强夯施工技术要求

强夯施工技术要求威海双岛湾项目部内容提要强夯定义、特点及适用范围施工准备施工技术参数施工工艺质量标准监理要求强夯质量检测一、强夯的定义、特点及适用范围1、强夯的定义•强夯法是用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将大吨位（一般8～30t）夯锤起吊到6～30m高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，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，也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。2、加固机理强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水固结压密以及触变恢复等。其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。强夯过程对地基状态的影响如图1-1所示，强度提高明显的区段是II区，压密区的深度即为加固深度。图1-1强夯加固地基模式I-膨胀区；II-加固区；III-影响区；IV-无影响区pL-地基极限强度；pr-地基屈服强度3、强夯法加固特点•使用工地常备简单设备；•施工工艺、操作简单；•适用土质范围广；•加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍；•变形沉降量小，压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m；•土粒结合紧密，有较高的结构强度；•工效高，施工速度快（一套设备每月可加固5000～10000m2地基），较换土回填和桩基缩短工期一半；•节省加固原材料；•施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用；与预制桩加固地基相比可节省投资50%～70%；与砂桩相比可节省投资40%～50%，同时耗用劳动力少和现场施工文明等。4、适用范围适于加固碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土以及“围海造地”地基、工业废渣、垃圾地基等的处理；也可用于防止粉土及粉砂的液化，消除或降低大孔土的湿陷性等级；对于高饱和度淤泥、软粘土、泥炭、沼泽土，如采取一定技术措施也可采用，还可用于水下夯实。强夯不得用于不允许对工程周围建筑物和设备有一定振动影响的地基加固，必需时，应采取防振、隔振措施。二、施工准备1、主要施工机具（1）夯锤用钢板作外壳，内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土（图2-1），或用钢板作成组合成的夯锤（图2-2），以便于使用和运输。夯锤底面有圆形和方形两种，圆形不易旋转，定位方便，稳定性和重合性好，采用较广；锤底面积宜按土的性质和锤重确定，锤底静压力值可取25～40kPa；对于粗颗粒土（砂质土和碎石类土）选用较大值，一般锤底面积为3～4m2；对于细颗粒土（粘性土或淤泥质土）宜取较小值，锤底面积不宜小于6m2。一般10t夯锤底面积用4.5m2，15t夯锤用6m2较适宜。锤重一般为8、10、12、16、25t。夯锤中宜设1～4个直径250～300mm上下贯通的排气孔，以利空气迅速排走，减小起锤时锤底与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力，以保证夯击能的有效性。图2-1混凝土夯锤（圆柱形重12t；方形重8t）1-30mm厚钢板底板；2-18mm厚钢板外壳；3-6×φ159mm钢管；4-水平钢筋网片φ16@200mm；5-钢筋骨架φ14@400mm；6-φ50mm吊环；7-C30混凝土图2-2装配式钢夯锤（可组合成6、8、10、12t）1-50mm厚钢板底盘；2-15mm厚钢板外壳；3-30mm厚钢板顶板；4-中间块（50mm厚钢板）；5-φ50mm吊环；6-φ200mm排气孔；7-M48mm螺栓（2）起重机具由于履带式起重机重心低，稳定性好，行走方便，多使用起重量为15、20、25、30、50t的履带式起重机（带摩擦离合器）（图2-3）。当起重机吨位不够时，亦可采取加钢支腿的方法，起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采用其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。图2-3用履带式起重机强夯1-夯锤；2-自动脱钩装置；3=起重臂杆；4-拉绳；5-锚绳；6-废轮胎（3）脱钩装置采用履带式起重机作强夯起重设备，国内目前使用较多的是通过动滑轮组用脱钩装置来起落夯锤。脱钩装置要求有足够的强度，使用灵活，脱钩快速、安全。常用的工地自制自动脱钩器由吊环、耳板、销环、吊钩等组成（图2-4），系由钢板焊接制成。拉绳一端固定在销柄上，另一端穿过转向滑轮，固定在悬臂杆底部横轴上，当夯锤起吊到要求高度，升钩拉绳随即拉开销柄，脱钩装置开启，夯锤便自动脱钩下落，同时可控制每次夯击落距一致，可自动复位，使用灵活方便，也较安全可靠。必须有足够强度，起吊时不产生滑钩；脱钩灵活，保持夯锤平稳下落，同时挂钩方便、迅速。图2-4强夯自动脱钩器1-吊环；2-耳板；3-销环轴辊；4-销柄；5-拉绳（4）锚系设备当用起重机起吊夯锤时，为防止夯锤突然脱钩使起重臂后倾和减小对臂杆的振动，应用T1-100型推土机一台设在起重机的前方作地锚（图2-3），在起重机臂杆的顶部与推土机之间用两根钢丝绳连系锚旋。钢丝绳与地面的夹角不大于30°，推土机还可用于夯完后作表土推平、压实等辅助性工作。当用起重三角架、龙门架或起重机加辅助桅杆起吊夯锤时，则不用设锚系设备。（5）装载机、挖掘机•用作回填、整平夯坑（6）检测设备•有标准贯入、静载荷试验、静力触探或轻便触探等设备以及土工常规试验仪器。2、作业条件强夯范围内的所有地上、地下障碍物已经拆除或拆迁，对不能拆除的已采取防护措施。场地已整平，并修筑了机械设备进出道路，表面松散土层已经预压。雨期施工周边已挖好排水沟，防止场地表面积水。选定适当位置做强夯试验，通过试夯和测试，确定强夯施工的各项技术参数，制定强夯施工方案。当强夯所产生的振动对周围邻近建（构）筑物有影响时，应在靠建（构）筑物一侧挖减振沟或采取适当加固防振措施，并设观测点。