摘要：強(qiáng)夯法是一種處理地基的有效方法。其具有適用性廣、處理效果好、工程造價(jià)低、工藝簡(jiǎn)單、施工工期短等特點(diǎn)。本次結(jié)合黃陵煤化260萬噸/年焦化甲醇項(xiàng)目強(qiáng)夯地基處理工程實(shí)例，根據(jù)強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)施工中對(duì)夯點(diǎn)布置、夯點(diǎn)間距及夯擊次數(shù)等設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析總結(jié)，通過總夯擊次數(shù)和最后2-3擊平均夯沉量雙項(xiàng)質(zhì)量控制等措施，談?wù)搹?qiáng)夯在濕陷性黃土地區(qū)施工質(zhì)量的控制應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;強(qiáng)夯;施工;質(zhì)量控制

Abstract: This paper combine with the Huangling coal2600000 tons coking project of heavy tamping foundation treatment project as an example, based on dynamic compaction construction of tamping points arrangement, compaction spacing and compaction times and other design index analysis, through the total compaction times and finally the 2-3 hit the average settlement of dynamic compaction double quality control measure, to talk about dynamic consolidation in collapsible loess area construction quality control application.

Key words: collapsible loess; dynamic compaction; construction; quality control

中圖分類號(hào)：U213.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2104(2012)06-0020-02

概述

黃陵煤化260萬噸/年焦化甲醇項(xiàng)目位于陜西省黃陵縣店頭鎮(zhèn)，屬黃陵煤礦開采區(qū)范圍。該區(qū)域位于陜北黃土高原中部梁峁溝壑區(qū)，地勢(shì)兩側(cè)高、中間低。梁峁頂部為黃土，厚度一般小于10m，巖性為淺黃色、黃褐色粉土，疏松、大孔隙及垂直節(jié)理發(fā)育，屬中等濕陷性黃土。因所建項(xiàng)目地層為濕陷性黃土且局部屬煤礦采空區(qū)，設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基加固處理。

一、強(qiáng)夯法原理及適用性

強(qiáng)夯法又稱為動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓密法，是由法國Louis Menard公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。這種方法是將一定重量的重錘以一定的高度自由落體向下，給予地基以強(qiáng)大的沖擊能量夯擊，使土體孔隙壓縮，結(jié)構(gòu)瞬間破壞，孔隙水及氣體溢出，使土體顆粒重新排列。經(jīng)有效壓密固結(jié)，從而達(dá)到提高土的強(qiáng)度和密實(shí)度，改善土的振動(dòng)液化條件，提高地基承載力和消除失陷性黃土的濕陷性等目的。

強(qiáng)夯法適用于煤化工、堆料場(chǎng)、公路、機(jī)場(chǎng)、工業(yè)與民用建筑、油罐等地基處理面積大的工程，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果顯著。適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，在全國特別是西北黃土地區(qū)地基處理得以廣泛應(yīng)用。

二、 強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)

2.1夯點(diǎn)布置及夯點(diǎn)間距確定。強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置根據(jù)地基平面形狀分為正方形、三角形和梅花形等。不同能級(jí)的強(qiáng)夯采用不同的夯距，強(qiáng)夯能級(jí)分為1000KN.m、2000KN.m、3000 KN.m、4000 KN.m、6000 KN.m及8000 KN.m等。強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外邊緣的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)夯點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5-3.5倍。同樣根據(jù)修正后的梅納公式計(jì)算夯點(diǎn)間距。

H = k√M×h/g

(式中：H——有效加固深度m;k——修正系數(shù);M——錘重 KN;h——落距 m;g——重力加速度m/s2其;中修正系數(shù)k對(duì)于黃土取0.4 )

以3000KN.m能級(jí)強(qiáng)夯為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)夯點(diǎn)間距為5—6m，側(cè)向位移隨距夯中心的距離增大而逐漸減小，當(dāng)離夯心距離大于5m，責(zé)未發(fā)生明顯位移。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，可以確定在最佳夯擊條件下夯點(diǎn)間距為5-6m為宜，這時(shí)能使夯擊下沉充分發(fā)揮，同時(shí)側(cè)向擠壓也發(fā)揮作用，從而達(dá)到土的豎向壓縮和橫向擠壓最佳效果。試驗(yàn)檢測(cè)證實(shí)1000KN.m、2000KN.m、3000 KN.m能級(jí)的強(qiáng)夯其加固深度大約分別為4—4.5m、5-5.5m、6.5-7m。由此可見，黃土地區(qū)強(qiáng)夯夯點(diǎn)間距與其有效加固深度大體是一致的。

