强夯施工技术要求.ppt

强夯施工技术要求 威海双岛湾项目部 内容提要 强夯定义 特点及适用范围施工准备施工技术参数施工工艺质量标准监理要求强夯质量检测 一 强夯的定义 特点及适用范围1 强夯的定义 强夯法是用起重机械 起重机或起重机配三角架 龙门架 将大吨位 一般8 30t 夯锤起吊到6 30m高度后 自由落下 给地基土以强大的冲击能量的夯击 使土中出现冲击波和很大的冲击应力 迫使土层孔隙压缩 土体局部液化 在夯击点周围产生裂隙 形成良好的排水通道 孔隙水和气体逸出 使土料重新排列 经时效压密达到固结 从而提高地基承载力 降低其压缩性的一种有效的地基加固方法 也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一 2 加固机理 强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量 使得土体发生一系列的物理变化 如土体结构的破坏或液化 排水固结压密以及触变恢复等 其作用结果使得一定范围内地基强度提高 孔隙挤密并消除湿陷性 强夯过程对地基状态的影响如图1 1所示 强度提高明显的区段是II区 压密区的深度即为加固深度 图1 1强夯加固地基模式I 膨胀区 II 加固区 III 影响区 IV 无影响区pL 地基极限强度 pr 地基屈服强度 3 强夯法加固特点 使用工地常备简单设备 施工工艺 操作简单 适用土质范围广 加固效果显著 可取得较高的承载力 一般地基强度可提高2 5倍 变形沉降量小 压缩性可降低2 10倍 加固影响深度可达6 10m 土粒结合紧密 有较高的结构强度 工效高 施工速度快 一套设备每月可加固5000 10000m2地基 较换土回填和桩基缩短工期一半 节省加固原材料 施工费用低 节省投资 比换土回填节省60 费用 与预制桩加固地基相比可节省投资50 70 与砂桩相比可节省投资40 50 同时耗用劳动力少和现场施工文明等 4 适用范围 适于加固碎石土 砂土 低饱和度粉土 粘性土 湿陷性黄土 高填土 杂填土以及 围海造地 地基 工业废渣 垃圾地基等的处理 也可用于防止粉土及粉砂的液化 消除或降低大孔土的湿陷性等级 对于高饱和度淤泥 软粘土 泥炭 沼泽土 如采取一定技术措施也可采用 还可用于水下夯实 强夯不得用于不允许对工程周围建筑物和设备有一定振动影响的地基加固 必需时 应采取防振 隔振措施 二 施工准备1 主要施工机具 1 夯锤 用钢板作外壳 内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土 图2 1 或用钢板作成组合成的夯锤 图2 2 以便于使用和运输 夯锤底面有圆形和方形两种 圆形不易旋转 定位方便 稳定性和重合性好 采用较广 锤底面积宜按土的性质和锤重确定 锤底静压力值可取25 40kPa 对于粗颗粒土 砂质土和碎石类土 选用较大值 一般锤底面积为3 4m2 对于细颗粒土 粘性土或淤泥质土 宜取较小值 锤底面积不宜小于6m2 一般10t夯锤底面积用4 5m2 15t夯锤用6m2较适宜 锤重一般为8 10 12 16 25t 夯锤中宜设1 4个直径250 300mm上下贯通的排气孔 以利空气迅速排走 减小起锤时锤底与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力 以保证夯击能的有效性 图2 1混凝土夯锤 圆柱形重12t 方形重8t 1 30mm厚钢板底板 2 18mm厚钢板外壳 3 6 159mm钢管 4 水平钢筋网片 16 200mm 5 钢筋骨架 14 400mm 6 50mm吊环 7 C30混凝土 图2 2装配式钢夯锤 可组合成6 8 10 12t 1 50mm厚钢板底盘 2 15mm厚钢板外壳 3 30mm厚钢板顶板 4 中间块 50mm厚钢板 5 50mm吊环 6 200mm排气孔 7 M48mm螺栓 2 起重机具 由于履带式起重机重心低 稳定性好 行走方便 多使用起重量为15 20 25 30 50t的履带式起重机 带摩擦离合器 图2 3 当起重机吨位不够时 亦可采取加钢支腿的方法 起重能力应大于夯锤重量的1 5倍 采用履带式起重机时 可在臂杆端部设置辅助门架 或采用其他安全措施 