1、 路基路基强夯施工技夯施工技术 强夯技术交底强夯技术交底主主要要 内内 容容1 1 1 1 加固机理加固机理 3 3 施工方法施工方法 4 4 质量检验质量检验2 工程实例工程实例 强夯是法国强夯是法国MenardMenard技术公司于技术公司于19691969年首创的一年首创的一种地基加固方法，我国于种地基加固方法，我国于19781978年首次由交通部一航年首次由交通部一航局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了强夯法试验研究。它通过一般强夯法试验研究。它通过一般8 830t30t的重锤的重锤(最重可最重可达达200t)200t)和和8 820
2、m20m的落距的落距(最高可达最高可达40m)40m)，对地基土，对地基土施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件等。压缩性、改善砂土的抗液化条件等。概述概述 等等等等 强夯法适用土层强夯法适用土层碎石土碎石土砂土砂土 低饱和低饱和度的粉度的粉土与粘土与粘性土性土湿陷性湿陷性黄土黄土 杂、素杂、素填土填土 对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法概述概述建筑地基处建筑地基处理技术规范理技术规范(JGJ79-2002)(JGJ79-2002)
3、规定规定 概述概述 强夯法适用于处理碎石强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计的工程。强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。适用性和处理效果。概述概述强夯法的优点强夯法的优点加固效果好加固效果好使用经济使用经济施工简单施工简单强夯法加强夯法加袋装砂井袋装砂井 软粘土
4、地基的综合治理软粘土地基的综合治理概述概述国内国内发展发展阶段阶段自引进到80年代初，约8年。本阶段工程应用强夯能级比较小，一般仅为1000kN*m，处理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。80年代初到90年代初。本阶段兴建国家重点工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷性，国家化工部组织开发了6250kN*m能级强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。90年代初到2002年，本阶段以兴建国家重点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发了8000kN*m能级强夯，使强夯消除黄土湿陷性的深度达到15m。2002年底至今，强夯工程最高应用能级已经达到10000kN*m。为了更进一步扩大强夯的应用范围，
5、在强夯技术的基础上，还形成了强夯置换和柱锤冲扩等新技术。概述概述 以以处处理理饱饱和和软软土土为为目目的的低低能能级级强强夯夯技术；技术；三个三个研究研究方向方向 强强夯夯与与其其他他地地基基处处理理技技术术优优势势互互补补，发展成为组合式地基处理技术。发展成为组合式地基处理技术。以以处处理理高高填填土土和和深深厚厚湿湿陷陷性性黄黄土土，以以及及消消除除湿湿陷陷为为目目的的的的高高能能级级强强夯夯技术；技术；施工方法施工方法 质量检验质量检验加固机理加固机理工程实例工程实例 夯夯锤锤地面地面挤压挤压土体土体隆起隆起夯击能夯击能冲击力冲击力冲击波冲击波冲切上部冲切上部土体土体结构破坏结构破坏形成
6、夯坑形成夯坑挤压周围挤压周围土体土体1 加固机理1 加固机理某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及周围地表隆起情况周围地表隆起情况 1 加固机理对非饱和土地基压密过程基本上同实验室中的击实实验相同，挤密振密效果明显。对饱和无粘性土地基土体可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相同。对饱和粘性土地基产生超孔压，并且逐渐消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。三三种种加加固固机机理理 动力动力密实密实加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小土孔隙，提高强度 超孔隙水压力消散，土体固结 分为整式置换和桩式置换 加密、碎石墩置换、排水的组合 处理细颗粒饱和土 局部产生裂
7、缝，增加排水通道 1 加固机理动力动力固结固结动力动力置换置换动动力力固固结结 巨大的冲击能量在土中产生很巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。土的触变性，强度得到提高。1 加固机理1 加固机理Menard首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱和土是可压缩的新机理。1.饱和土的压缩性：进行强夯时，气
8、体体积压 缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。2.产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相 应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。继 续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。3.渗透性变化：超孔压大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂 隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排 出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。4.触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达 到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压 的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅
9、度的增长。1 加固机理夯击三遍的情况夯击三遍的情况 从左图可以看出，每夯击一遍时，体积变化有所减少，而地基承载力有所增长，但体积的变化和承载力的提高，并不是遵照夯击能的算术级数规律增加的。1 加固机理静力固结理论与动力固结理论的模型比较静力固结理论与动力固结理论的模型比较a)a)静力固结理论模型静力固结理论模型 b)b)动力固结理论模型动力固结理论模型2 工程实例三淅高速三淅高速TJ08TJ08标新积黄土地基强夯处理标新积黄土地基强夯处理 工程概况工程概况 三淅高速灵卢段三淅高速灵卢段TJ08TJ08标是河南省的重点在建项目。标是河南省的重点在建项目。它的修建保证了卢氏县的经济发展，也使的河南
10、省县县它的修建保证了卢氏县的经济发展，也使的河南省县县通高速的设计规划得以实现。我标段有通高速的设计规划得以实现。我标段有3 3段新积黄土地，段新积黄土地，设计要求强夯施工。设计要求强夯施工。设计要求经强夯法加固原地面，使原地面地基承载设计要求经强夯法加固原地面，使原地面地基承载力达到要求，开始路基填筑。保证了路基施工的质量。力达到要求，开始路基填筑。保证了路基施工的质量。2 工程实例夯击点的布置夯击点的布置夯击点的布置夯击点的布置根据基底平面形状等边三角形等边三角形等腰三角形等腰三角形正方形正方形应考虑施工时吊机的行走通道 强夯置换墩位布置 等边三角形等边三角形正方形正方形独立基础或条形基础
11、根据基础形式布置根据基础形式布置处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计深度的1/22/3，并不宜小于3m。2 工程实例夯击点的布置夯击点的布置夯击点的间距夯击点的间距确定原则：一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。1.强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。2.对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。3.强夯置换墩间距应根据荷载大小和原土的承载
12、力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的23倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.52.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。2 工程实例夯击击数和遍数夯击击数和遍数夯夯击击击击数数 国内确定夯击击数的方法有所国内确定夯击击数的方法有所不同：有的以孔隙水压力达到液化不同：有的以孔隙水压力达到液化压力为准则；有的以最后一击的夯压力为准则；有的以最后一击的夯沉量达某一数值为限值；也有的以沉量达某一数值为限值；也有的以上、下二击所产生的沉降差小于某上、下二击所产生的沉降差小于某一数值为标准。总之，各夯击点的一数值为标准。总之，各夯击点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，夯击数，应使土体竖向压缩最
13、大，而侧向位移最小为原则，一般为而侧向位移最小为原则，一般为4 41010击。击。2 工程实例夯击击数和遍数夯击击数和遍数夯夯击击遍遍数数 夯击遍数应根据地基土的性质夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯确定，可采用点夯2 23 3遍，对于渗遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量遍数可适当增加。最后再以低能量满夯满夯2 2遍，满夯还可采用轻锤或低落遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。距锤多次夯击，锤印搭接。2 工程实例间歇时间间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间 砂性土消散快消散快间歇时间很短间歇时间
14、很短连续夯连续夯粘性土消散慢消散慢孔压叠加孔压叠加间歇时间长间歇时间长设置袋装砂井设置袋装砂井加速消散加速消散缩短间歇时间缩短间歇时间2 工程实例现场测试设计现场测试设计地面地面及及深层深层变形变形目的：目的：1.1.了解地表隆起的影响范围及垫层的密实了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；度变化；2.2.研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；单点最佳夯击能量；3.3.确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究强夯的加固效果。以研究强夯的加固效果。手段：手段：地面沉降观测、深层沉降观测和水平地面沉降观测、深层沉降
