强夯处理风化砂岩土施工技术

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(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

引言

内蒙古鄂尔多斯市风化砂岩土分布极不均匀，并且透水性强。作为建筑物地基持力层，地基承载力达不到设计要求，对建筑物的稳定性有很大的影响。采用强夯法进行处理，不仅能满足地基承载力的要求，而且具有工期短、造价低、工艺简单等特点。地基承载力特征值均能达到180 kPa，不仅承载力和变形模量有了较大提高，填土的不均匀性也基本消除，透水性大幅度降低，使原地基成为均匀地基。

奇瑞汽车鄂尔多斯SUV整车项目地基处理工程，项目位于鄂尔多斯市装备制造基地内，强夯面积50万m2。其中东装线北侧地块强夯工程，位于经四路以东、纬十路以北、一纬路以西。该项目占地面积约为230万m2，强夯面积25万m2。强夯施工完成后，经静载荷试验及标准贯入试验、瞬态面波波速测试均达到设计要求。

1 地貌特征

内蒙古鄂尔多斯市是我国近年来建设发展起来的新兴城市，目前正在大规模地发展建设中。由于该区域场地的地貌单元为构造剥蚀丘陵地段，微地貌为河谷冲积地块，主要土质为风化砂岩层土。这种土层的分布不均匀，一般为5～10 m，厚度变化也比较大，具有填土的不均匀性，并且透水性强。作为建筑物地基持力层，地基承载力达不到设计要求，并且对建筑物的稳定性有很大的影响。

由于场地面积很大，如果采用其他地基加固方法有一定局限性，可能无法完全消除地质情况对建筑物的不良影响，而且造价高。经过反复工程实践，决定采用强夯法进行处理，不仅能满足地基承载力的要求，而且具有工期短、造价低、工艺简单等特点。

2 强夯法工艺原理与施工流程

2.1 强夯法工艺原理

强夯法又称动力固结法，是用起重机械将大吨位重锤(一般为10～40 t)起吊到6～40 m高度后自由下落，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中产生很大的冲击应力，土体发生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法。

2.2 施工工艺流程

强夯法进行地基处理的施工工艺流程为：夯机进场、组装→选定试夯区域→试夯并收集夯击数据→确定夯击技术数据→夯区测量定位→测放第一遍夯点位置→夯车就位→第一遍点夯施工→夯坑回填及土石方平衡→测放第二遍点夯位置→夯车就位→夯坑回填及土石方平衡→第二遍点夯施工→测放满夯线→夯车就位满夯施工→夯区场地平整。

3 强夯施工操作要点

3.1 确定强夯参数

(1)由于工程项目的地质情况千差万别、具惟一性，在强夯参数选择时，应依据具体工程的实际地质情况及规范的经验取值初步确定强夯参数，通过试夯时的综合检测手段对各项参数进行判定。

(2)施工前，必须对所需强夯处理的场区实施动力触探检测，其目的是确认勘察报告所揭露的地质情况，检验施工方案所确定的工艺参数的适用性，在每遍夯击结束后，也要实施动力触探自检，以检验夯击效果，视检测情况进行必要的工艺调整。施工结束后，要对所经强夯处理的场区进行综合检测判定，为竣工报告提供可靠的数据。每遍动力触探检测孔原则上为20个。

(3)强夯参数的选择应尽量避免因超过临界夯击能致使土的宏观结构破坏并产生明显的水平位移，进而影响土体的整体强度。这需要在试夯过程中加强监测，及时调整。

(4)因受夯击能量影响，土中孔隙水压力将有一个平缓的消散过程。因此，规范规定每遍夯击结束后，必须留有一定的间隔时间，以确保土中孔隙水压力能按改变后的纹流形式得以逐步消散。

对一般土质含水量高的地区，规范要求技术间歇时间1周。由于该地区为风化砂岩土，含水量非常低，不需要技术间歇时间，反而应迅速连续施工。如果天气特别干燥，在进行点夯或满夯前应从砂岩土表层向内注水或洒水，并以表面看到略有积水为宜，然后间歇2～3 d，再进行强夯施工。土的含水率控制在5%左右为宜，如果土质过于干燥而未适量加水，虽然也能达到承载力的要求，但满足不了变型模量的要求。

