強夯施工工法任澤華

1、強夯法處理地基工程施工工法中鐵十九局集團第五工程有限公司路橋二公司 任澤華 王茂盛一、前言強夯法是20世紀60年代末、70年代初首先在法國發(fā)展起來的，國外稱之為動力固結法，以區(qū)別靜力固結法。這一般是將1040t的重錘以1040m的落距，對了基土施加強大的沖擊能，在地基土中形成沖擊波和動應力，使地基土壓實和振密，以加固地基土，達到提高強度、降低壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性的目的。強夯法以其適應性強、效果好、造價低、工期短等優(yōu)點，成為我國地基處理的一項重要技術。二、工法特點1、質量可靠，造價低，進度快，節(jié)約三材，經濟效益顯著等特點。2、強夯法加固地基，能代替某些樁基礎而節(jié)省

2、鋼材、木材和水泥，而且速度快、效果好、投資少，是一種經濟、簡便的地基加固方法。3、該法所用設備簡單，質量控制方便，適用范圍廣泛。4、強夯法一般采用重力為80kN（8t）以上重錘，起吊到6m以上高度，垂錘呈自由落下，對土體進行強力夯實。它是一種既能提高地基強度，降低其壓縮性，又能改善其抵抗地震液化的強力和消除土的濕陷性的地基加固方法。三、適用范圍1、強夯法加固地基，適用范圍廣泛，可用于濕陷性黃土、碎石土、砂土、一般粘性土、軟土以及工業(yè)或生活垃圾等各種填土地基。對于非飽和土地基，強夯加固效果顯著，在呈流塑狀的淤泥中拋填碎石、（鋼渣、礦渣）進行強夯擠淤也能取得較好的效果。2、處理深度一般不超過15m

3、。3、地下水位距地表面23m為宜。4、夯擊對象最好為粗顆粒土組成。5、施工現(xiàn)場距原有建筑物應有足夠的安全距離，一般宜大于10m。6、對于飽和軟土，地表面應鋪一層較厚的礫石、砂士等填料。四、工藝原理強夯法是應用功能轉換的原理達到加固地基的目的。具體地說，它是利用起重設備將幾十噸(一般840t)重錘，從幾十米(一般640m)高處自由落下，給土以強烈的沖擊和振動。地基土在強大的沖擊能的作用下，土體強制壓縮或振密；土體局部液化，夯點周圍產生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水逸出，經時效壓密，使土體重新固結，從而提高了土的承載力，降低其壓縮性。應用強夯法加固地基雖已經歷了幾十年，實踐證明是一種較好的地基處

4、理方法，但是還沒有一套成熟的理論和完整的設計計算方法。根據(jù)國內外近十年來的研究成果，土的強夯作用機理一般可歸結為：非飽和類土：以直觀的加密使土體強度增加為主，如黃土和一般的粘性土，最典型的是濕陷性黃土，通過夯擊使土顆粒重新排列成致密結構體，消除其濕陷性。粉土和粉細砂類土：夯擊作用使土體加密和預液化，從而提高地基土的承載力和抗液化能力。飽和土：強夯使空隙水壓力瞬時升高，隨著水壓力的消散，土中自由水和部分弱結合水排出，土體變得緊密，隨著時間的延續(xù)，觸變后的土體結構得以恢復，使地基土得到加固，對于飽和淤泥質土和粘性土，可通過加填料(石塊、鋼渣等)夯擊，增加土體骨架和排水通道，這一措施無疑擴展了強夯處

5、理地基土的適用范圍。五、施工工藝流程及操作要點（一）施工工藝根據(jù)工程地質勘察報告與建筑物的設計要求，施工前應對地基加固方案進行初步設計，包括加固的工藝與主要的技術參數(shù)，并進行試夯，檢驗與修正技術參數(shù)，方可正式施工。1、工藝強夯法夯擊過程為先對有一定間距的單點(主夯點)進行夯擊，后對整個場地挨點滿夯。2、參數(shù)（1）強夯加固地基的有效(影響)深度H=(Mh/10)-2M錘重(t)；h落距(錘底至起夯面距離)  (m)。（2）強夯能級(指單點夯擊)E=Wh         (kNm)W錘重(kN)；h落距(m)。（3）單

