浅析强夯法处理湿陷性黄土地基施工工艺

王　浩　魏　磊

【摘 要】为了提高地基承载力和降低土层压缩性,可以采取强夯法处理湿陷性黄土地基的方法。该方法施工方便、快速有效、节约投资,根据夯击类型不同,强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。因此,此方法是我国目前最为常用和最为经济的深层地基处理方法之一。在处理湿陷性黄土地基之中应根据实际情况分析影响因素,确定合适设备,制定切实可行的施工方案,从而达到质量要求。

【关键词】强夯法湿陷性黄土地基 影响因素 施工工艺

一、黄土夯实影响因素分析

1.含水量对强夯的影响

含水量是土的基本物理性质指标之一,含水量的变化会直接影响土的强度。湿陷性黄土地基中的天然含水量比较小,相对加固饱和土地基而言,强夯过程中一般不会出现孔隙水扩散,这更加有利于强夯法的施工。

2.夯击过程中孔隙比对地基的影响

强夯加固湿陷性黄土地基是黄土在动力作用下由大孔、松散状态变为密实状态的过程。孔隙比是描述结构性变化的一个重要参数,湿陷性黄土地基中的天然含水量比较小,在巨大的夯击能作用下土颗粒和孔隙空间性增加,孔隙比减小。但实践证明,无论怎样选择夯击参数,强夯也不可能将土中的气体和水全部排出,其夯实变形主要是由于土质孔隙中气相被排出,土颗粒相对移动,重新排列而引起的。经强夯处理后,土质达到密实状态,孔隙体积可减少约60%。这时土质中含水量没有发生变化,但是饱和度却不断增加。

3.夯锤的形状

经过实践证明,不同土质不同地层结构,均采用相同的锤形是很难取得理想的夯实效果的。大多数夯锤都是平底,其锤底静压力在25-40kPa之间。

4.对强夯机的设备性能要求

强夯法施工和强夯机是紧密联系在一起的,强夯机的设备性能有如下要求:强夯机应具有较高的工作级别,并应具备较强的地形适应能力和较高的作业稳定性;起升卷扬机构的卷筒应具有宽幅大容量、高弹出力性能和高制动能力;发动机功率应有充足的储备,行走机构能适应泥泞和沉陷地面的行走和转向。

二、强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺

1.施工准备

强夯施工前,应查明场地内范围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,以免对原有构筑物造成破坏。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。初步确定强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。在试夯过程中加强监测,及时调整,编写施工组织设计,经驻地监理组审查,报总监代表审批同意方可施工。

2.夯点布置与强夯

夯点布置是否合理对于夯实效果也有直接影响。夯点一般布置成正三角形或正方形,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。夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。夯点间距一般取1.5-2.5倍的夯锤直径。每4000mm²工作面为一个施工单位。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。强夯一般分三遍施工。第一、二遍为间隔跳夯方式施工,锤中心间距为1.5d-2.5d,此处选锤中心问题(即夯位中心距)为3m,以3m×3m方格网定位,每3m×3m方格网为一夯位,每个夯位连夯,夯点的夯击次数可以结合公式:N=(EL2)/(MH)(夯点为方格布置,间距L)计算取值。也可按现场夯击得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。夯击结束后检查夯沉量,最后两击平均夯沉量不得超过5cm,否则加击。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。第三遍采用低能量满面拍夯,将场地表层松土夯实,夯位中心距1.5m。

3.间歇时间

所谓间歇时间,指相邻夯击两遍之间的间歇时间。间歇时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间,对于渗透性较差的粘性土地基的间歇时间,应不少于3周;对于渗透性好的地基土,第二遍夯位施夯时间,与其相邻的第一遍夯后应施夯时间间隔不得少于4天,每个夯区的第三遍拍夯必须在该夯区第二遍施夯完毕四天后进行。

4.强夯法的施工管理

夯位要按设计图要求编制夯点编号图,编号图要清晰、规范、科学。夯点定位布置用钢尺按100%的频率丈量;施工单位要对强夯机械进行编号,夯锤必须过磅称重,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;制定严格的安全管理措施,进行机械操作的主要人员必须挂牌上岗;用水准仪测量垫层铺设前、后的对应测点标高,初步确定垫层厚度,每20米一个断面,每个断面5个规定测点,再按每断面挖1处探坑,进一步确定垫层厚度;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;施工人员要认真做好强夯施工记录,记录要求清楚、真实;路基基底处理应按设计要求和黄土的湿陷类型进行施工同时作好两侧的施工排水、防水措施。在施工现场均应设置专职施工质检人员和施工安全人员,负责指导、检查和监督施工现场的质量、安全操作和施工安全措施。对于产生的噪音与振动波对周围的建筑物和居民将造成一定的影响,一般采用隔震沟进行消除。

三、强夯法施工的优点和效果

强夯法施工相比较其他施工方法具有自己的优点,如:施工设备、工艺简单,仅用一台起重机和重锤即可施工等。夯后一般地基强度可提高2-5倍,压缩性可降低2-10倍,加固影响深度可达6-10m,同时可防止地震区砂土液化,和消除或降低大孔土的湿陷等级。工效高、施工速度快,每台设备每月可处理地基面积5000-10000m2,比桩基可加快工期1-2倍。节约投资,根据夯击类型不同,强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。

四、结束语

用强夯法处理湿陷性黄土路基其本身具有施工工艺、设备简单,易操作和控制,工程造价低等诸多优点,是目前常用的一种地基处理方法,但其本身也有它的局限性和不足点,有待于我们日后不断的改进和创新,使其更广泛的应用于我们的工程施工过程中,更好的为服务于工程建设工作。

参考文献:

[1]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002).

[2]徐至钧.强夯和强夯置换法加固地基.机械工程出版社,2004.

[3]刘玉卓.公路工程软基处理.人民交通出版社,2002.

[4]叶书林.地基处理.中国建筑工业出版社,2004.