邯長(zhǎng)高速公路軟土地基處理之強(qiáng)夯法施工動(dòng)力固結(jié)法

軟土地基處理—?jiǎng)恿探Y(jié)法

強(qiáng)夯法一、工程案例1．工程背景邯長(zhǎng)公路更樂至冀晉界段高速公路,全長(zhǎng)13.09km，其中路線穿越區(qū)有7km為黃土狀亞砂土,其分布較廣,但不連續(xù),具有垂直節(jié)理、大孔隙特征,并且具有一定程度的濕陷性,設(shè)計(jì)中采用強(qiáng)夯法對(duì)該段濕陷性黃土進(jìn)行處理。夯點(diǎn)布置圖強(qiáng)夯法施工設(shè)計(jì)圖紙強(qiáng)夯處理施工現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯處理施工現(xiàn)場(chǎng)討論問題1：強(qiáng)夯法的施工工藝流程平整場(chǎng)地布置夯點(diǎn)機(jī)械就位夯錘起吊至預(yù)定高度夯錘自由下落按設(shè)計(jì)要求重復(fù)夯擊低能量滿夯表層松土3．強(qiáng)夯施工步驟1)清理并平整施工場(chǎng)地;2)標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置,并測(cè)量場(chǎng)地高程;3)起重機(jī)就位,使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置;4)測(cè)量夯前錘頂高程;5)將夯錘起吊到預(yù)定高度,待夯錘脫鉤自由下落后,放下吊鉤,測(cè)量錘頂高程,若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí),應(yīng)及時(shí)將坑底整平;3．強(qiáng)夯施工步驟6)重復(fù)步驟5),按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn),完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊;7)重復(fù)步驟3)～6),完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊;8)用推土機(jī)將夯坑填平,并測(cè)量場(chǎng)地高程;9)在規(guī)定的間隔時(shí)間后,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù),最后用低能量滿夯,將場(chǎng)地表層松土夯實(shí),并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。夯擊工藝要求夯點(diǎn)：采用正方形布置,夯點(diǎn)間距為4.5m;錘重：200kN，夯錘底面積為4㎡(錘的底面宜對(duì)稱設(shè)置若干個(gè)與其頂面貫通的排氣孔,孔徑可取25～30㎝;落距：15m,能級(jí)為3000kN·m,夯擊2遍,兩遍點(diǎn)夯的間歇時(shí)間不少于21d；夯擊擊數(shù)：以最后兩擊沉降量不大于5㎝為準(zhǔn),然后滿夯;點(diǎn)夯與滿夯間歇時(shí)間不少于15d,滿夯：錘印搭接1/2,夯擊能采用1000kN·m,滿夯擊次為最后一擊夯沉量小于5㎝。2．強(qiáng)夯試驗(yàn)鑒于目前國(guó)內(nèi)外外尚未形成一套套確定強(qiáng)夯參數(shù)數(shù)的理論和計(jì)算算方法,在大面積強(qiáng)夯施施工前,應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)單單位提供的施工工參數(shù)及類似工工程的施工經(jīng)驗(yàn)驗(yàn),在夯區(qū)范圍內(nèi)選點(diǎn)試夯,以確定合理的強(qiáng)夯參數(shù)及施工工藝,確保處理效果。。問題：強(qiáng)夯參數(shù)數(shù)都有什么？強(qiáng)夯參數(shù)包括錘錘重、落距、加加固深度、夯點(diǎn)點(diǎn)布置、加固范范圍、最佳夯擊擊能、夯擊遍數(shù)數(shù)及間歇時(shí)間、、墊層厚度及材材料等。