6、點錘擊數(shù)對單個夯點，一次連續(xù)夯擊次數(shù)。擊數(shù)控制標準如下：夯坑標高控制：打到要求標高或夯坑達到某一深度，以至不好繼續(xù)操作(粘錘、埋錘)，此擊數(shù)時形成的標高。貫入度控制：夯到最后一擊，或最后三擊的平均貫入度，小于或等于一定數(shù)值時的擊數(shù)。a.較硬土、濕陷性黃土、砂性土35cm。b.軟弱土510cm。c.對于飽和軟粘土，淤泥質土以及大能級強夯而相應的錘底面積小的情況下，貫入度達2030cm。地面發(fā)生較大隆起(一般不超過30cm)或夯坑內出現(xiàn)溢水等情況時，需停止夯擊。（4）滿夯的錘擊數(shù)對每個夯點連續(xù)夯擊數(shù)一般為35擊。（5）夯擊遍數(shù)以一定的連續(xù)擊數(shù)，對整個場地的一批點，完成一個夯擊過程叫一遍，單點的夯擊

7、遍數(shù)加滿夯的夯擊遍數(shù)，為整個場地的夯擊遍數(shù)。單點的夯擊遍數(shù)：除堅硬土和粒料土外，一般都有孔隙水壓力的消散和土體恢復問題。這兩個因素是控制強夯遍數(shù)的主要因素，一般含水量大的遍數(shù)較多。對在夯擊過程中有填料要求的飽和軟土的遍數(shù)也較多。夯坑過深，需在坑內填滿料，再在原點夯擊，這種情況也增加了遍數(shù)。滿夯的夯擊遍數(shù)，一般為一至二遍。（二）施工方法及操作要點 1、場地整平及標高要求(1)為便于機械行走和施工，強夯場地整平應大于強夯布點范圍，以夯點外邊緣向外擴35m或以外排基礎邊擴810m，如在挖填方地帶施夯，需考慮放坡。(2)強夯場地的標高，以所夯建筑物的基礎底標高，加預留夯沉深度來定。夯沉深度與地質情況，

8、能級等有關。此值可經過試夯確定。2、夯點布置按處理面積均勻布點時，以最外圍基礎中心線或外邊線算起，增加一排夯點。按基礎位置相應布點時，同上或按基礎持力層厚度一半擴出。布點形式和間距依地質情況、能級和夯錘面積等定。為更好的達到設計要求，多數(shù)情況需試夯確定。(1)單點間距一般為1.5D2.5D(D為錘底直徑)，呈正方形、梅花形和等邊三角形布置。(2)滿夯為挨點錯位相切。3、試夯根據(jù)設計指標和地質報告，參照有效影響深度公式、結合實際經驗，首先確定試夯能級，然后選擇不同的錘底面積、布點間距、施工順序、夯擊遍數(shù)、單點夯擊數(shù)等。夯后經過測試，得出滿足設計要求的最佳數(shù)據(jù)，確定施工工藝和參數(shù)。有條件時，對含水

9、量較大的地基土。為能提供各遍準確的間隔時間，最好做孔隙水壓力消散試驗。試夯場地可選在本工程場地內或附近，有經驗時也可在工程開始部分安排試夯。4、施工程序施工程序如圖1：圖1施工準備夯前勘察施工方案1夯后檢測實驗性施工施工方案1正式施工夯后檢測工程驗收結果補夯施工檢測試夯（檢驗設計的各項數(shù)據(jù)，并依此確定各項施工參數(shù)）（設計圖方案） 強夯法施工程序六、勞動組織(1)起重工：10002000kNm配4人；30004000kNm配56人；5000kNm以上配67人；填料工若干人(指需填料強夯)。(2)起重機車司機：  2人。(3)推土機司機：  12人。(4)機

