強(qiáng)夯法地基處理冬季施工淺談

1、    強(qiáng)夯法地基處理冬季施工淺談    郎雷亮 張朋 張國營摘 要強(qiáng)夯法地基處理是目前加固處理一般軟弱地基、復(fù)雜地基、深層地基及特殊建（構(gòu)）物地基的一種有效方法。它是將一定重量的夯錘提升到規(guī)定的高度后，自由下落，對地基土進(jìn)行強(qiáng)力夯擊的施工方法。強(qiáng)夯法施工的作用是利用沖擊能使土體重新固結(jié)、含水量降低、孔隙比減小、密實(shí)度增大、強(qiáng)度提高，從而達(dá)到加固的目的，同時(shí)亦有效地防止了地基土凍脹，消除了地基土濕陷性。目前在我國北方寒冷地區(qū)的工程地基處理中也逐步得到了應(yīng)用，并用以解決地基土凍脹問題?，F(xiàn)將該項(xiàng)施工方法的冬季施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡單的敘述，不妥之處請斧正。關(guān)鍵詞：強(qiáng)

2、夯法凍土施工原則中圖分類號：tu74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：正 文一、強(qiáng)夯法冬季施工的定義根據(jù)廣大凍土地區(qū)冬季氣候和地基土凍結(jié)等特點(diǎn)，結(jié)合強(qiáng)夯法施工工藝與作用原理，強(qiáng)夯法冬季施工定義為：當(dāng)冬季氣溫在0以下土壤開始凍結(jié)到第二年春季凍土全部融化（季節(jié)凍土層）為止的整個(gè)凍結(jié)期為強(qiáng)夯法冬季施工期。由于強(qiáng)夯法冬季施工的施工期較長，尤其是嚴(yán)冬地區(qū)，包括了初冬、初春和深冬季節(jié)，氣候差異很大，地基土處在凍土暖土、融土-凍土-暖土狀態(tài)，不但其厚度不同，強(qiáng)度也不相同，直接影響強(qiáng)夯施工工藝和參數(shù)。因此，按照氣候條件、地基土的狀態(tài)將強(qiáng)夯法冬季施工分為三個(gè)階段：（1）初冬日平均氣溫不低于-10，凍土厚度不大于1.0m

3、的月份，劃為初冬。（2）嚴(yán)冬日平均氣溫低于-10或日最高氣溫在0以下，同時(shí)凍土厚度大于1m，劃為嚴(yán)冬。（3）春融期日最高氣溫在0以上至凍土全部融化之前稱為春融期。二、強(qiáng)夯法冬季施工的特點(diǎn)強(qiáng)夯法冬季施工適用于各種條件的碎石土、砂土、粉土、粘性土、濕陷性土、人工填土等。當(dāng)建筑場地地下水位距地表面在2.0m以下時(shí)，可直接施夯；當(dāng)?shù)叵滤惠^高不利于施工或表層為飽和粘土?xí)r，可在地表鋪填0.52.0m的中（粗）砂、碎石，也可以根據(jù)地區(qū)情況，回填含水量較低的粘性土、建筑垃圾、工業(yè)廢料等而后再進(jìn)行施夯。與其他施工方法相比，強(qiáng)夯法冬季施工具有以下特點(diǎn)：（1）強(qiáng)夯法冬季施工包括地基土從凍結(jié)到全部融化的全過程，這一

4、過程中地基土處于多層狀態(tài)。如冬季表層為凍結(jié)土，下層為暖土；春融期表層為融土，中間層為凍結(jié)土，下層為暖土。在冬季強(qiáng)夯時(shí)，應(yīng)根據(jù)各地氣候條件、土壤凍結(jié)或融化厚度、不同的施工階段制定相應(yīng)的施工方案和工藝并組織施工。（2）強(qiáng)夯法冬季施工，實(shí)際上就是在凍土地基上進(jìn)行強(qiáng)夯法施工。因此，首先要根據(jù)施工時(shí)的氣候、地基的土質(zhì)、凍脹類別、凍層厚度及地基處理要求，決定對凍土層的處理原則。在凍土上施夯，一部分能量用于破碎處理凍土，因此，冬季強(qiáng)夯所需夯擊能中，應(yīng)包括處理凍土和加固地基兩項(xiàng)夯擊能，一般把實(shí)際起加固作用的部分夯擊能稱為有效夯擊能。（3）冬季強(qiáng)夯法施工一般需要回填（或換填）材料，且用量較大，因此，要在入冬前做