防止落锤时机架倾覆 图2 3用履带式起重机强夯1 夯锤 2 自动脱钩装置 3 起重臂杆 4 拉绳 5 锚绳 6 废轮胎 3 脱钩装置 采用履带式起重机作强夯起重设备 国内目前使用较多的是通过动滑轮组用脱钩装置来起落夯锤 脱钩装置要求有足够的强度 使用灵活 脱钩快速 安全 常用的工地自制自动脱钩器由吊环 耳板 销环 吊钩等组成 图2 4 系由钢板焊接制成 拉绳一端固定在销柄上 另一端穿过转向滑轮 固定在悬臂杆底部横轴上 当夯锤起吊到要求高度 升钩拉绳随即拉开销柄 脱钩装置开启 夯锤便自动脱钩下落 同时可控制每次夯击落距一致 可自动复位 使用灵活方便 也较安全可靠 必须有足够强度 起吊时不产生滑钩 脱钩灵活 保持夯锤平稳下落 同时挂钩方便 迅速 图2 4强夯自动脱钩器1 吊环 2 耳板 3 销环轴辊 4 销柄 5 拉绳 4 锚系设备 当用起重机起吊夯锤时 为防止夯锤突然脱钩使起重臂后倾和减小对臂杆的振动 应用T1 100型推土机一台设在起重机的前方作地锚 图2 3 在起重机臂杆的顶部与推土机之间用两根钢丝绳连系锚旋 钢丝绳与地面的夹角不大于30 推土机还可用于夯完后作表土推平 压实等辅助性工作 当用起重三角架 龙门架或起重机加辅助桅杆起吊夯锤时 则不用设锚系设备 5 装载机 挖掘机 用作回填 整平夯坑 6 检测设备 有标准贯入 静载荷试验 静力触探或轻便触探等设备以及土工常规试验仪器 2 作业条件 强夯范围内的所有地上 地下障碍物已经拆除或拆迁 对不能拆除的已采取防护措施 场地已整平 并修筑了机械设备进出道路 表面松散土层已经预压 雨期施工周边已挖好排水沟 防止场地表面积水 选定适当位置做强夯试验 通过试夯和测试 确定强夯施工的各项技术参数 制定强夯施工方案 当强夯所产生的振动对周围邻近建 构 筑物有影响时 应在靠建 构 筑物一侧挖减振沟或采取适当加固防振措施 并设观测点 测量放线 定出控制轴线 强夯场地边线 钉木桩或点白灰标出夯点位置 并在不受强夯影响的处所 设置若干个水准基点 3 作业人员 主要作业人员 强夯队 测量员 机械操作人员必须经过专业培训 并取得相应资格证书 主要作业人员已经过安全培训 并接受了施工技术交底 作业指导书 三 施工技术参数1 锤重与落距 锤重M t 与落距h m 是影响夯击能和加固深度的重要因素 它直接决定每一击的夯击能量 锤重一般不宜小于8t 常用的为10 12 17 18 25t 落距一般不小于6m 多采用8 10 12 13 15 17 18 20 25m等几种 2 单位夯击能 锤重M与落距h的乘积称为夯击能E M h 强夯的单位夯击能 指单位面积上所施加的总夯击能 应根据地基土类别 结构类型 载荷大小和要求处理的深度等综合考虑 并通过现场试夯确定 在一般情况下 对于粗颗粒土可取1000 3000kN m 细颗粒土可取1500 4000kN m 夯击能过小 加固效果差 夯击能过大 不仅浪费能源 相应也增加费用 图3 1 而且 对饱和粘性土还会破坏土体 形成橡皮土 降低强度 从国内强夯施工现状来看 选用单击夯击能以不超过3000kN m较为经济 强夯法的有效加固深度 m 图3 1单击夯击能与有效加固深度的关系1 碎石土 砂土等 2 粉土 粘性土 湿陷性黄土 3 夯击点布置及间距 夯击点布置应根据基础的形式和加固要求而定 对大面积地基 一般采用等边三角形 等腰三角形或正方形 图3 2 对条形基础 夯点可成行布置 对独立柱基础 可按柱网设置采取单点或成组布置 在基础下面必须布置夯点 夯击点间距取决于基础布置 加固土层厚度和土质等条件 加固土层厚 土质差 透水性弱 含水率高的粘性土 夯点间距宜大 如果夯击点太密 相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬壳层 影响夯击能向深部传递 加固土层薄 透水性强 含水量低的砂质土 间距宜小些 通常夯击点间距取夯锤直径的3倍 一般第一遍夯击点间距为5 9m 以便夯击能向深部传递 以后各遍夯击点可与第一遍相同 也可适当减小 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 图3 2夯点布置 a 梅花形布置 b 方形布置 满夯夯点布置图 4 