根據(jù)黃陵煤化項(xiàng)目焦場(chǎng)區(qū)域3000 KN.m強(qiáng)夯試驗(yàn)檢測(cè)表明：(1)夯距相同，但夯點(diǎn)布置不同的強(qiáng)夯，其有效加固深度相差不大。3000 KN.m強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置間距6m正三角形和6m正方形有效加固深度都在6-7m之間，但從土質(zhì)改善情況正三角形夯點(diǎn)優(yōu)于正方形。(2)在夯擊數(shù)與夯擊能級(jí)相同的條件下，強(qiáng)夯兩遍或強(qiáng)夯三遍然后搭接滿夯一遍，與強(qiáng)夯一遍然后搭接一遍地基加固效果基本相同。所以在強(qiáng)夯工程施工中，如果地質(zhì)等條件允許，建議采用強(qiáng)夯一遍完成，不僅可以縮短施工周期，而且節(jié)省施工成本。

2.2夯擊次數(shù)確定。強(qiáng)夯法的夯擊次數(shù)應(yīng)以夯坑的壓縮量最大、夯坑周圍隆起量最小為確定原則。現(xiàn)場(chǎng)可選取不小于400㎡試夯區(qū)3000KN.m強(qiáng)夯得到夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線(見圖1)。

確定夯擊次數(shù)的同時(shí)還應(yīng)滿足下列條件：

(1)最后兩擊平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：?jiǎn)螕艉荒芗?jí)小于4000 KN.m時(shí)不大于50mm;單擊夯能級(jí)4000 -6000KN.m時(shí)不大于100mm單擊夯能級(jí)大于6000 KN.m時(shí)不大于200mm。

(2)夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起。

(3)不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。

(4)強(qiáng)夯夯擊遍數(shù)應(yīng)充分考慮地基土質(zhì)及含水率情況。

(5)夯擊點(diǎn)布置及夯擊次數(shù)與夯實(shí)效和施工費(fèi)用有直接關(guān)系。

(6)強(qiáng)夯兩遍之間應(yīng)有充分的間隔時(shí)間。其主要取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間。對(duì)濕陷性黃土和透水性差的粘性土地基，消散時(shí)間不少于3-4周;對(duì)透水性好的砂性土可兩遍連續(xù)夯擊。

2.3 施工機(jī)械配置。該工藝主要采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的50-100t履帶式吊車并配備自重為20-45t、直徑為2.5m的夯錘組成強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行施工。在履帶式吊車的臂端設(shè)置輔助門架，以防止落錘時(shí)機(jī)架傾覆。該工藝施工周期短、工藝簡(jiǎn)單、人員配備少、施工造價(jià)低、工程質(zhì)量易控制等廣泛應(yīng)用于濕陷性黃土地區(qū)施工。

強(qiáng)夯工程主要機(jī)具設(shè)備表如下：

 

序號(hào)	名   稱	規(guī) 格/型號(hào)	單位	數(shù)量	備     注
1	履帶起重機(jī)	50-100t	臺(tái)	2	配20-45t夯錘
2	夯錘	直徑Ф2.5m	個(gè)	2	強(qiáng)夯沖擊力為1000-8000KN·m
3	推土機(jī)	T140	臺(tái)	2
4	壓路機(jī)	YZ18C	臺(tái)	1
5	全站儀	拓普康GTS-332N			測(cè)量放線
5	水準(zhǔn)儀	DSZ2	臺(tái)	1	高程控制

 

三、施工工序及工藝

強(qiáng)夯施工工藝流程圖如下：場(chǎng)地平整-→測(cè)量放線-→夯前標(biāo)高-→夯點(diǎn)測(cè)放-→夯機(jī)就位-→主夯施工-→控制夯擊次數(shù)及夯沉量-→完成夯點(diǎn)1強(qiáng)夯-→完成所有夯點(diǎn)施工-→場(chǎng)地清理、平整-→夯機(jī)就位-→滿夯施工-→場(chǎng)地平整-→夯后標(biāo)高測(cè)量-→交工驗(yàn)收

