摘要:在土建工程中,地基处理是关键环节,其影响到建筑后期的施工和整体稳定性,强夯法作为软土地基常用的处理技术,需要对施工具体环境具体分析,然后按照相关工艺进行施工,这样才能让地基施工快速、高质量完成。
关键词:强夯法;软土地基;施工技术
强夯法指的是将夯锤反复的从高处下落,通过冲击力与震动减少地基液化、提升地基强度的一种施工操作,选择适合的起重机,在保障起吊高度适宜后通常下落高度在6~40米之间,重锤质量为100kg~1000kg,最大单击夯实能可达到30000k N.m,巨大的冲击能量在地基中产生很大的冲击波和动应力,引起地基土的压缩和振密,从而提高地基土的强度并降低其压缩性,能够有效加固地基。强夯法的适用范围广泛、操作便捷、设备简单、投资较少,在道路交通设施、公共设施、民用建筑及工业中的地基处理中逐渐推广开来。该施工操作也被称为夯实法,目前软土地基处理中该操作已经十分常见。在重锤施压下,地基的承载力逐渐达到工程标准。一般来说,强夯法更适用于素填土、黏性土、砂砾土,帮助减轻地基土沉降程度甚至消除沉降可能性,提升地基强度,避免厚层软土土质对后续工程的稳定性、稳固性、寿命产生影响。
1 工程概况及场地岩土工程条件
1.1 工程概况
某水厂设计总规模为60万m3/d,该工程絮凝沉淀池一部分处于人工鱼塘位置,属软土地基。同时,构筑物的基础设计标高和持力层标高相差5-6m,无法满足地基基础设计要求,因此本工程需要对地基进行换填加固处理,确保地基承载力特征值达到150kPa。(建筑地基基础设计规范GB50007-2002)1kPa=1000Pa
1.2 场地岩土工程条件
结合工程地质勘察报告,施工场地的主要岩石土层为:人工填土层、第四系冲积土层、第四系残积土层、基岩及其风化层。通过分析得知,该场地地下水为储存于中砂层中的孔隙潜水,还有储存于人工填土中的上层滞水[1]。
2 地基处理方案
结合工程地质勘察报告,施工人员对两种施工方案进行了对比,一种是地基处理换填垫层法,另一种是强夯法。换填垫层法主要用在浅层软土地基和处理不均匀地基,换土垫层的材料为砂、砂石和灰土,厚度要求控制在3m之内。在施工上用灰土换填材料,土料为粉质粘土、石灰为新鲜消石灰,土料、石灰体积比进行科学配比,考虑本工程换填垫层预算为180万元,超出预算。强夯法主要用于浅层软土地基,具有工期短、工艺和检测方法简单等优势,还有利于对施工进行组织安排。本工程强夯处理预算为130万元,经过比较选择强夯法加固地基,造价更低,不仅可以满足设计要求,同时还可以满足设计需要。
3 强夯法施工过程
3.1 施工准备
本工程软土地基加固处理面积8720m2,抽干鱼塘水后,清理干净淤泥质土,然后利用砂砾粘土回填。回填土采用分层铺设,厚度为40-50cm,进行压实,主要用20T振动压路机操作,密实度要达到93%,满足此条件进行强夯施工。在进行施工之前要对加固区域的地下管线进行检查,以免因施工破坏地下管线[2]。
3.2 强夯机械设备
为达到施工要求,本次施工使用提升机具为履带式起重机(50T),夯锤采用铸钢锤(直径2.2-2.4m、夯锤重16.5T),使用一台140W推土机,另有水准仪、自动脱钩器、起重机具、标准贯入、静载荷试验、静力触探或简洁触探等设备以及土工常规试验仪器配合施工。
3.3 强夯设计参数
强夯加固地基不仅要严格控制加固深度,还要充分考虑地基土的类别、上部结构类型、基础形式、荷载大小、处理深度。本工程夯锤质量为16.5T,锤径为2.2-2.4m,第一次和第二次的夯击落距为10m。要求处理深度达到5-6m。在夯击遍数和夯点布置上,主要采用了两遍点夯配合一遍满夯的方法,其中两遍点夯布用正方形布点(5m×5m),在第二遍夯点位置选择上以第一次夯击的四个相邻夯点对角线交接处为准,最后布点形成梅花形,满夯夯锤印的搭接面积至少达到夯锤底面积25%。第四,点夯每点夯击数及间歇时间。根据施工要求,点夯每点夯击6-8次,两遍点夯施工间隔至少14d。