3.2 单夯夯击能及夯点的布设

根据不同的砂岩深度，夯点的布设也不同。第一遍点夯的布设为：砂岩层深度在8～10 m的，应选用8 000 kN·m的能级，点的布置宜在7～8 m；深度在6～8 m的，应选用5 000 kN·m的能级，点的布置宜在6～7 m；深度在5～6 m的，应选用3 000 kN·m的能级，点的布置宜在4～5 m。第二遍点夯的布置：能级可统一选用5 000 kN·m，点的布设4～5 m，局部达不到强夯效果的可适当加密，在方格布置的基础上中心加1夯，呈梅花布置。最后是满夯布置。

3.3 确定夯击遍数

夯击遍数一般为2～3遍，该地区采用3遍，即两遍点夯，一遍满夯。第一遍和第二遍的目的是处理深层；第三遍为低能量满夯，目的主要是处理表面土层尤其是夯坑之间的空隙。第三遍取落距6.0 m，每点连续2击，下一夯与前一夯痕互错1/3夯。

4 强夯施工

(1)施工准备：①组织机车进场，对施工场地进行清理，做好临时排水系统的规划和构筑。②在认定的试夯区进行试夯，做好夯击记录，研究确定夯击技术参数。

(2)测量放线：根据施工图实地测量放样，在现场标定夯点位置。

(3)点夯施工：①起重机就位，使夯锤对准夯点位置；②测量夯前锤顶高程；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，若发现坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；④按设计规定的夯击次数及控制标准，完成1个夯点的夯击；⑤重复以上步骤，完成第一遍全部夯点的夯击。

(4)夯坑回填及场地平整：根据实际情况进行现场土石方平衡或外运土石方进行夯坑回填，并用装载机或推土机进行现场平整作业。平整后测量场地高程。

(5)第二遍点夯：根据设计要求，进行测量放样标定夯点、第二遍点夯作业、回填并平整场地。

(6)测量放线：在第二遍点夯后的场地上划定满夯区域。

(7)满夯施工：在划定区域进行满夯施工作业。

(8)平整场地：根据要求进行交工前场地平整。

5 质量控制与安全措施

5.1 质量控制

(1)在点夯作业中，以沉降量控制为主，辅以夯击数控制。如遇点夯数未达到设计要求的夯击数，而沉降量在控制范围内时，可移车进行下一点作业；如果夯击数已达到要求的夯击数，而沉降量未达到设计要求，应继续夯击直至沉降量符合设计要求。除满足最后2击平均夯沉量≯50 mm(夯击能为3 000 kN·m)外，还要求总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%。

(2)在满夯作业过程中，夯印搭接要满足设计要求。

5.2 安全措施

(1)开工前，对所有机组人员进行安全培训，以增强安全意识，提高机车安全操作能力及自我保护能力。

(2)对机组人员进行安全技术交底。机组人员在作业过程中必须佩戴安全帽，夯锤起锤时应先稳锤然后再匀速提升，在夯锤下落过程中机组人员要站到安全位置。

(3)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。

(4)遇6级以上大风天气及大气能见度低时，禁止施工作业。

6 环保措施

6.1 环境保护目标

严格执行GB 3095—2012《环境空气质量标准》、GB 3096—2008《声环境质量标准》、《饮用水源保护区污染防治管理规定》，达到当地施工环境要求。

6.2 生态环境保护措施

(1)施工场地排水要设沉淀池，严禁直接将废水排入地下。

(2)入场后，了解施工区附近水的分布情况，设立标识。防止生活污水、汽车油污等污染，可设置小型排放处理池。

6.3 大气环境保护措施

(1)汽油等易挥发物的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。

(2)严禁在施工现场焚烧油毡、橡胶、塑料、皮革、包装袋及其他产生有毒、有害的物质。

6.4 降低噪声的措施

(1)合理安排施工作业时间，减少夜间施工对当地居民的干扰。

(2)机械车辆途经居住场所时，应减速慢行，不鸣笛。

(3)对使用的工程机械和运输车辆安装消声器，并加强维修保养，以降低噪声。

参考文献：

[1] 彭文祥，彭振斌.强夯法设计[J].岩石工程界，2001，4(11)：41-42.

[2] 闫志刚.强夯法施工工艺研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2007，6(4)：18-22.