強(qiáng)夯的基本參數(shù)數(shù)–有效加固固深度強(qiáng)夯加固地基的的有效深度:是指經(jīng)過強(qiáng)夯夯處理后,地地基土體強(qiáng)度提提高,壓縮性性降低,其加加固效果均達(dá)到到或超過進(jìn)行加加固所要求的最最低值的土層深度范圍。由于強(qiáng)夯處理效效果受多種因素素影響,即一一方面受夯擊能能、夯點(diǎn)間距、、夯擊次數(shù)、錘錘底形狀、施工工工藝等的影響響;另一方面面受需處理地層層的原始結(jié)構(gòu)、、均勻性及地下下水位等的影響響。因此,確定強(qiáng)強(qiáng)夯處理的有效效深度應(yīng)根據(jù)地地質(zhì)勘察情況、、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)及試試驗(yàn)夯區(qū)來確定定。強(qiáng)夯的基本參數(shù)數(shù)–單擊夯擊擊能強(qiáng)夯法的有效加加固深度與單擊夯擊能具有一定的相關(guān)關(guān)性，并且與土質(zhì)有一定的關(guān)系。。可以利用有效效加固深度和土土質(zhì)情況來確定定單擊夯擊能。。4.施工方法及及控制4.1夯點(diǎn)布布置點(diǎn)夯分兩遍完成成,隔點(diǎn)不隔隔行;滿夯分分兩遍完成,先先夯間滿夯,再普夯。4.2夯擊間間歇時(shí)間控制控制間歇時(shí)間,兩遍點(diǎn)夯的的間歇時(shí)間不少于20d,以超孔隙水壓力消消散大于70%以上控制;點(diǎn)夯與滿夯夯間歇時(shí)間不少少于15d,以以超孔隙水壓壓力消散大于50%控制。4.施工方法及及控制4.3最佳夯夯擊能控制根據(jù)動(dòng)力固結(jié)理理論,當(dāng)?shù)鼗挟a(chǎn)生的的孔隙水壓力達(dá)達(dá)到土的覆蓋壓壓力時(shí)的擊實(shí)能能稱為最佳擊實(shí)實(shí)能,在此能量時(shí)地地基能被擊實(shí)到到最佳效果。挖方段:采用夯點(diǎn)擊數(shù)數(shù)為6擊和最后兩擊夯沉量量平均值不超過過5㎝做為雙重控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。填方段:夯點(diǎn)擊數(shù)為12擊,最后兩擊的的夯沉量平均值值不超過5㎝做做為雙重控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。最大夯擊數(shù)定為為20擊。夯擊遍數(shù)采用用三遍法,第第一、二遍為主主夯點(diǎn),采用用隔點(diǎn)跳打,主主夯點(diǎn)完工后后,整平場(chǎng)地地,第三遍為為夯點(diǎn)搭接(一一夯壓半夯)的的滿夯,以加加固地表松動(dòng)層層。4.施工方法及及控制4.3最佳夯夯擊能控制最佳夯擊能可采采用單點(diǎn)夯沉量與夯擊次數(shù)關(guān)系曲曲線來確定,且滿滿足最后兩擊平均夯夯沉量≯5cm,夯坑周圍地面不不發(fā)生過大隆起起及不因夯坑過深而而發(fā)生起錘困難難。4.4可以止止夯的條件條件1:同一夯位最最后兩擊的平均均夯沉量＜5㎝㎝;單點(diǎn)夯擊次次數(shù)≮4擊。條件2:單位面積累累計(jì)夯擊能＞2000kN··m;夯坑深深度＞120㎝㎝。3.施工方法及及控制4.5強(qiáng)夯質(zhì)質(zhì)量控制滿夯結(jié)束7d后后對(duì)強(qiáng)夯處理地地基取樣進(jìn)行濕陷性系數(shù)、干密度、承載力等項(xiàng)目的檢測(cè)。。強(qiáng)夯施工段檢檢測(cè)頻率500m鉆探一處,每隔1m的的深度范圍取樣樣,檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如如下:(1)濕陷性系系數(shù):每處的平平均值最最大值值不超過0.015。(2)干密度:強(qiáng)夯的平均值值,最小值值不小于5．強(qiáng)夯試驗(yàn)檢檢測(cè)強(qiáng)夯檢測(cè)：夯前、夯中、夯夯后檢測(cè)5.1夯前檢測(cè)測(cè)1)開夯前應(yīng)檢查夯錘重和落距,以確保單擊夯擊擊能量符合設(shè)計(jì)計(jì)要求;2)檢測(cè)場(chǎng)地平整情情況;3)對(duì)夯擊處理范圍圍內(nèi)的地基原狀狀土取樣,分別進(jìn)行物理力學(xué)性能的分析。