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强夯施工的作用原理分享

1 强夯加固湿陷性黄土的作用机理

黄土是由沙砾、粗粉粒、大孔隙胶结构组成,黄土湿陷性是由于水和外力的作用产生的显著附加下沉。强夯是将大吨位重锤起吊到一定高度后自由落下,在极短时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量,反复冲击及其产生的压缩波、剪切波和瑞利波,使土体受到瞬间的加荷(受压)、卸荷(受拉)及剪切的反复作用,土中孔隙压缩,同时土体周围产生裂隙,孔隙水顺利排出,土体迅速固结,使土粒原有的接触形式破坏而产生位移,变为新的较为稳定的接触形式,从而达到增加土体密度、提高强度的目的。

2 强夯施工步骤

2.1 认真调查,确保强夯场地范围内的地下无构筑物。清除地表土,清除范围为路基坡脚外2~3m。整平后在场地上标出第一遍夯点的位置,点位偏差控制在±20cm范围内,并测量场地高程。

2.2 起重机就位,使夯锤对准夯点位置,测量夯前锤顶高程。

2.3 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,及时将坑底整平。

2.4 重复2.3,完成一个夯点的夯击,即每个夯点夯6击。除满足最后2击平均夯沉量不大于50mm外,还要求总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%。

2.5 换夯点,重复2.2至2.4,直到完成第1遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平,并测量场地高程。

2.6 在规定的间隔时间后,按上述步骤逐次完成第2,3,4遍夯击。

2.7 选用锤质量为3t、落距为6m进行低能量满夯2遍,将场地表层松土夯实,要求后一遍与前一遍错开半夯;最后测量夯后场地高程。

2.8 灰土封闭。在基底地面铺设一层0.20m厚2:8灰土。施工时,石灰撒入土中,不洒水进行初拌,拌匀后应闷料8~12h,再进行洒水复拌,拌匀后即整平、压实;待强度检测合格后在灰土垫层上铺设一层防渗复合土工膜。

2.9 边坡加固。路基面下0.60m处铺设双向精编土工格栅,土工格栅每层垂直间距为0.50m,最上两层沿平面铺通,其余各层深入路堤边坡宽度2.50m,格栅距边坡线的距离不小于0.10m,土工格栅对应伸长率为10%时,纵横向抗拉强度不小于25kN/m。坡面液压喷播植草防护。

3 强夯施工监测

强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外,还派有专人负责施工过程中的监测工作。

3.1 夯锤使用过久往往因底面磨损而使质量减小,落距未要求情况在施工中也常发生,这些都将影响单击夯击能,因此,开夯前必须检查夯锤质量和落距。

3.2 强夯施工中夯点放线错误情况常有发生,因此,在每遍夯击前,对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯及时纠正。

3.3 由于强夯施工的特殊性,各项参数和施工步骤在施工结束后往往很难进行检查。在施工过程中,认真记录每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等施工情况。

4 施工注意事项

4.1 现场试夯确定最佳夯击次数时,除最后2击平均夯沉量满足要求外,夯坑周围不应发生大的隆起。

4.2 当原地面含水量较大时,夯击前在该段落铺垫10~20cm厚的碎石。

4.3 强夯不宜在冬季施工。

4.4 加强强夯安全措施,确保施工人员安全。

5 强夯法处理湿陷性黄土的几点体会

5.1 强夯法和换土法、灰土挤密桩、灰土井桩、灌注桩比较,有其独特的优点,尤其适于土质结构不均匀、土质情况差异的地基,更安全可靠。更重要的是强夯法处理湿陷性黄土地基是最经济、最有效、速度快的一种方法。

5.2 对地基持力层为粉质黏土,饱和度大于60%,含水量大于塑限含水量3%,按规定不宜采用强夯时,认为采取如下处理措施,可进行强夯法施工。根据土质情况,进行人工成孔,做直径为300m的3:7或2:8灰土柱,灰为生石灰,土的干容重为1.60~1.70g/cm3左右,桩孔的深度为夯实厚度的1.20~1.50倍,桩孔的布置为三角形或梅花形,间距由计算而定(使其含水量降至17%的最佳含水量),人工填实即可。然后再进行强夯施工,可达到理想的效果。

5.3 强夯法在处理多层建筑软弱地基时在国内已取得不少经验,但对高层建筑尚未统一认识。

5.4 强夯法适合于连片开发的建筑群,应统一施工,不宜同时使用几种方法进行穿插施工,若同时使用,互相影响较大。采用强夯法施工,要求在作小区详细规划的竖向设计时,必须考虑强夯的夯沉量影响,因为强夯后场地标高(自然地势)有所降低。

5.5 由于强夯法在施工过程中,重锤下落时(约隔3min)要产生持续0.50~1s的地基振动。这种震波对邻近一定范围内的建筑物是没有损伤的。但其产生的噪音对附近居民有一定的影响,以适于建设现场的公害控制值75dB作为标准时,那么施工地点应离开住宅50m以外为宜。

6 结语

强夯法不仅能提高地基土的强度,降低其压缩性,还能改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性,因此它不仅适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土地基,还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。


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