10、修工：  3人。(5)測量工：  12人。(6)其它管理人員和工人依工程情況可作必要的調整。七、材料與設備 (1)起重設備：為強夯的主要機械，一般額定起重能力為夯錘重量的1.53倍，我國大都用履帶式吊車改裝。根據(jù)工程所采用的夯錘和起重高度來選用起重機的型號?？蓡螜C作業(yè)，也可主、副機(移錘)聯(lián)合作業(yè)。(2)門架：由橫梁和二個支腿組成，支腿的結構形式有格構式或管式。門架上部橫梁中心絞接于吊桿頂部。(3)脫鉤裝置：由帶拉桿的吊鉤和滑輪組成，配上牽引鋼絲繩，當夯錘起到規(guī)定高度時能自動脫鉤落錘。(4)夯錘：夯錘的選擇系根據(jù)土質條件、設計要求和強夯能級決定。夯錘重一

11、般為80400kN。設數(shù)個上下貫通的通氣孔。夯錘的材質為鑄鋼、鑄鐵或鋼殼包混凝土幾種。其錘底形狀多為圓形，錘底面又有平底、鍋底、球形等，地面投影面積一般為48m2。(5)推土機：是強夯必不可少的輔助機械，作為場地整平壓實之用。八、質量控制1、強夯中需要測定的數(shù)據(jù)(1)夯前的場地標高，各遍夯后整平標高。(2)各遍夯點最后三擊的夯沉量，計算出夯坑的總下沉深度，各遍在整個夯區(qū)內均勻的選一定數(shù)量的點測每一擊的下沉量，作為與試夯比較和檢測參考、滿夯只在開始時，以貫入度控制，得出錘擊數(shù)，以后以此數(shù)為準施打，不再作測量。(3)強夯中若發(fā)現(xiàn)地面變化較大時，需作隆降觀測。(4)強夯形成的夯抗直徑，主要在試夯時測

12、定，作為計算土體壓縮及填料量的參考。(5)對有填料要求的強夯，需記錄各夯坑的填料數(shù)量。2、施工要求(1)施工前必須用儀器，準確放出夯點中心位置，并劃出圓圈，施夯時對點要準。(2)必須按規(guī)定的起錘高度、錘擊數(shù)和控制指標施工，不得隨意改變。(3)施工中如發(fā)現(xiàn)偏錘，應重新對點。(4)施工中如發(fā)現(xiàn)歪錘時，需用填料(或土)將坑底墊平，才能繼續(xù)施夯。(5)如遇夯錘的通氣孔堵塞，應立即開通。(6)表層土過干(尤其是滿夯)應采取增加含水量的措施。(7)雨期施工，要防止雨水浸泡現(xiàn)場，夯坑內有積水應及時排出后方可施工。(8)強夯中的滿夯是重要的一環(huán)，必須精心施工，否則表層質量不好，將造成建筑物沉降過大和發(fā)生不均勻

13、沉降。冬期施工時，不宜進行滿夯。嚴格按照設計布置的夯點放線、夯擊；按照試夯所確定夯擊擊數(shù)、間隔時間、夯擊遍數(shù)、錘重、落距等參數(shù)施工。如采用方形錘應有人工導向。在滿夯時應隨時調整吊車位置，以防止出現(xiàn)以吊車為中心的扇形面，影響夯擊效果。3、加固效果檢驗(1)強夯法處理地基后，由檢測得出夯后地基土的各項物理力學指標。其指標主要是地基土的承載力，對飽和粘土還要提出壓縮模量。對濕陷性黃土，要測出消除濕陷的深度，對于液化地基土應測出消除液化的深度。(2)檢測點布置在夯點上和夯間：強夯過的場地較均勻，可取少量點檢測。為檢測結果更可靠，在夯打過程中發(fā)現(xiàn)的較軟弱區(qū)域可多布點。(3)夯后開始檢測的時間，根據(jù)土質情