各需要檢測(cè)哪些些內(nèi)容5．強(qiáng)夯試驗(yàn)檢檢測(cè)－夯中檢測(cè)1)夯錘的落距不得小于設(shè)計(jì)落落距;2)在每遍夯擊前,復(fù)核夯點(diǎn)放線,夯錘的落點(diǎn)誤差差不得大于15㎝,夯完后檢查夯坑坑位置,發(fā)現(xiàn)偏差差或漏夯夯應(yīng)及3)控制單位時(shí)間內(nèi)的夯擊處理面積;4)按設(shè)計(jì)要求檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量;5)控制夯擊遍數(shù)間的間隔時(shí)間;6)夯擊過程中的異?，F(xiàn)象,如夯坑周圍出現(xiàn)隆起,夯沉量異常等情況;7)詳細(xì)記錄各項(xiàng)參數(shù)及施工情況,不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)夯或采取其他有效措施。5．強(qiáng)夯夯試驗(yàn)檢檢測(cè)－夯后檢測(cè)測(cè)1)夯后應(yīng)檢檢測(cè)夯坑坑深度、、夯點(diǎn)間間距及處處理寬度度,合格后方方可填平平;2)滿夯后,對(duì)場(chǎng)地進(jìn)進(jìn)行平整和壓壓實(shí),測(cè)量高程程,填寫地面面標(biāo)高變變化;3)滿夯結(jié)束束7d后,在夯擊處處理范圍圍內(nèi)每隔隔1m的深度范范圍取樣樣,分別進(jìn)行行物理力學(xué)學(xué)性能的分析;碎石土和和砂土地地基,間隔時(shí)間間取1～2周;低飽和度度的粉土土和粘性性土、濕濕陷性黃黃土地基基可取2～4周;4)宜根據(jù)土土性選用用原位測(cè)試試和室內(nèi)土工工試驗(yàn),對(duì)地基進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)測(cè)5)質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)的數(shù)量量,應(yīng)根據(jù)地地基處理理的面積積確定,其檢驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)數(shù)量不不應(yīng)小于于3處/1000m3,檢驗(yàn)深度度應(yīng)不小小于設(shè)計(jì)計(jì)處理的的深度。6.強(qiáng)夯夯施工應(yīng)應(yīng)注意的的事項(xiàng)1)強(qiáng)夯施工工前,應(yīng)查明場(chǎng)場(chǎng)地范圍圍內(nèi)的地地下構(gòu)筑筑物和各各種地下下管線的的位置及及標(biāo)高等等,并采取必必要的措措施,以免因強(qiáng)強(qiáng)夯施工工而造成成損壞。。2)當(dāng)強(qiáng)夯施施工所產(chǎn)3).強(qiáng)夯施工宜采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其他專用設(shè)備,采用履帶式起重機(jī)時(shí),可在臂桿端部設(shè)置輔助門架,或采取其他安全措施,防止落錘時(shí)機(jī)架傾覆;強(qiáng)夯施工前,組裝起吊設(shè)備及輔助門式框架時(shí),應(yīng)特別注意起立機(jī)器的自身穩(wěn)定性,當(dāng)輔助門式框架過重時(shí)(如大于3000kN·m的能量時(shí)),這一問題尤為重要。6.強(qiáng)夯夯施工應(yīng)應(yīng)注意的的事項(xiàng)4)斜5)當(dāng)原地面表層較濕或含水量較大時(shí),在夯擊前應(yīng)在該段鋪墊10㎝～20cm厚的碎石,然后進(jìn)行夯擊。夯擊時(shí)如表土過干(尤其滿夯時(shí))則應(yīng)采取加水等相應(yīng)措施,增加含水量。6)夯錘上的通氣孔如遇堵塞,應(yīng)立即開通。