四、施工質(zhì)量控制

為了確保強(qiáng)夯地基的施工質(zhì)量，必須采取雙項(xiàng)指標(biāo)控制：控制每點(diǎn)最低夯擊數(shù)和每點(diǎn)最后2擊或3擊的平均夯沉量。

只設(shè)單項(xiàng)指標(biāo)不能更好的控制強(qiáng)夯施工質(zhì)量。如果只控制每點(diǎn)夯擊數(shù)，則由于地質(zhì)的不均勻及土質(zhì)含水量的影響，在同一夯擊次數(shù)下，經(jīng)強(qiáng)夯后的土質(zhì)仍然是不均勻的。對(duì)于夯沉量大的夯點(diǎn)，即使已經(jīng)滿足最低夯擊數(shù)，還需進(jìn)行繼續(xù)夯擊。直到每個(gè)夯點(diǎn)均滿足最后2擊或3擊平均夯沉量設(shè)計(jì)要求(不大于50mm)。如果只以最后2擊或3擊平均夯沉量來控制。有時(shí)會(huì)因強(qiáng)夯中出現(xiàn)的假象而達(dá)不到夯實(shí)加固深度的目的。

(1)強(qiáng)夯前，應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)與工程設(shè)計(jì)要求，選擇具有代表性的地段進(jìn)行試夯。試夯面積不小于400㎡。

(2)施工前必須對(duì)施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝與調(diào)試。檢測(cè)夯錘的重量及錘底的面積，場(chǎng)地進(jìn)行初步整平。對(duì)原地基土取樣分別進(jìn)行物理性能分析。

(3)夯擊時(shí)，夯擊點(diǎn)中心偏移應(yīng)小于150mm。

(4)若地表層較濕或含水量較大時(shí)，在進(jìn)行強(qiáng)夯前應(yīng)鋪設(shè)10-20cm厚的碎石或建筑垃圾，然后進(jìn)行夯擊。

(5)夯擊完后，應(yīng)測(cè)量夯坑深度、夯點(diǎn)間距、最后2擊或3擊平均夯沉量，合格后方可進(jìn)行下一夯點(diǎn)施工。

(6)所有主夯點(diǎn)施工完畢后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行推土機(jī)就地整平。為了保證夯區(qū)總體下沉量的準(zhǔn)確性，要求不能將施工區(qū)域外的土推入也不得將施工區(qū)域內(nèi)的土推出。

(7)滿夯施工時(shí)要求每錘搭接1/3錘徑進(jìn)行，保證整個(gè)場(chǎng)地強(qiáng)夯密實(shí)。

(8)強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外邊緣的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

(9)滿夯結(jié)束后整平場(chǎng)地，濕陷性黃土地基強(qiáng)夯結(jié)束后，經(jīng)3-4周消散期后方可進(jìn)行承載力及動(dòng)力觸探等檢測(cè)。

五、結(jié)束語

黃陵煤化260萬噸/年焦化甲醇項(xiàng)目焦場(chǎng)通過3000KN.M強(qiáng)夯強(qiáng)夯處理地基后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)：地基承載力特征值不小于200Kpa,壓縮模量Es不小于12Mpa，地基承載力和地基壓縮模量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

強(qiáng)夯施工技術(shù)含量低，施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量管理易控制。可用于加固各種填土、濕陷性黃土、碎石土、砂土、軟土及建筑垃圾等地基，特別對(duì)非飽和土加固效果顯著。強(qiáng)夯法使地基土的孔隙比人為降低，是消除濕陷性的有效處理方法。對(duì)消除工后沉降極為有利，是一種比較經(jīng)濟(jì)的地基處理方法。

總之，強(qiáng)夯法在設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工中比其他方法應(yīng)用更為廣泛、更為有效和更為經(jīng)濟(jì)。已成為我國特別是西北地區(qū)常用的濕陷性黃土地基處理的方法。

參考文獻(xiàn)：

【1】濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范 GB50025-2004 建筑工業(yè)出版社

【2】建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 JGJ79-2002 建筑工業(yè)出版社

【3】強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基技術(shù)規(guī)程 DBJ 61-9-2008

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