单点的夯击数与夯击遍数 单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数 夯击遍数指以一定的连续击数 对整个场地的一批点 完成一个夯击过程叫一遍 单点的夯击遍数加满夯的夯击遍数为整个场地的夯击遍数 单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定 且应同时满足以下条件 1 最后两击的平均夯沉量不大于50mm 当单击夯击能量较大时不大于100mm 2 夯坑周围地面不应发生过大的隆起 3 不因夯坑过深而发生起锤困难 每夯击点之夯击数一般为3 10击 夯击遍数应根据地基土的性质确定 一般情况下 可采用2 3遍 最后再以低能量 为前几遍能量的1 4 1 5 锤击数为2 4击 满夯1 2遍 以加固前几遍之间的松土和被振松的表土层 为达到减少夯击遍数的目的 应根据地基土的性质适当加大每遍的夯击能 亦即增加每夯点的夯击次数或适当缩小夯点间距 以便在减少夯击遍数的情况下能获得相同的夯击效果 5 两遍的间隔时间 两遍夯击之间应有一定的时间间隔 以利于土中超静孔隙水压力的消散 待地基土稳定后再夯下遍 一般两遍之间间隔1 4周 对渗透性较差的粘性土不少于3 4周 若无地下水或地下水在 5m以下 或为含水量较低的碎石类土 或透水性强的砂性土 可采取只间隔1 2d 或在前一遍夯完后 将土推平 接着随即连续夯击 而不需要间歇 6 处理范围 强夯处理范围应大于建筑物基础范围 每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1 2 2 3 并且不小于3m 四 施工工艺1 工艺流程 清理整平场地确定夯点位置 测量高程起重机就位测量夯前锤顶标高夯击按设计控制标准和要求 完成一个夯点的夯击重复以上工序 完成第一遍全部夯点的夯击用推土机将夯坑填平 测量场地高程在规定的间隔时间后 按上述程序逐次完成全部夯击遍数用低能量满夯将场地表层松土夯实测量夯后场地高程 2 操作工艺 做好强夯地基的地质勘察 对不均匀土层适当增多钻孔和原位测试工作 掌握土质情况 作为制定强夯方案和对比夯前 夯后加固效果之用 必要时进行现场试验性强夯 确定强夯施工的各项参数 同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高 并采取必要的防护措施 以免因强夯施工而造成损坏 强夯前应平整场地 周围作好排水沟 按夯点布置测量放线确定夯位 地下水位较高时 应在表面铺0 5 2 0m中 粗 砂或砂砾石 碎石垫层 以防设备下陷和便于消散强夯产生的孔隙水压 或采取降低地下水位后再强夯 强夯应分段进行 顺序从边缘夯向中央 对厂房柱基亦可一排一排夯 起重机直线行驶 从一边向另一边进行 每夯完一遍 用推土机整平场地 放线定位即可接着进行下一遍夯击 强夯法的加固顺序是 先深后浅 即先加固深层土 再加固中层土 最后加固表层土 最后一遍夯完后 再以低能量满夯1 2遍 如有条件以采用小夯锤夯击为佳 回填土应控制含水量在最优含水量范围内 如低于最优含水量 可钻孔灌水或洒水浸渗 夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行 落锤应保持平稳 夯位应准确 夯击坑内积水应及时排除 坑底上含水量过大时 可铺砂石后再进行夯击 在每一遍夯击之后 要用新土或周围的土将夯击坑填平 再进行下一遍夯击 强夯后 基坑应及时修整 对于高饱和度的粉土 粘性土和新饱和填土 进行强夯时 很难以控制最后两击的平均夯沉量在规定的范围内 可采取 1 适当将夯击能量降低 2 将夯沉量差适当加大 3 填土采取将原土上的淤泥清除 挖纵横盲沟 以排除土内的水分 同时在原土上铺50cm的砂石混合料 以保证强夯时土内的水分排除 在夯坑内回填块石 碎石或矿渣等粗颗粒材料 进行强夯置换等措施 通过强夯将坑底软土向四周挤出 使在夯点下形成块 碎 石墩 并与四周软土构成复合地基 一般可取得明显的加固效果 雨季填土区强夯 应在场地四周设排水沟 截洪沟 防止雨水流入场内 填土应使中间稍高 土料含水率应符合要求 认真分层回填 分层推平 碾压 并使表面保持1 2 的排水坡度 当班填土当班推平压实 