高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工技術(shù)探討

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高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工技術(shù)探討
劉淑艷
摘要：本文依據(jù)某某市擬建高層高密度住宅地基沉降的現(xiàn)狀，首先探討了強(qiáng)夯施工前期處理措施，然后分析了高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工原則與處理方案，最后提出了相關(guān)施工工藝流程技術(shù)，希望對(duì)我我國(guó)高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工技術(shù)推廣有所幫助。
關(guān)鍵詞：高層建筑；地基沉降；強(qiáng)夯施工
1 工程概況
擬建場(chǎng)地位于某某市Y789-11A地塊，擬建高層高密度住宅，場(chǎng)地周邊有公路通過(guò)，交通較便利。場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地層主要由上覆第四系全新統(tǒng)耕植土、人工填土、及坡殘積粉質(zhì)粘土組成，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂、泥巖互層組成。周邊多為隨意性堆填，導(dǎo)致地基有沉降現(xiàn)象�；靥钅晗藜s5年以上。厚度在5.00m-20.00m之間變化。其該區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)開挖斷面情況反映基本與地勘報(bào)告一致，填料平均8m以上級(jí)配不佳，且石塊較大；8m以下級(jí)配較好，比較密實(shí)。但該部位現(xiàn)狀地貌標(biāo)高要比設(shè)計(jì)完成標(biāo)高平均約高10m。
2 強(qiáng)夯施工前期處理
本工程的場(chǎng)地平整系綜合施工過(guò)程，主要由土方開挖、運(yùn)輸、填筑、壓實(shí)等施工過(guò)程組成，其中填筑和壓實(shí)是本工程平場(chǎng)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本工程土方開挖由人工、半機(jī)械化、機(jī)械化和爆破等數(shù)種方法結(jié)合進(jìn)行。本工程屬大面積的場(chǎng)地平整，宜采用大型土方機(jī)械，如推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和單斗挖土機(jī)等進(jìn)行施工。而深填方區(qū)的強(qiáng)夯施工前期處理過(guò)程如下：此區(qū)域處理時(shí)先按上述要求進(jìn)行清淤，然后分層碾壓回填，填料采用土夾石，其中20%-30%為新開挖的堅(jiān)硬碎塊石，塊石的最大粒徑不宜大于300mm，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90-0.92以上，再進(jìn)行一次性強(qiáng)夯處理�；靥顣r(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高一定的厚度，該厚度一般為0.5-2米，視夯實(shí)土層的厚度和現(xiàn)場(chǎng)試夯的結(jié)果而定。待強(qiáng)夯完成后對(duì)最上面一層較松散的土進(jìn)行清除。局部區(qū)域需待強(qiáng)夯處理完成后，再進(jìn)行機(jī)械碾壓回填或人工回填。強(qiáng)夯處理后要求地基的承載力特征值不小于250kPa，地基土的變形模量不小于20MPa。
3 高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工原則與處理方案
3.1 加固原則
針對(duì)本場(chǎng)地具體情況，特制定地基加固處理的三個(gè)原則：有效加固雜填、素填土，確保其強(qiáng)度和變形滿足要求；軟弱下臥層的承載力和沉降應(yīng)滿足上部結(jié)構(gòu)適用性、安全性和耐久性要求；避免出現(xiàn)連貫的剪切破壞面，保證地基的整體穩(wěn)定性。
3.2 處理方案
采取置換方式試夯，試夯區(qū)滿鋪土石比為7:3的80cm厚開山填料，平整碾壓后進(jìn)行不同能量級(jí)的試夯擊。通過(guò)試夯情況得出處理方案：在基底鋪填一層600mm-800mm厚、土石比7:3、最大粒徑≤300mm的開山填料；平整、碾壓后進(jìn)行強(qiáng)夯，要求夯擊能3500kN•m；該區(qū)域第一遍強(qiáng)夯完成后，進(jìn)行分層回填碾壓，每層回填土厚度不超過(guò)0.8米，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工�；靥畹皆O(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯標(biāo)高時(shí)再進(jìn)行第二次強(qiáng)夯處理，夯擊能要求經(jīng)過(guò)試夯后確定。
4 高層建筑地基沉降的強(qiáng)夯施工工藝要求
在該區(qū)域強(qiáng)夯區(qū)中選擇地質(zhì)情況較差，處理深度最大且有代表性的區(qū)域，設(shè)置一個(gè)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)。由于場(chǎng)地上部回填土的非均質(zhì)性以及下部地基土的變異性，工程施工前，仍應(yīng)進(jìn)行單點(diǎn)夯試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)方法是分別在夯錘上和夯坑周圍地面相互垂直方向埋設(shè)觀測(cè)標(biāo)識(shí)，在夯擊過(guò)程中，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量每擊的夯沉量和地面水平方向、垂直方向的位移，當(dāng)夯擊達(dá)到設(shè)計(jì)夯沉量控制指標(biāo)后，或地面出現(xiàn)異常隆起時(shí)，停止夯擊。繪制夯擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線，計(jì)算有效夯實(shí)系數(shù)，確定強(qiáng)夯收錘控制標(biāo)準(zhǔn)、間歇時(shí)間、夯點(diǎn)間距等施工參數(shù)，驗(yàn)證強(qiáng)夯處理效果，為工程施工提高依據(jù)。
