段选择和位置
　　根据业主提供的施工区域及试夯初步选定的强夯能级和夯点距，在施工区域内选回填层较厚的地段设二个试夯区。
　　5.5参数的确定
　　经试夯,本项目地基强夯处理单点夯击能为3000kN.m；满夯夯击能为1000kN.m，单点击数不少于2击，夯锤搭接（1/5～1/3）D；两遍点夯间距均为6m×6m。
　　5.6.收锤标准
　　每遍点夯夯沉量为最后两击的平均夯沉量，每个点夯最后两击的平均夯沉量不大于50mm。满夯夯击单点击数不少于2击，夯锤搭接（1/5～1/3）D。
　　5.7落距确定：以夯击能及锤重来确定落距，其公式：夯击能（KN•M）=锤重（KN）×落距（M）。本项目的夯锤重量分别为17吨和15吨，各用于点夯和满夯施工，落距分别为18米和7米。
　　5.8遍夯间歇时间：根据强夯施工技术要求，每遍夯击间隔时间根据现场实际情况来确定，每遍夯击之间的间隔时间为不少于2～5天，以确保孔隙水的消散。本项目按每遍夯击间隔时间3天进行。
　　6强夯施工工艺及措施
　　6.1点夯工艺流程
　　①清理并平整场地→②标出第一遍夯点位置→③起重机就位，夯锤置于夯点位置→④测量夯前锤顶高程→⑤起吊夯锤到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落、夯入地面后，放下吊钩，测量锤顶高程，计算第一击夯沉量，做好原始记录→⑥重复第⑤步骤，按设计规定的夯击次数及收锤标准，完成一个夯点的夯击→⑦换夯点，重复第③～⑥步骤→⑧用推土机将夯坑填平，并测量场地高程→⑨按上述步骤逐次完成全部夯击遍数。
　　6.2满夯施工工艺
　　6.2.1点夯施工完成，等孔隙水消散到设计要求以后，进行满夯施工；
　　6.2.2满夯施工主要加固点夯夯坑底标高以上部分的夯间土；
　　6.2.3满夯施工采取1/4锤径双向搭接，夯击遍数、每点击数以及搭接均应保证，不得出现漏夯现象。
　　6.3施工场地的排水
　　本项目施工场地为高饱和度的粘性土，平均饱和度达88.57%，强夯后破坏了土体的液态及气态结构，因此高饱和度的粘性土地基强夯处理,良好的排水条件对促进超静孔隙水及压力消散、土体的固结起着非常重要作用,排水效果的好坏直接影响到强夯施工的质量。本工程采用开挖排水沟与集水井相结合的方式实施场地排水。排水沟按每150m为一个排水区域进行开挖，沟顶宽度2m，沟底宽度0.8m，沟深1.5m，以大于强夯施工时夯坑深度为原则；沿场地四周每100m设置一个集水井（亦可夯坑集水），井深不小于2m，内置潜水泵，可根据施工中实际情况增减数量。
　　夯击施工路线走向应与地下水排泄方向一致，从高至低。
　　6.4强夯过程控制要点
　　6.4.1.开夯前检查锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求.
　　6.4.2.在每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,放线误差要求如下:夯点位置为不大于±5㎝，夯锤对点不大于±15㎝。
　　6.4.3.消散期的确定：每遍强夯夯击的间隔时间为2～5天（如遇地下水位较高，或逢下雨夯击间隔期取高值，否则取低值）,本项目为3天。
　　7加固效果检验
　　强夯施工结束后，待孔隙水消散85%以上，在两周后采用标准贯入试验、动力触探和载荷试验方法进行加固效果检测试验。
　　7.1由载荷试验方法检验证明其地基承载力≥150Kpa。
　　7.2由现场重型动力触探试验、标准贯入试验成果统计知，检验深度0～6m范围内填土的动探平均锤击数N63.5=7.5击/10cm，标贯平均锤击数N=8.0击/30cm，且较均匀，因此本次强夯的效果影响深度≥5.0m。
　　8经济效益
　　本工程项目地基处理采用普通强夯法施工，工期只有90天，在3月、4月及5月进行，属雨季施工，工程总价625万元。如果采用普通的分层辗压方法，在雨季施工，对土质的含水率要求较高，难以正常施工，质量也很难保证，3个月的工期根本不可能，而工程总价要达到1500万元以上。本项目地基强夯处理工艺,经济效益显著,工期可控.
　　9结束语
　　由于地基强夯处理施工的顺利完成,完全达到预期目标,目前该铝板带工程的柱基和大型设备基础的孔桩施工正在正常进行。对于大面积的厂房、仓库、停车场、广场等回填土场地，回填时间较短，没有完成自然沉降的地基处理都可选择强夯法施工，工期可控，经济效益显著。

《地基强夯处理施工及应用》

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