测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩或点白灰标出夯点位置，并在不受强夯影响的处所，设置若干个水准基点。3、作业人员主要作业人员：强夯队、测量员。机械操作人员必须经过专业培训，并取得相应资格证书，主要作业人员已经过安全培训，并接受了施工技术交底（作业指导书）。三、施工技术参数1、锤重与落距锤重M（t）与落距h（m）是影响夯击能和加固深度的重要因素，它直接决定每一击的夯击能量。锤重一般不宜小于8t，常用的为10、12、17、18、25t。落距一般不小于6m，多采用8、10、12、13、15、17、18、20、25m等几种。2、单位夯击能锤重M与落距h的乘积称为夯击能E（＝M×h）。强夯的单位夯击能（指单位面积上所施加的总夯击能），应根据地基土类别、结构类型、载荷大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000kN·m；细颗粒土可取1500～4000kN·m。夯击能过小，加固效果差；夯击能过大，不仅浪费能源，相应也增加费用（图3-1），而且，对饱和粘性土还会破坏土体，形成橡皮土，降低强度。从国内强夯施工现状来看，选用单击夯击能以不超过3000kN·m较为经济。强夯法的有效加固深度（m）单击夯击能（KN.M）碎石土、砂土等粗颗粒土粉土、粘性土、湿陷性黄土等细颗粒土10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.0800010.0～10.59.0～9.5图3-1单击夯击能与有效加固深度的关系1-碎石土、砂土等；2-粉土、粘性土、湿陷性黄土3、夯击点布置及间距夯击点布置应根据基础的形式和加固要求而定。对大面积地基，一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形（图3-2）；对条形基础，夯点可成行布置；对独立柱基础，可按柱网设置采取单点或成组布置，在基础下面必须布置夯点。夯击点间距取决于基础布置、加固土层厚度和土质等条件。加固土层厚、土质差、透水性弱、含水率高的粘性土，夯点间距宜大，如果夯击点太密，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬壳层，影响夯击能向深部传递；加固土层薄、透水性强、含水量低的砂质土，间距宜小些。通常夯击点间距取夯锤直径的3倍，一般第一遍夯击点间距为5～9m，以便夯击能向深部传递，以后各遍夯击点可与第一遍相同，也可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。图3-2夯点布置（a）梅花形布置；（b）方形布置满夯夯点布置图4、单点的夯击数与夯击遍数单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数。夯击遍数指以一定的连续击数，对整个场地的一批点，完成一个夯击过程叫一遍，单点的夯击遍数加满夯的夯击遍数为整个场地的夯击遍数。单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足以下条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm；2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。每夯击点之夯击数一般为3～10击•夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2～3遍，最后再以低能量（为前几遍能量的1/4～1/5，锤击数为2～4击）满夯1～2遍，以加固前几遍之间的松土和被振松的表土层。•为达到减少夯击遍数的目的，应根据地基土的性质适当加大每遍的夯击能，亦即增加每夯点的夯击次数或适当缩小夯点间距，以便在减少夯击遍数的情况下能获得相同的夯击效果。5、两遍的间隔时间•两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于土中超静孔隙水压力的消散，待地基土稳定后再夯下遍，一般两遍之间间隔1～4周。•对渗透性较差的粘性土不少于3～4周；若无地下水或地下水在-5m以下，或为含水量较低的碎石类土，或透水性强的砂性土，可采取只间隔1～2d，或在前一遍夯完后，将土推平，接着随即连续夯击，而不需要间歇。6、处理范围强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2～2/3，并且不小于3m。四、施工工艺1、工艺流程清理整平场地确定夯点位置、测量高程起重机就位测量夯前锤顶标高夯击按设计控制标准和要求，完成一个夯点的夯击重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击用推土机将夯坑填平，测量场地高程在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数用低能量满夯将场地表层松土夯实测量夯后场地高程2、操作工艺做好强夯地基的地质勘察，对不均匀土层适当增多钻孔和原位测试工作，掌握土质情况，作为制定强夯方案和对比夯前、夯后加固效果之用。必要时进行现场试验性强夯，确定强夯施工的各项参数。同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。地下水位较高时，应在表面铺0.5～2.0m中（粗）砂或砂砾石、碎石垫层，以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压，或采取降低地下水位后再强夯。•强夯应分段进行，顺序从边缘夯向中央，对厂房柱基亦可一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机整平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。•强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。最后一遍夯完后，再以低能量满夯1～2遍，如有条件以采用小夯锤夯击为佳。回填土应控制含水量在最优含水量范围内，如低于最优含水量，可钻孔灌水或洒水浸渗。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。强夯后，基坑应及时修整。对于高饱和度的粉土、粘性土和新饱和填土，进行强夯时，很难以控制最后两击的平均夯沉量在规定