最后,满夯夯击能要达到《建筑地基处理技术规范》相关规定。
3.4 试夯
试夯参数:点夯单击夯击能为2500kN·M,每点达到6-8击,以最后两击平均夯沉量视为收锤标准,不可超出5cm;满夯单击夯击能标准为1000kN·M,满夯的搭接要达到锤底面积25%,每点夯实2-3击。在试夯环节要选择有代表性的3个夯点,根据试夯情况确定参数的合理性。施工工作准备就绪后,需要甲方、设计单位、监理单位、质检机构配合施工,并且对每个夯点做好施工记录,试夯施工完成后要根据间隔时间检测试夯场地。强夯设计参数合理可作为施工参数[3]。
3.5 施工操作
首先,点夯施工。施工人员需要先进行定位放线,主要根据夯点平面布置图操作,然后对夯点位置准确标记和测量场地标高。在操作环节,每点夯击依次经历起重机就位、调整到预定高度、测量锤顶标高,如果由于坑底倾斜导致夯锤歪斜要马上把坑底整平,经过多次重复操作达到控制标准;其次,满夯施工。进行两遍点夯施工后,利用推土机平整场地,然后进入到满夯施工环节,确保表层松土得到夯实。满夯要达到l000kN·m的单击夯击能,配合搭夯施工工艺。具体说来:行走强夯机到达指定位置并且调节到施工要求工艺后,让夯锤正向垂直于起始位置,锤击数达到要求后,移动到将施工夯点和完成夯点搭接25%位置,重复以上步骤继续夯击,最后用2OT振动压路机碾压密实;再次,防振沟。由于本工程和净水构筑物较近,需要设置宽lm、深2.5m的防振沟,这样可以避免由于施工的巨大振动导致沟体坍塌,为提升施工安全性,可以利用3m长的钢板桩支护。在强夯的一侧,防振沟用连续支撑方法,另一侧每30cm设置一个钢板桩,该环节还配合使用了横向支撑;最后,排水降水措施。在本工程清水池的标高为场地最低点,四周的积水容易向夯点汇集,所以要开挖明沟集水,将积水转移到周围集水坑,之后使用抽水吸到市政排水管网。
3.6 施工质量控制
施工前相关人员要对锤重和落距检测,确保单击夯击能满足设计要求。在夯击前还要对夯点放线、布置复核,并且检查夯坑位置,如果检查后出现了偏差,或发现施工漏夯必须及时处理。在施工过程中每个夯点的数据都要记录。
4 强夯检验分析
4.1 N63.5重型动力触探试验
根据相关规定,重型动力触探试验落锤重63.5kg、落距76cm,借助机械落锤法连续锤击,检测锤击速率合理控制,使用贯入器打入土下10cm的锤击数为标准,通过该实验掌握了垂直方向的地基承载力指标,包括分布情况、加固深度、影响深度。本次检测试验每90-100m设置一个检测点,最后设置86个检测点位,累计夯实深度165m。
4.2 压板载荷试验
该试验可以掌握较深范围地基土承载力以及变形模量,根据检测结果共选取三块场地最薄弱的点开展压板载荷试验,总加载量至少达到设计要求值2倍。本次试验每个试验点对土件压实,试件尺寸均1m×1m×1m,总加荷重为300kN。经过公式计算得出场地内地基承载力达到要求的150kPa,说明本工程的软土地基强夯加固效果显著[4]。
5 结束语:
综上所述,软土地基又被称为“软弱地基”,对房建地基工程开展十分不利,强夯法凭借其施工工艺简单、效果显著等优势,在软土地基施工中得到了越来越多的利用。作为施工人员要严格按照施工工艺进行操作,合理利用施工机械,关注平整场地、铺设垫层、做好高程测量和放线,重视强夯试验,不断总结经验,希望可以最大程度提升房建工程地基施工质量,为后续的房建施工打下基础。
参考文献
[1]陈飞.市政道路软土路基处理中强夯法施工技术的应用[J].江西建材,2017(10):133-133.
[2]陈柏恺.市政道路软土路基处理中强夯法施工技术的应用[J].福建建材,2017,000(002):67-68,81.
[3]王磊,杨昌斌,李亚阁.南亚强震区液化吹填砂土强夯法地基处理试验研究[J].中国水运:下半月,2017(7):373-374.