14、況決定。砂質土可在竣工后一周左右或立即檢測。含水量在塑限左右的粘性土，可在24周或稍長一些時間檢測，飽和粘土要視孔隙水消散時間而定，淤泥質土要視孔隙水消散時間及土體恢復而定。后兩種土開始檢測時間一般較長。(4)強夯測試手段有靜載荷試驗、動力觸探、標準貫入、靜力觸探、旁壓、土工試驗等?？蛇x一種或數(shù)種方法檢測。含水量低的地基土、飽和砂類土、可選標貫。濕陷性黃土用靜探與探井取樣做土工試驗兩手段結合。夯后場地一般不做載荷浸水試驗。飽和粘土、淤泥質土應以標貫為主，配合靜探分析(單獨使用靜探則結果偏低)、碎石類土用重(2)測試。九、安全措施1、強夯施工的夯錘系自動脫鉤，現(xiàn)場施工必須高度集中，統(tǒng)一指揮，不得

15、有任何混亂現(xiàn)象，整個現(xiàn)場應由起重指揮員全面負責。2、吊車司機、推土機司機都要集中精力聽從起重指揮員的號令，不得盲動，夯錘起吊后，禁止任何人從吊桿下方通過。3、吊車司機應嚴格遵守安全操作規(guī)程。4、夯錘升起如超過脫鉤高度仍不能自動脫鉤時，起重指揮員應立即發(fā)出停車信號，并將夯錘落下，找出原因，進行處理。5、夯擊前應注意周圍高壓線對吊車及纜繩的影響，對臨近的建（構）筑物、廠區(qū)豎向工程地下管溝或管線、電桿等亦應保持一定距離，并會同設計部門進行調查，共同確定強夯加固范圍。6、在吊車操作室擋風玻璃前，應增設一面鉛絲防護網(wǎng)。 7、由于強夯機組高大，穩(wěn)定性較差，因此對施工場地要求較嚴，不得軟硬不勻，不得有虛填坑

16、洞和淺層墓坑。8、強夯時有土塊石子等飛出，現(xiàn)場人員必須戴安全帽。吊車上應安裝防護網(wǎng)，非施工人員不得進入現(xiàn)場。9、應隨時注意檢查機具的工作狀態(tài)，經常維修和保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)不安全之處應及時處理。十、環(huán)保措施1、夯擊場地應視情況適當灑水，以防石、水四濺，塵土飛揚。2、對臨近有精密電子設備的建筑物，應采取隔振措施，以消除振動帶來的危害。十一、效益分析對各種不同類型地基的地質條件，強夯所產生的效果不同，但總的特點是節(jié)約三材，縮短工期，效果明顯，造價低。強夯比碎石樁、混凝土灌注樁、預制樁、換土、灰土樁、砂樁等可節(jié)約投資30%左右。由于施工進度快、早日投產所產生的社會經濟效益就更大了。十二、工程實例我單位承建的長

17、吉城際鐵路CJCJ-2標段強夯面積為53207m2，設計夯擊能為1000 kN·m，現(xiàn)已施工29033m2。施工中采用W1001型履帶式起重機，夯錘采用錘重22t，落距4.5m，采用點夯和滿夯結合的方案，夯點布置如圖2。已完強夯經檢測滿足了設計的強度和變形要求。 圖2 夯點布置圖工法評審申報表填報單位：中鐵十九局集團第五工程有限公司路橋二公司工法名稱強夯法處理地基工程施工工法主要開發(fā)單位長吉城際鐵路工程項目經理部完成時間2008年9月主要編寫人姓 名職 務職 稱單 位任澤華技術員助工第五工程有限公司路橋二公司王茂盛總經工程師第五工程有限公司路橋二公司應用工程項目名稱長吉城際鐵路科技成果是否鑒定(評審)及組織鑒定單位應用時間2008年89月科技成果