7)冬季施工時(shí),當(dāng)凍土層厚度＜0.5m時(shí),應(yīng)在原夯擊數(shù)上加夯2～3擊,當(dāng)凍層厚度＞0.5m時(shí),則不宜施工。8）強(qiáng)夯時(shí)有土塊、石子等飛擊,現(xiàn)場(chǎng)人員必須戴安全帽。強(qiáng)夯法知知識(shí)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)成強(qiáng)夯法定義加固機(jī)理理強(qiáng)夯參數(shù)數(shù)施工準(zhǔn)備備施工工藝藝質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)工程案例例竣工資料料8.1強(qiáng)強(qiáng)夯定定義和強(qiáng)強(qiáng)夯施工工參數(shù)2.強(qiáng)夯夯法加固固機(jī)理利用重錘錘高落距距產(chǎn)生的的高夯擊擊能給地地基一沖同時(shí),巨大的能量瞬間釋放產(chǎn)生的壓縮波使土體孔隙水壓力急劇增大,土體局部液化,其強(qiáng)度銳減,在剪切波作用下使土體的原有結(jié)構(gòu)解體,待波消失后,土粒落到一個(gè)新的較穩(wěn)定的位置,同時(shí)一部分水排走,從而使土體迅速固結(jié),降低了土體的壓縮性,提高了地基的承載力。強(qiáng)夯法加加固機(jī)理理分類飽和土非飽和土土砂性土、、回填土土泥、泥炭炭土強(qiáng)夯置換換表層砂墊墊層碎石樁拋塊石與與強(qiáng)夯相相結(jié)合2.1飽飽和土加加固機(jī)理理飽和土強(qiáng)強(qiáng)夯土體壓縮縮（氣體和和水排出出）液化（孔隙水水壓力變變化）滲透性變變化（裂隙形形成排水水通道））觸變性（水的變變化）土體壓縮縮（氣體和和水排出出）飽和土夯夯擊中1遍飽和土夯夯擊中3遍2.2非非飽和和土加固固機(jī)理強(qiáng)夯加固固模式圖圖2.2非非飽和土土加固機(jī)機(jī)理非飽和土土強(qiáng)夯被動(dòng)破壞壞區(qū)（C區(qū)））主壓實(shí)區(qū)區(qū)(A區(qū))次壓實(shí)區(qū)區(qū)(B區(qū))振動(dòng)影響響區(qū)（D區(qū)））土體壓縮縮（氣體和和水排出出）2.3砂砂性土土和低含含水量回回填土加加固機(jī)理理土體在夯夯擊時(shí),受到很很大的沖沖擊波作作用,在在這種沖沖擊波作作用下,錘底瞬瞬間產(chǎn)生生一個(gè)巨巨大的壓壓應(yīng)力使使土體沉降降且隨深深度略有有擴(kuò)散加加密。土體夯夯擊時(shí)側(cè)側(cè)向變形形較小,即夯擊擊時(shí),錘錘底土瞬瞬間由靜靜態(tài)突然然下沉,和周圍圍土體產(chǎn)產(chǎn)生相對(duì)對(duì)剪切變變形,此此時(shí)周圍圍土體還還沒來得得及變形形,沖擊擊過程已已經(jīng)完畢畢。2.4泥泥、泥泥炭土加加固機(jī)理理一般認(rèn)為為泥或泥泥炭土結(jié)結(jié)構(gòu)破壞壞后,土土體強(qiáng)度度恢復(fù)較較慢。由由于土體體的滲透透系數(shù)小小,超孔孔隙水壓壓極難消消散,故不易采采用強(qiáng)夯夯法。但是泥泥炭土經(jīng)經(jīng)過能量量沖擊后后上面粉粉質(zhì)土或或墊層與與下面泥泥炭粘土土?xí)l(fā)生生機(jī)械混合合,強(qiáng)度也也會(huì)有較較大的提提高。其原理就就是在較較軟弱的的土層內(nèi)內(nèi)通過強(qiáng)強(qiáng)夯拌和和摻入顆顆粒較粗粗的土料料,使土土體剛度度加大,強(qiáng)度提提高。2.5強(qiáng)強(qiáng)夯置置換的加加固機(jī)理理利用強(qiáng)夯夯的沖擊擊力,強(qiáng)強(qiáng)行將砂砂、碎石石、石塊塊等擠填填到飽和和軟土層層中,置置換原飽飽和軟土土,形形成樁柱柱或密實(shí)實(shí)砂、石石層,與與此同時(shí)時(shí),該密密實(shí)砂、、石層還還可作為為下臥軟軟弱土的的良好排排水通道道,加速速下臥層層軟土的的排水固固結(jié)從而而使地基基承載力力提高,沉降減減少。