強(qiáng)夯試驗(yàn)時(shí)，夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大隆起；不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難；各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則。
施工順序：
測(cè)量放線→3500kN•m強(qiáng)夯第一遍→3500kN•m強(qiáng)夯第二遍→1300kN•m滿夯→平整碾壓→檢測(cè)驗(yàn)收
4.1 機(jī)組及人員配置
點(diǎn)夯夯擊能3500kN•m，夯錘重量25t，起吊高度14m；滿夯夯擊能1300kN•m，夯錘重量19t，起吊高度13m。機(jī)組作業(yè)每班配4人，其中司機(jī)1人、指揮1人、測(cè)量1人、掛鉤1人。
4.2 第一遍夯點(diǎn)施工
施工前，平整場(chǎng)地，復(fù)測(cè)場(chǎng)地標(biāo)高，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)起夯面標(biāo)高要求，然后用全站儀向施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)引測(cè)施工圖角點(diǎn)控制坐標(biāo)，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)核無(wú)誤后，再改用普通經(jīng)緯儀按施工圖布置第一遍夯點(diǎn)，夯點(diǎn)需用白灰標(biāo)出，以方便夯錘就位。強(qiáng)夯主機(jī)和夯錘就位后，要對(duì)夯錘的落距進(jìn)行測(cè)量，并采取措施，使其在夯擊過(guò)程中不被改變，確保每擊均能達(dá)到設(shè)計(jì)單擊夯擊能，同時(shí)測(cè)量就位后的錘頂面標(biāo)高和地面標(biāo)高，錘頂面至自然地面的高度，為計(jì)算每擊的夯沉量和夯坑深度提供依據(jù)。將夯錘起吊至預(yù)定高度后自動(dòng)脫鉤，夯錘夯擊地面，測(cè)量夯錘頂面標(biāo)高，減去夯錘就位時(shí)的頂面標(biāo)高就是第一擊的夯沉量，如此反復(fù)進(jìn)行，直至最后兩擊的平均夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)，停止夯擊，移動(dòng)主機(jī)和夯錘至下一夯點(diǎn)，繼續(xù)夯擊，當(dāng)滿足控制條件后，停止夯擊，重復(fù)以上操作，完成第一遍夯點(diǎn)施工。
4.3 第二遍夯點(diǎn)施工
第一遍夯點(diǎn)完成后，在監(jiān)理工程師的監(jiān)督指導(dǎo)下，回填夯坑，平整場(chǎng)地，抄平地面，再用全站儀向施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)引測(cè)施工圖角點(diǎn)控制坐標(biāo)，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)核無(wú)誤后，按施工圖布置第二遍夯點(diǎn)，夯點(diǎn)需用白灰標(biāo)出，以方便夯錘就位。第二遍點(diǎn)夯的施工方法，與第一遍完全相同。
4.4 第三遍滿夯施工
第三遍設(shè)計(jì)滿夯施工時(shí)，不再進(jìn)行夯點(diǎn)布置和夯沉量觀測(cè)，僅控制夯擊數(shù)、夯錘落距和夯印搭接情況即可。滿夯施工完成后，用推土機(jī)整平場(chǎng)地，平整碾壓標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，交付檢測(cè)。第一次強(qiáng)夯完成后，按照一層原地表土土一層新開挖土的方式進(jìn)行分層回填碾壓，每層回填土厚度不超過(guò)1米，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。回填到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯標(biāo)高時(shí)再進(jìn)行第二次強(qiáng)夯處理，夯擊要求同第一次。
4.5 各遍間的間歇時(shí)間
各遍間的間歇時(shí)間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時(shí)間。對(duì)砂性土，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯完后的瞬間，消散時(shí)間只有2-4min，故對(duì)滲透性較大的砂性土，兩遍夯間的間歇時(shí)間很短，亦即可連續(xù)夯擊。對(duì)粘性土，由于孔隙水壓力消散較慢，故當(dāng)夯擊能逐漸增加時(shí)，孔隙水壓力亦相應(yīng)地疊加，其間歇時(shí)間取決于孔隙水壓力的消散情況，一般為3-4周。目前國(guó)內(nèi)有的工程對(duì)粘性土地基的現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)了袋裝砂井(或塑料排水帶)，以便加速孔隙水壓力的消散，縮短間歇時(shí)間。有時(shí)根據(jù)施工流水順序先后，兩遍間也能達(dá)到連續(xù)夯擊的目的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況，透水性相對(duì)粘性土較好，同一位置兩遍強(qiáng)夯間歇時(shí)間為24h，如遇少量粘性土位置，則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況延長(zhǎng)間歇時(shí)間。
我們按照本設(shè)計(jì)初步確定的工藝和參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)性施工時(shí)，根據(jù)地面沉降和變形的實(shí)際情況，可對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其更趨合理。結(jié)果顯示強(qiáng)夯效果好，有效限制了沉降情況的發(fā)生。
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