5、好儲料準(zhǔn)備，并做好防凍處理。回填材料不得含凍土塊、冰塊等雜物。（4）冬季由于地表干燥，地下水位低，地表土凍結(jié)各種機(jī)械運(yùn)行便利，是強(qiáng)夯法施工的好季節(jié)，尤其是在低洼沼澤、湖塘地帶施工。但由于在負(fù)溫下施工，應(yīng)注意設(shè)備保溫防凍和保養(yǎng)。另外，由于地基土凍結(jié)，夯擊振動(dòng)影響范圍大，一定要加強(qiáng)防振措施。三、確定凍土的處理原則根據(jù)設(shè)計(jì)要求與勘察、氣候等資料，將施工期劃分為初冬、深冬、春融三個(gè)階段，分別確定凍土的處理原則。（一）初冬季節(jié)初冬季節(jié)凍土屬高溫凍土，具有強(qiáng)度比較低、凍層比較薄等特點(diǎn)，因此，可采用如下方法處理：（1）直接夯入下土層。當(dāng)夯前自然地面到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)底面的距離大于凍層厚度與總夯沉量之和時(shí)，也就是說強(qiáng)

6、夯不至于將已凍土夯入基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以下時(shí)，無論什么土均可直接夯入下層暖土中。如遇冰層或過飽和土?xí)r，為避免融化水侵蝕地基，應(yīng)在施工前清理。（2）土破碎后夯入暖土層，當(dāng)凍層較?。ㄐ∮?0cm）且凍土含水量較高時(shí)，夯錘底標(biāo)高低于基底標(biāo)高，凍土溫度高于-2，使之夯入暖土后在下一遍夯擊前融化，能在下遍夯擊時(shí)得到密實(shí)時(shí)，可將凍土夯碎后直接夯入暖土中，但其凍土直徑不得大于15cm。（二）深冬季節(jié)深冬季節(jié)由于氣溫低、凍土層厚、凍土堅(jiān)硬、破碎后呈塊石狀，一般情況下不論其凍脹性如何，強(qiáng)夯均不能使其得到加固。強(qiáng)夯施工時(shí)可用夯錘將凍土分層擊碎后清除，不得夯入地基土中。在下列情況下可不考慮清除凍土：（1）低洼沼澤地帶需要

7、填方的工程，利用冬天地表凍結(jié)的特點(diǎn)，機(jī)械進(jìn)入現(xiàn)場施工作業(yè)，可在冬季凍層上填方施夯，對地基進(jìn)行初步加固，并填土覆蓋，第二年春融時(shí)，挖出凍土再施夯，即將施工分兩段進(jìn)行。（2）挖方過程中，當(dāng)基礎(chǔ)埋深較深，按設(shè)計(jì)判斷凍土不能夯入基底時(shí)，可在凍土上直接強(qiáng)夯，待挖基槽時(shí)清除全部凍土，這樣可起到加固下臥層的作用。（三）春融季節(jié)一般這個(gè)季節(jié)凍深達(dá)到最大或上部已融化。這時(shí)氣溫都在正溫，凍土溫度較高，可將凍土全部挖出。可采用人工挖凍土或機(jī)械挖融土（分層），也可用強(qiáng)夯夯碎凍土層后用推土機(jī)推出。對最下部溫度較高的凍土一般情況下可預(yù)留30cm左右。其作用是，在地下水位高的場地，強(qiáng)夯施工時(shí)可起到隔水作用；初春時(shí)晚間氣溫低

8、，以免地基遭凍，起覆蓋作用。但對預(yù)留的這部分凍層應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，僅適用于弱凍脹和不凍脹性土。四、強(qiáng)夯法冬季施工準(zhǔn)備（一）強(qiáng)夯法冬季施工前準(zhǔn)備（1）施工前應(yīng)對強(qiáng)夯場地進(jìn)行勘察試驗(yàn)，除常規(guī)勘察項(xiàng)目外，尚應(yīng)對正凍結(jié)（融化）土的凍深分布、土的凍脹（融沉）性能及凍土其他性能進(jìn)行試驗(yàn)。（2）冬季強(qiáng)夯所產(chǎn)生的振動(dòng)一般比較大，若對施工現(xiàn)場周圍已有或正在施工的建筑物與其他設(shè)施造成影響時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震溝。（3）施工場地要統(tǒng)一規(guī)劃布置，保證大型機(jī)械和運(yùn)輸材料的車輛通行方便，有強(qiáng)夯的施工作業(yè)面。（4）施夯前應(yīng)拆除地面、地下障礙物和設(shè)施，平整場地，排除積水和積雪，清理表層污泥等，還應(yīng)根據(jù)場地情況，若需填方，則應(yīng)按填方高度分層