2.5.1強(qiáng)強(qiáng)夯置換換的分類類(1)地基表層具有適當(dāng)當(dāng)厚度的砂墊層,下臥層為高壓縮性性的淤泥質(zhì)軟土?xí)r時(shí),通過強(qiáng)夯將表層砂砂擠入軟土中,形成一根根置換砂砂樁,(2)軟土地基表面堆填填一定厚度的碎石石料,利用夯錘沖擊成孔孔,再次回填碎石料,夯實(shí)成碎石樁。(3)在厚3～5m的淤泥質(zhì)軟土層上上面拋填石塊,利用拋石自重和夯夯錘的沖擊力使石石塊座到硬土層上上,淤泥大部分被擠走走,少量留在石縫中,形成強(qiáng)夯置換的塊塊石層。3.強(qiáng)夯參數(shù)強(qiáng)夯參數(shù)有效加固深度單擊夯擊能最佳夯擊能夯點(diǎn)布置夯點(diǎn)間距夯擊次數(shù)夯擊遍數(shù)夯擊范圍間歇時(shí)間起夯面墊層3.1有效加固深深度有效加固深度：指經(jīng)強(qiáng)夯加固后,強(qiáng)度提高，壓縮縮模量增大，其加加固效果顯著的土土層范圍。有效加固深度可采采用Menard提出公式進(jìn)行計(jì)計(jì)算：式中：H——加固固影響深度(m)M——錘重(kN)h——落距(m)3.2單擊夯擊能能單擊夯擊能：錘重重和落距的乘積。單擊夯擊能一般般根據(jù)加固土層的的厚度、地基狀況況和土質(zhì)成分由下下式綜合確定：或我國(guó)所用的錘重一一般為10～25t，個(gè)別可達(dá)40t,落距為8～25m。3.3最佳夯擊能能最佳夯擊能,從理理論上講就是能使使地基中出現(xiàn)的孔孔隙水壓力達(dá)到土土的覆蓋壓力時(shí)的的夯擊能。粘性土地基,由于于孔隙水壓力的消消散慢,隨著夯擊擊能的增加,孔隙隙水壓力可以疊加加,因而可根據(jù)有有效加固深度孔隙隙水壓力的疊加來來選定最佳夯擊能能。砂性土地基,由于于孔隙水壓力的增增加和消散過程快快,孔隙水壓力不不能隨夯擊能的增增加而疊加,當(dāng)孔孔隙水壓力增量隨隨夯擊次數(shù)的增加加趨于穩(wěn)定時(shí),可可認(rèn)為砂土能夠接接受的能量已達(dá)到到飽和狀態(tài)?？捎糜行嚎s率與與夯擊能的關(guān)系曲曲線來確定最佳夯夯擊能。3.4夯點(diǎn)布置置正方形插檔法：大面積強(qiáng)夯或飽和和粘性土點(diǎn)線插檔法：條形基礎(chǔ)普夯法：砂性土、含水量較較低的回填土或拋拋石擠淤加強(qiáng)夯點(diǎn)夯：柱基底加固二次夯擊：加固深度較大，，能量受限或墊層層較厚的情況夯點(diǎn)布置示意圖正方形插檔法點(diǎn)線插檔法普夯法點(diǎn)夯法二次夯3.5夯點(diǎn)間距距細(xì)粒土：夯擊點(diǎn)間距不宜過過小,一般第一遍遍夯擊點(diǎn)間距宜選選5～9m。土層較薄的砂土或或回填土：第一遍夯擊點(diǎn)間距距最大,以后各遍遍夯擊點(diǎn)間距與第第一遍相同,也也可適當(dāng)減少3.6夯擊次數(shù)數(shù)常以夯坑的壓縮量量最大,夯坑周周圍隆起量最小為為確定夯擊次數(shù)的的原則。一般每點(diǎn)點(diǎn)夯擊5～15擊擊:1)最后兩擊的的平均沉降量不大大于50mm,當(dāng)單擊夯擊能較較大時(shí),不大于100mm；或2)夯坑周圍地地面不應(yīng)發(fā)生過大大的隆起,土體隆隆起高度:≤10cm。3)不因夯坑過深深發(fā)生起錘困難。。3.7夯擊遍數(shù)數(shù)土體壓縮層越厚,土質(zhì)顆粒越細(xì),同時(shí)含水量較高高,需要的夯擊擊遍數(shù)越多1)理論公式法法2)根據(jù)設(shè)計(jì)要要求夯到標(biāo)高為止止ΣSi1=(0.6～0.8)S∞3.8夯擊范圍圍強(qiáng)夯處理的范圍應(yīng)應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)礎(chǔ)的范圍。一般夯擊范圍為：：夯擊范圍=(B+h)×(L+h)式中：h為加固深深度,B、L分分別為加固區(qū)的寬寬和長(zhǎng)。3.9間歇時(shí)間間兩遍夯擊之間應(yīng)有有一定的間歇時(shí)間間,以利于強(qiáng)夯時(shí)時(shí)土中超孔隙水壓壓力的消散。土中中超孔隙水壓力的的消散率與土的類類別、夯點(diǎn)間距等等因素有關(guān)。砂性土：滲透系數(shù)大,在在數(shù)分鐘和2～3小時(shí)即可消散完