浅析强夯法在地基加固中的应用

摘 要 本文主要从加固机理和设计、施工要点等方面,对地基加固中所采用的“强夯法”进行进一步的分析研究。

关键词 强夯法;软土地基;加固机理;设计;施工要点

中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)24-0163-02

0 引言

地基处理加固问题一直以来都是工程建设中的技术关键之一,并在很大程度上控制着工程投资总额和工期的长短。最近30年以来,国内外在地基处理技术方面发展十分迅速,传统方法得到改进,新的技术不断涌现。

1 强夯法的加固机理

强夯法是非常有效的地基加固方法之一,但是一直以来,关于强夯法加固地基的机理却在国内外的专家学者那里没有形成一致的看法,他们从不同的角度对强夯机理进行了研究,提出了很多各自的看法。关于强夯机理,首先应该分为宏观机理和微观机理;其次,对饱和土和非饱和土应该家以区分,而在饱和土中,粘性土与无粘性土还应该加以区别。因粘性土具有触变性特点,土体强度得到恢复和增强,L.Ménard根据这些现象提出了一个与太沙基静力固结理论不同的,新的动力固结模型和理论。另外对特殊土,如湿陷性黄土等,应该考虑它的特征;再次,在研究强夯法机理时应该首先确定夯击总能量中真正用于加固地基的那一部分,而后再分析此部分能量对地基土的加固作用。范维恒等曾提出用“爆炸对比法”来确定用于加固地基的能量。

2 强夯法的设计和施工要点

2.1 强夯设计

强夯设计的主要内容是确定合理的技术工艺参数。这些参数包括:锤重、落距、最佳夯击能量、夯击遍数、夯点布置、强夯范围、两次夯击间隔时间等。

2.1.1夯击能量

强夯设计首先要针对具体场地条件及工程设计要求的地基加固深度和效果确定所需要的单点夯击能量,以便选择强夯机具。单击夯击能主要取决于土层厚度和类别等,可按下面经验公式估算:

E=Mgh

E=(H2/K)g

式中 E―单击夯击能(kN・m);

M―锤重(kN);

g―重力加速度(9.8m/s2);

h―落距(m);

H―地基加固深度应(从起夯面算起);

K―修正系数,一般粘性土取0.5,砂性土区0.7,黄土取0.35~0.5。

最佳夯击能是指在夯击过程中地基中的孔隙水压力增加到等于土的上覆压力时的夯击能,对粘性土而言,夯击过程中孔隙水压力消散慢,随夯击能逐渐增加,孔隙水压力亦相应地快速叠加增长,可按此叠加值确定最佳夯击能(夯击次数),由于孔隙水压力随深度增大而减小,与土的自重压力正好相反,最佳夯击能宜按有效加固深度确定。最佳夯击能确定后,夯击次数也随之确定了。但夯击次数应满足下列条件:最后两击平均夯沉量不大于50mm,当单点夯击能较高时,不大于100mm;夯坑周围地面不应发生过大的隆起;不因夯坑深而发生起锤困难。

2.1.2 其它因素

夯击点位置应根据建筑结构类型,采用正三角形、等腰三角形或正方形布置。夯点间距应视欲加固土层厚度、土质条件和单点夯击能等因素确定。一般情况下,第一遍夯点间距可取5～9m,以后各遍可与第一遍相同或适当减少。对于土质差、厚度大因而加固要求大的软弱土层或单点夯击能加大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大,可取7~15m。为避免边界效应引起建筑物的不均匀沉降,强夯处理地基的范围应大于建筑物最外侧地基轴线在扩大1~2排夯点,扩大的具体范围取决于要求加固深度。一般为超出基础外缘的宽度宜为设计加固深度的1/2~2/3,且每边或加宽3~5m。

2.2 施工要点

2.2.1 施工前场地准备工作

强夯需要的主要机具和设备包括:夯锤、起重机和脱钩装置等部分。在强夯施工之前,场地应做好一下准备工作:

1)强夯前应查明场地范围内地下构筑物,管线和其他设施的位置及标高等参数,并采取必要的措施加以妥善处理,以免强夯施工时造成损坏;2)当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或其他设施会产生有害影响时,应采取防振,隔振或其他必要措施;3)当场地地下水位高或夯坑内积水影响施工时,宜采用人工降低地下水或铺填一定厚度的松散材料;场地或夯坑内积水应及时排出。

2.2.2 强夯施工基本步骤

1)清理并平整施工场地;2)标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;3)起重机就位,夯锤置于夯点位置;4)测量夯前锤顶高程;5)将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由落下后放下吊钩,再次测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时整平坑底;6)重复步骤5,按设计夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击;7)重复步骤3~6,完成第一遍全部夯点的夯击;8)用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;9)在规定的间隔时间后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。

2.2.3 施工检测

应该在施工过程中配以专人来做下列检测工作:

1)在开夯前检查夯锤质量和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;2)应在每遍夯击前对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯应及时纠正;3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。

2.2.4 施工记录

强夯施工过程中,应对各项参数及施工情况进行详细记录。

3 结论

强夯法是建筑工地中软土地基处理常用的方法,也是一种经济高效的地基处理方法。虽然它的施工机械比较简单,施工工艺也不复杂,但在施工过程中,仍然要以安全生产为第一,谨慎对待,严把质量关,严格按照施工步骤来,打造优良工程。

参考文献

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