谈强夯法在回填地基中的施工应用

[12-11 17:01:08]   来源:http://www.tmgc8.com  建筑设计   阅读:3598

强夯法地基处理具有操作简便,施工节约材料,工期短,节省投资,加固效果好等特点。结合工程实例,介绍强夯法地基处理施工技术在实际施工中的应用。

1 适用范围

强夯法适用于城市广场、堆场、公路、机场、工业与民用建筑、油罐等地基处理面积大的工程,经济技术效果显著。强夯法由于在工程实践中具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工工期短、节约材料、施工费用低等优点,在建筑地基处理中得到了广泛的应用。

2 对粗颗粒土和细颗粒的加固机理

对多孔隙、粗颗粒、非饱和土,冲击能使土体中的孔隙减少,土体变得密实,从而提高地基土的强度。非饱和土的夯实过程中,土中的气相(空气)被挤出,其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。

对细颗粒饱和土,巨大的冲击能在土中产生很大的应力波,破坏了土体原有的结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待孔隙水压力消散后,土体固结,强度得到提高。

3 强夯在机械抛填回填料中的应用

机械抛填回填料即没经过分层碾压回填的地基,土质松软。如为新填料,在施工中一般采取分层强夯,每层夯击回填料厚度根据夯击能而定,一般4—7米一层,在实际施工中夯击层数要根据建筑物的技术要求、回填料方法、料质等来定,针对多层民用建筑(6-7层)一般设计两层施工,最后一层的填料厚度控制在5米以内夯击效果最佳。如填料时间已超过一年以上,在施工中可采取一层强夯施工处理,如回填料厚度大于5米以上时,夯击能不易过小(因夯击能大小与夯击影响深度成正比,一般夯击能不少于250KN.M,取3000KN.M,3000KN.M的影响深度达8米)。

对于多层民用建筑(6-7层),为什么新填土可采取两层强夯、旧填土可采取一层强夯施工就满足设计要求呢?原因为:填料时间已超过一年以上的旧填料,由于土体的自重何载,回填料7米一下的土体已因自重固结而趋于稳定,对地表以下7米范围内的土体由于上部无附加何载,因而还不稳定,需要采取强夯加固处理,以消除不均匀沉降,满足建筑物结构要求。反之,由于新填土的土体本生自重何载有一个过程,随时间的延长效果越显著,对回填料7米一下的土体已因自重固结而趋于稳定还不一定达到,因而采取两层强夯施工处理。

4 强夯在分层碾压回填料中的应用

分层碾压回填料即按照施工要求的厚度进行回填碾压施工,在实际施工中,由于碾压回填料的级配比、含水率、料质的不均匀性、碾压的厚度控制等因素,致使碾压地基的变形模量、承载力达不到地基上部附着物(建筑物)的技术要求,一般采取进行强夯加固处理,以达到建筑物对地基的技术指标要求。针对多层民用建筑(6-7层),夯击能一般为3000KN.M为益,3000KN.M夯击能的影响深度达8米,施工中单坑夯沉量可达1.5m,施工后地基平均下沉量在0.7m左右(具体沉降量要根据料质、含水量有关)。

分层碾压后采取地表一层强夯施工只对表层7-8米范围进行了加固处理,那7米以下的填料质量有保证吗?分层碾压完最后采取一层强夯施工处理能达到建筑物对地基土的要求,原因为:3000KN.M夯击能的影响深度达8米,是针对地表7-8米范围的土体进行加固处理夯实,而地基8米以下的土体由于土本身的自重何载固结而达到密实(趋于稳定)。

5 采取强夯施工基础的形式

  对于一般民用多层建筑,基础形式为:多层强夯一般条形浅基础,单层强夯一般

笩板基础,具体要设计单位根据现场实况和检测指标等定。

6 基础乳垫层

强夯基础,一般在强夯基表即基底先做卵(碎)石乳垫层(厚度一般为0.8--1.2m,级配合理,粒径不大于8cm),30cm一层分层碾压密实。

7 强夯法技术设计

强夯法设计主要参数包括:有效加固深度、单击夯击能、单位夯击能、最佳夯击能、夯击次数、夯击遍数、时间间隔、夯击点布置和处理范围等。

7.1 有效加固深度

有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据,又是反映处理效果的重要参数。强夯法创始人Menard曾提出下式来估算影响

深度:H=a·(M·h)1/2

式中:a一影响深度折减系数(一般取0.5);M一夯锤重(t);H一有效加固深度(m).h一夯锤的落距(m)。

实际上影响有效加固深度的因素很多,除了锤重和落距外,还有地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及其它强夯的设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。因此,强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。www.tmgc8.com

7.2 单击夯击能

单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积,一般说单击夯击能大,夯击数少,夯击遍数也相应减少,加固的效果和技术经济效果好。一般认为单击夯击能与有效加固深度有直接的关系,因此,选择单击夯击能应满足地基处理深度的要求,对相同的单击夯击能常选用大落距,这是因为增大落距可获得较大的接地速度,能将大部分能量有效地传到地下深处,增加深层夯实效果,减少消耗在地表土层塑性变形的能量。

7.3 单位夯击能

整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑,并可通过试验确定。在一般情况下,对粗颗粒土取1000~ 3000kN·m/m2,对细粒土可取1500~4O00 kN·m/m2。

7.4 最佳夯击能与夯击击数

国内确定夯击击数的方法有所不同,但普遍以“应使土体竖向压缩最大,而侧向位移最小”为原则。夯击次数应通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:最后两击的夯沉量不大于50mm,当单击夯击能较大时不大于100mm;夯坑周围地面不发生过大隆起;不因夯坑过深而发生起锤困难。

7.5 夯击遍数

夯击遍数应根据地基土的性质和平均夯击能确定。一般情况下可采用2遍,最后再以低能量搭夯一遍,其目的是将松动的表层土夯实。对渗透性弱的细粒土,必要时夯击遍数可适当增加。

7.6 间歇时间

对需要分两遍或多遍夯击的工程,两遍夯击间应有一定的时间间隔。各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需的时间。对大颗粒料、砂性土,孔隙水压力消散较快,故可连续夯击。

对粘性土,由于孔隙水压力消散较慢,故当夯击能逐渐增加时,孔隙水压力亦相应的叠加,其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况,一般为2—4周。对粘性土地基可在现场埋设袋装砂井(或塑料排水带),以便加速孔隙水压力的消散,缩短间歇时间。有时根据施工流水顺序先后,两遍间也能达到连续夯击的目的。

7.7 夯击点布置及间距

强夯法夯击点布置是否合理与夯实效果有直接关系。夯击点布置可根据填料类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形等梅花点布置。夯击点间距的确定,一般根据夯锤直径、地基土的性质和要求处理的深度而定。夯距通常为4~6m,为了使深层土得以加固第一遍夯击点的间距要大,这样才能使夯击能量传递到深处。下一遍夯点往往布置在上一遍夯点的中间。

7.8 加固范围

强夯处理范围应大于建筑物基础范围,每边超出基础外边缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3,并不宜小于3m。


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