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河南彬豫强夯地基基础工程有限公司
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浅谈强夯试夯施工

文章编辑:【彬豫强夯地基基础工程】发布日期:2019-06-19 14:39:31

目前,应用强夯法处理地基的工程范围越来越广,实用性和加固方法具有广泛性和有效性,结合山平高速公路工程中的软土地基强夯处理,简要的分析了强夯试夯施工参数的选取、修正设计及试夯施工对正式施工的指导作用。
1强夯法处理地基的机理
1.1强夯单点夯机理
强夯巨大的冲击荷载使被压土体承受瞬间的巨大压应力、剪切应力和土体相应产生的约束反力,使土体发生急剧沉降现象,产生压缩和剪切变形,使土颗粒摆脱了原来的胶结,颗粒间挤压移动,土的孔隙被充填压缩;其次,土体受到夯锤底面约束反力的控制,土体距离锤体越近,受到各种方向的作用力就越大,相应密度增加。因此,位于夯锤底面的土体分别是加密状态(土体结构完全破坏,土颗粒基本呈规律排列);无加密状态(土体结构基本破坏或松动破坏,密度变化较小)。通过不断的对地基进行夯击,夯区的土体及同一夯点上下层厚度内土体趋于加密状态,强夯施工是向土体传递着锤的冲击、破坏、加密作用。
1.2满夯机理
满夯是继点夯之后,夯击能多降至点夯的1/4夯能进行最后一遍的夯击。满夯是进一步夯实点夯之间被扰动的土,使夯点与夯点间强度更趋于均匀,促进松动破坏的土层压密,形成整体强度。
2 试夯区的选择与施工参数的确定
强夯施工应该根据现场地形条件选择若干个具有代表性又能满足试夯要求的试夯区,对于夯坑的填料应选择材质好、强度高、级配好、含泥少者最佳,填料采取边夯边填。
3 施工参数的选择
3.1夯击能的选择
单点夯击能的选择是首要前提,一般宜根据所要加固地基深度结合图纸设计夯击能综合确定。
3.2夯锤规格的选择
3.2.1夯锤重量一般按照3.2.1式进行取值,因如果夯锤过重,要求起重能力就大,这样会增大施工成本。
E=mgh (3.2.1)
式中:E――夯击能,KN・m;
m――夯锤重,kg;
h――起重设备的提起高度,m;
g――重力加速度,m/s2。
3.2.2夯锤底面积一般采用4-7m2,对结构性较强的地基土宜取小值。
3.3夯距和布点方式的选择
强夯夯点布置形式可根据基础形式、地基土类型和工程特点选用,宜为正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式,常见夯点布置形式见图3-1,图中1为点夯第一遍夯点,2为点夯第二遍夯点。

图3-1常见夯点布置图
如果单从地基强度均匀性考虑时,正三角形优于其它布点形式,同时正方形布设点位较多,施工成本相对较高。
夯距宜为锤径的1.2~2.5倍,低能级时取小值,高能级及考虑能级组合时取大值。
强夯常需分遍夯击,强夯遍数往往取决于夯距,即夯距越小,夯点越密。因为一边无法使各点全夯到,故遍数就越多,如考虑孔隙水压力消散时间,由于大面积强夯时,最先夯的夯点,在夯最后的夯击时,孔隙水压力往往已得到消散,可回头第二遍。
4 试夯
4.1试夯区面积选择
试夯区的面积不宜过小,一般夯点布置其纵横排数不宜少于5排,必须保证四排。因过少则反映不出夯点之间能量叠加之后实际的加权处理深度。检测点个数受限(因检测不能在边缘夯点之外,而应布在没边都有两排包围的区域之类)检测点越少,检测手段越单一,所取得检测数据就越具有偶然性,缺少各种手段的互为参照性,其代表性和真实性都难以保证。而规范中推荐的试夯区面积也不得少于400m2。
4.2单点击数的确定
4.2.1夯前宜埋设好夯点四周的地表沉降或隆起点观测点,应注意两夯点正中间观测点的埋设,应记录每击的地表变形量。
4.2.2详实地记录每击的锤击贯入度,在现场画出夯沉曲线图,并注意观测和描述已出现的各种现象的发生与发展,如隆起量、每击的长度、宽度变化等,结合试夯的结果或已认可的夯沉深度来确定单点强夯击数。
4.2.3注意观测并记录每边夯后的场地沉降量。它是宏观评价强夯效果,如场地压缩量、场地湿陷量的重要依据之一;同时又是指导正式夯击的填料厚度、控制夯后所需场地标高的唯一依据,避免发生填料量或土方量重复调配所产生的浪费,因此必须正确真实的测量其标高变化,切忌将试夯区以外的土或填料推向试夯区,又误将满夯后的场地标高与原场地标高之差作为真实的场地夯沉量加以利用,来指导正式施工,因正式施工的面积远大于试夯区,在场地平整时,没那么多区外土可向区内推,工程夯的场地夯沉量将大于试夯区的夯沉量,造成标高失控,发生大量土方。
5试夯区的夯后检测
试夯区的夯后检测是必须进行的,因为它是评价地基处理效果,修改设计的唯一依据和标准。故正确地、客观地、真实的进行夯后检测意义重大。
5.1夯后检测间歇期
夯后地基检测常需一段间歇期,它与强夯施工每遍之间的间歇期不同。每遍之后的间歇往往考虑地表发生的诸如隆起、橡皮土等现象不应再加剧,以及是否影响安全施工等因素较多,而夯后地基检测的间歇,主要考虑的是深层固结,如土体被迫接受夯击能而要进行缓慢的释放(最明显表现的孔隙水压力消散),空隙水压力消散是由于整个夯区上部土体被破坏,密度增加,自重应力又以附加荷载的形式重新得以发挥而无加密区土体结构受到松动破坏,强度降低,压缩性增大,因此将产生一定新的压缩变形,使得原始粘聚力有所提高,土中结合水在夯击时移动、静止后又重新排列固定;其次,还有一部分上层土(加密层)对下层土(结构呈松动破坏的土层)的压缩变形和强度恢复。但工期往往不允许,故应按规范中强调的间歇性执行。
5.2检测点的布置数量和检测手段的选择
5.2.1检测点的布置应确保每种检测手段夯点与夯间都有分布,还应布在纵横都在两排夯点包围范围之内,且每种手段检测数量在夯点与夯间上均不少于两点,以免缺乏代表性。
5.2.2检测手段的选择应针对主要处理目的,主要不良地质现象的需要进行选择,如湿陷性、液限、液化等,但反映地基强度和土的密度等指标还是不可缺少的。一般检测手段不应少于两种,对较重要的地基还应考虑静载荷试验。
5.2.3主要进行夯前和夯后的效果对比分析,主要不良地质现象改善情况。是否达到设计预期目标。充分的、客观地、全面的评价夯后地基的可靠性。如果还有指标尚未达到使用要求,宜从强夯加固地基的机理入手,找出施工参数或辅助措施应进行的调整方向并具体化。
6结论
通过试夯施工的现场施工记录,得出夯击次数与夯沉量关系(见图6.1)。

图6.1 夯击次数与沉降量关系图(单位:mm)
山平高速路基软基处理设计要求强夯点夯夯击次数为6~8击,夯击最后两击的沉降量不大于5cm,由现场施工记录得出夯击次数与夯沉量关系通过试夯只需达到4~5击,即满足要求,从而修正了设计,减少夯击次数,缩减施工成本,其次,在试夯过程中监测土层变化及其现场出现的情况,得出相关工参数为正式施工提供可靠依据。

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