15、观测和水平位移观测。位移观测。2 工程实例现场测试设计现场测试设计地面地面及及深层深层变形变形夯击次数夯击次数(或夯击能或夯击能)与夯坑体积和隆起体积关与夯坑体积和隆起体积关系曲线系曲线 阴影面积为有效压实体积，越大表示效果越好。施工方法施工方法 质量检验质量检验加固机理加固机理工程实例工程实例 3 施工方法施工机械施工机械西欧国家西欧国家大吨位的履带大吨位的履带式起重机式起重机 稳定性好，行稳定性好，行走方便走方便 日本日本轮胎式起重机轮胎式起重机 国外还制造了三足架和轮胎式强夯机，用于国外还制造了三足架和轮胎式强夯机，用于起吊起吊40t40t夯锤，落距可达夯锤，落距可达40m 40m 国外
16、所用履带吊都是大吨位的吊机，通常在国外所用履带吊都是大吨位的吊机，通常在100t100t以上以上3 施工方法施工机械施工机械我国只具备小吨位起重机的施工条件，只能我国只具备小吨位起重机的施工条件，只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩装置使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩装置 强夯脱钩装置图强夯脱钩装置图 1-1-吊钩吊钩 2-2-锁卡焊合件锁卡焊合件 3 3、6-6-螺栓螺栓 4-4-开口销开口销 5-5-架板架板 7-7-垫圈垫圈 8-8-止止动板动板 9-9-销轴销轴 10-10-螺母螺母 11-11-鼓形轮鼓形轮 12-12-护板护板 3 施工方法施工步骤施工步骤 强夯法施工的步骤：强夯法
17、施工的步骤：1)1)清理并平整施工场地；清理并平整施工场地；2)2)铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低和表层面的距离，防止夯击的效率降低;3)3)标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；4)4)起重机就位，使夯锤对准夯点位置；起重机就位，使夯锤对准夯点位置；5)5)测量夯前锤顶标高；测量夯前锤顶标高；3 施工方法施工步骤施工步骤 6)6)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下将夯锤起吊到预定高
18、度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；落后放下吊钩，测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；7)7)重复步骤重复步骤6)6)，按设计规定的夯击次数及控制，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；标准，完成一个夯点的夯击；8)8)换夯点，重复步骤换夯点，重复步骤4)4)7)7)，完成第一遍全部，完成第一遍全部夯点的夯击；夯点的夯击；9)9)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；10)10)在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全
19、部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。土夯实，并测量夯后场地高程。3 施工方法施工步骤施工步骤 强夯置换法施工的步骤：强夯置换法施工的步骤：1.1.清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为一层厚度为1.01.02.0m2.0m的砂石施工垫层；的砂石施工垫层；2.2.标出夯点位置，并测量场地高程；标出夯点位置，并测量场地高程；3.3.起重机就位，夯锤置于夯点位置；起重机就位，夯锤置于夯点位置；4.4.测量夯前锤顶高程；测量夯前锤顶高程；5.5.夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深
20、而发夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击；控制标准完成一个墩体的夯击；3 施工方法施工步骤施工步骤 6.6.按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工；施工；7.7.推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程；夯实，并测量夯后场地高程；8.8.铺设垫层，并分层碾压密实。铺设垫层，并分层碾压密实。施工
21、方法施工方法 质量检验质量检验加固机理加固机理工程实例工程实例 4 质量检验 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取间可取7 714d14d；对粉土和粘性土地基可取；对粉土和粘性土地基可取141428d28d。强夯置换地基的间隔时间可取强夯置换地基的间隔时间可取28d28d。强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用采用原位测试和室内土工试验原位测试和室内土工试验；强夯置换后的地基，；强夯置换后的地基，承载力检验除应采
22、用承载力检验除应采用单墩载荷试验检验单墩载荷试验检验外，尚应采外，尚应采用用动力触探等有效手段动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。代替单墩载荷试验。4 质量检验 竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少不应少于于3 3点点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应检验数量均不应少于墩点数的少于墩点数的1 1，且不应少于，且不应少于3 3点点。检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。
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