9、填壓，使之能承受大型機(jī)械正常運(yùn)行。（二）強(qiáng)夯法冬季施工機(jī)具設(shè)備準(zhǔn)備（1）起重機(jī)宜選用起重能力在150kn以上的履帶式起重機(jī)或其他起重設(shè)備，但必須符合夯錘起吊和提升高度的要求。（2）自動(dòng)脫鉤器應(yīng)具有足夠強(qiáng)度，其材料和焊接要有很好的負(fù)溫性能，且輕便靈活。（3）夯錘可用鋼制作，一般用鋼板外殼，內(nèi)焊接鋼筋骨架并澆筑強(qiáng)度等級不低于c30的混凝土而制成，底板厚度不得小于20mm，吊環(huán)要有足夠強(qiáng)度，各部焊接符合負(fù)溫振動(dòng)設(shè)備的質(zhì)量要求。（4）推土機(jī)一般以100號以上的大型液壓式為宜，主要用于堆積凍土、回填與填平夯坑，亦可作起重機(jī)桿臂的固定錨。（5）冬季施工還需配備起重機(jī)、推土機(jī)的預(yù)熱設(shè)備，如預(yù)溫車、蒸汽和熱水

10、設(shè)備等。（三）強(qiáng)夯法冬季施工的參數(shù)準(zhǔn)備（1）確定強(qiáng)夯法冬季施工參數(shù)的基本資料，包括建（構(gòu)）筑物設(shè)計(jì)資料、建筑場地的地質(zhì)勘察資料和預(yù)計(jì)施工期中的氣候資料。（2）試夯與凍土施夯參數(shù)的確定。試夯可做2-3組破碎凍土的試驗(yàn)，確定破凍土的主要參數(shù)：夯錘與落距、夯點(diǎn)布置、單點(diǎn)夯擊數(shù)、夯擊遍數(shù)。由于各地情況差別較大，主要參數(shù)要在試夯中選擇和確定。不同施工期的強(qiáng)夯參數(shù)的確定說明如下：初冬：直接夯入者以夯坑底不超過設(shè)計(jì)基底標(biāo)高為原則。凍土夯碎后推出場外者，夯擊能不能太大，以夯碎推凈為準(zhǔn)。夯點(diǎn)間距視凍土厚度、含水量確定，含水量大夯距亦大，且與推土機(jī)功率有關(guān)，功率大只需把凍土層破碎成大片狀即可。直接夯碎夯入暖土者，

11、凍土塊直徑不大于0.15m；深冬：深冬凍土堅(jiān)硬，但凍脹性打的土脆，夯擊數(shù)可少。不凍漲土凍深打，夯破較難，一般按凍土厚度分一、二、三層進(jìn)行，每層約0.50.8m為宜。第二層或最后一層若需推出凍土者，夯入深度不宜大；春融期：春融期凍層一般最厚或表層部分融化、土溫較高、強(qiáng)度低，可將凍土分層夯碎推出，但二層或最下層夯坑深度控制在0.30.4m，一般春融期殘留一層凍土，其厚度依據(jù)土質(zhì)而定。五、強(qiáng)夯施工工藝（1）回填材料如果是土，則應(yīng)再入冬前或初冬采集堆放，并采用一定保溫措施以防止凍結(jié)。如果是春季施工，因在凍深較大的地上取土十分困難，所以在有條件時(shí)可將挖出的凍土適當(dāng)晾曬，待融化后回填。在有工業(yè)廢料、砂石等

12、的地方，宜考慮采用粗粒的不凍結(jié)材料以及建筑垃圾等。當(dāng)隨取土隨回填時(shí)，在編制施工方案中，應(yīng)考慮挖方、填方平衡，并采取取土、運(yùn)輸、回填連續(xù)作業(yè)。氣溫很低時(shí)，運(yùn)輸車箱底宜墊防凍材料，以免粘車。（2）基土的換填回填。強(qiáng)夯冬季施工中，回填時(shí)嚴(yán)格控制圖或其他填料的質(zhì)量，凡夾雜的冰塊必須清除，填方之前地基表層有凍層時(shí)也需清除?；靥钜话阌猛仆翙C(jī)分層推填壓實(shí)。回填厚度按設(shè)計(jì)要求確定并適當(dāng)加厚，以便保護(hù)地基土不受凍。（3）施夯與地基土的保護(hù)：強(qiáng)夯施工必須按試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行。夯擊時(shí)，落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，夯位準(zhǔn)確，如錯(cuò)位或坑底傾斜過大，宜用砂或土及時(shí)填平才能進(jìn)行下一次施夯。雨雪天施工，夯坑內(nèi)或夯過場地有積冰、雪時(shí)，必須及時(shí)處理。施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵照建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（jgj79-2002）中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并做好記錄。每夯擊完一遍后，應(yīng)及時(shí)測量場地平均下沉量，及時(shí)填平夯坑，用松土或其他材料覆蓋，厚度由氣溫決定。下一遍施夯前一般應(yīng)清除表層凍土。冬季氣溫低，往往易粘錘底，若發(fā)現(xiàn)此情況，宜墊一層松散顆粒材料，還有一定保溫效果。若土粘錘，則應(yīng)及時(shí)處理。（4）地基處理還需要考慮與基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的施工配合。若地基處理后冬季不能立即進(jìn)