强夯法的施工

出处:按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第82页(2781字)

强夯法是建筑工程中最常用的地基处理方法,即用起重机械将重达80~400kN的夯锤吊起,吊至6~30m的高度自由下落,对土体进行强力夯实。强夯法适用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土及杂填土地基的深层加固。

强夯法属于高能量夯击,是利用巨大的冲击能,使土中出现冲击波和很大的应力,迫使土颗粒重新排列,排除孔隙中的空气和水分,从而提高地基的强度,降低地基的压缩性,改善砂性土抵抗振动液化的能力。

地基经过强夯加固后,其承载能力可以提高2~5倍,压缩性可降低200%~1000%,其影响深度可达10m以上,国外加固影响深度已达到40m,是一种加固效果好、速度快、节省材料、施工简便的地基加固方法。但是,强夯法加固施工时噪声和振动很大,在城市中往往受到很大限制,当离邻近建筑物距离小于10m时,应当挖防震沟,防震沟的深度要超过建筑物基础深,这样又增加了一项工作量。

(一)强夯法的机具设备

强夯法所用的机具设备比较简单,主要包括夯锤、起重设备和脱钩装置等。

强夯法的夯锤一般可用铸钢或铸铁制作,如果条件有限,可用钢板外壳内浇筑钢筋混凝土制成,如图2-2所示,底面为圆形或方形,多数采用圆形。锤的底面积大小取决于表面土质,对砂土一般为2~4m2,黏性土为3~4m2,淤泥质土为4~6m2。夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔,以减少夯击时的空气阻力。

图2-2 120kN混凝土夯锤

起重设备也非常简单,一般可采用自行式起重机。起重机的起重能力应大于锤重的1.5倍,并需要设置安全装置,防止夯击时臂杆后仰。吊钩宜采用自动脱钩装置,如图2-3所示,其工作原理是:当锁卡焊合件由动力机构上提时,吊钩在偏心力作用下绕轴翻转,夯锤则脱钩自由下落。

图2-3 夯锤的脱钩装置

(二)强夯施工的技术参数

强夯施工的技术参数是强夯效果好坏的决定性指标,应当根据工程实际和实践经验认真进行选择。施工技术参数主要包括:土层加固深度、夯击点布置、夯击遍数、间隔时间等。

1.土层加固深度

强夯施工土层加固深度H的大小,与夯锤重和落距有密切关系,可以根据选定的夯锤重和落距,用式(2-5)计算加固深度,也可根据要求的加固深度和已有的夯锤重,求得落距的大小,即

H=K(Qh/10)1/2 (2-5)

式中 H——强夯加固土层的深度(m);

K——强夯施工的经验系数,一般取0.4~0.7;

Q——夯锤重(kN);

h——夯锤的落距(m)。

2.夯击点布置

夯击点的布置关系到加固的均匀性和质量,也关系到起重设备的移动路线和施工速度。在实际工程中,夯击点一般按正方形或梅花形网格排列。其间距根据基础布置、加固土层厚度和土质而定,一般为5~15m。

3.夯击遍数

夯击遍数主要应根据地基土的性质确定,一般为2~5遍,粗颗粒土夯击遍数可以少些,细颗粒土夯击遍数宜多些。在前几遍采用“间夯”,最后一遍采用低能量的“满夯”,即每次夯击彼此搭接。每个夯击点的夯击数,一般每遍为3~10击,最后一遍为1~2击。

4.间隔时间

夯击遍数之间的间隔时间长短,主要取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。对于透水性较差、含水量高的土层,前后两遍夯击必须有一定的间歇期,一般为2~4周。当土的渗透性较好时,可间隔1~2d或连续夯击。

5.其他方面

夯点超出需加固的范围为加固深度的1/2~1/3,且不小于3m;另外,施工时要有可靠的排水措施。

(三)强夯法的施工要点

强夯法施工是一种振动大、噪声大、范围大、影响大的作业,所以在整个施工过程中要特别注意以下方面:

为避免强夯振动对周边产生不利影响,在施工前必须对强夯附近建筑物进行认真调查,必要时采取相应的防振或隔振措施,把影响范围控制在10~15m内。在进行强夯施工时,应由邻近建筑物开始夯击逐渐向远处移动。

在正式强夯施工前,应进行试夯工作,检查强夯设备施工中是否运转正常,验证所选取的技术参数是否符合实际,做好地基土强夯前后试验结果的对比分析,最后确定正式强夯施工时的技术参数。

强夯施工必须按试验确定的技术参数进行。控制各个夯击点的夯击数,或者以试夯时确定的沉降量作为控制参数。在夯击过程中,夯锤应保持平稳,夯位应准确,如错位或坑底倾斜过大,应用砂土将坑底填平,才能进行下一次夯击。每夯击一遍完成后,应测量场地的平均下沉量,然后用土将夯坑填平,方可进行下一遍的夯击。最后一遍的场地平均下沉量,必须符合设计要求。强夯施工必须按照有关要求认真、仔细地做好施工记录,这是进行强夯施工质量验收的重要依据。

(四)强夯法的质量检查

为使强夯地基有充分的应变时间,检查获得准确的质量数据,质量检查应在夯击完成一定的间歇期之后进行,一般为14d左右。

强夯施工质量检查,应检查施工过程中的各项技术参数和施工记录,检验方法宜选用原位测试(标准贯入试验、静力触探或轻便触探等方法)和室内土工试验。

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