雨后抓紧排除积水 推掉表面稀泥和软土 再碾压 夯后夯坑立即推平 压实 使高于四周 冬期施工应清除地表的冻土层再强夯 夯击次数要适当增加 如有硬壳层 要适当增加夯次或提高夯击功能 做好施工过程中的监测和记录工作 包括检查夯锤重和落距 对夯点放线进行复核 检查夯坑位置 按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等 并对各项参数及施工情况进行详细记录 作为质量控制的根据 五 质量标准 施工前应检查夯锤重量 尺寸 落距 排水设施及被夯地基的土质 施工中应检查落距 夯击遍数 夯点位置 夯击范围 施工中应随时测量每一次夯击的夯沉量 用水准仪测量控制 使每一夯击单点 最后两击的平均夯沉量 符合设计要求 施工过程中 技术员必须在场 并实事求是的做好施工记录 施工结束后 应进行质量检测 采用静载试验确定地基变形模量和地基承载力 采用标贯试验对处理后的地基进行液化评判 强夯法地基加固单元工程施工质量验收评定表见 水利水电工程施工质量验收评定表及填表说明 吉林省水利工程质量监督中心站编 第380页 强夯地基质量检验标准 六 监理要求 技术人员不在场 应暂停施工 已做工程返工处理 没有检测仪器或测量仪器不认真使用 伪造资料 返工处理 实际夯锤质量与所申报重量相差超过100kg 返工处理 实际落距与申报相差20cm 返工处理 没有按设计程序施工或间隔时间不足 部分返工处理 机械设备存在安全隐患或操作人员违规施工直接清理出场 七 强夯质量检测1 标贯试验 标贯试验是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法 这种方法通过测量规定重量的重锤自某一特定高度自由锤击地基 贯入深度达某一值时 30cm 的锤击数 以评价该处地基土的性质及承载力 通常重锤质量取63 5 0 5kG 落距取76 2cm 标贯试验是一种勘探与原位试验相结合的地基勘探方法 可以简便快捷地得到近似的粘性土地基承载力标准值 1 操作过程 使用回转钻机 勘察 灌浆 钻具钻至试验土层标高以上约15厘米处 以避免下层土受扰动 贯入时 穿心锤落距为76厘米 使其自由下落 将贯入器直打入土层中15厘米 以后每打入土层30厘米的锤击数 即为实测锤击数N 提出贯入器 取出贯入器中的土样进行鉴别描述 如此继续逐层试验 当钻杆长度大于3米时 锤击数应按下式进行钻杆长度修正 N63 5 锤击数 aN 式中N63 5为标准贯入试验锤击数 a为触探杆长度校正系数 如触探杆长分别为 3 6 9 12 15 18 21米时 则a相应分别为1 0 92 0 86 0 81 0 77 0 73 0 70 2 测定 根据标准贯入试验锤击数测定各类砂的地基承载力 公斤 平方厘米 一般为 当击数大于30时 密实的砾砂 粗砂 中砂 孔隙比均小于0 60 为4公斤 平方厘米 当击数小于或等于30而大于15时 中密的砾砂 粗砂 中砂 孔隙比均大于0 60而小于0 75 为3公斤 平方厘米 细砂 粉砂 孔隙比均大于0 70而小于0 85 为1 5 2公斤 平方厘米 当击数小于或等于15而大于或等于10时 稍密的砾砂 粗砂 中砂 孔隙比均大于0 75而小于0 85 为2 细砂 粉砂 孔隙比均大于0 85而小于0 95 为1 1 5 对于老粘土和一般粘性土的容许承载力 当锤击数分别为3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23时 则其相应的容许承载力分别为1 2 1 6 2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 2 5 0 5 8 6 6公斤 平方厘米 天然状态砂土的密实度分类 3 承载力确定 我国各地区规范给出了按野外鉴别结果 室内物理 力学指标 或现场动力触探试验锤击数查取地基承载力特征值fak的表格 这些表格是将各地区荷载试验资料经回归分析并结合经验编制的 下表为砂土按标准贯入试验锤击数N查取承载力特征值的表格 砂土承载力特征值fak kPa 2 静载试验 强夯地基采用浅层平板静载试验 堆载 采用压重平台反力装置 压重平台反力装置作为荷载反力 将最大的试验荷载的荷重在试验开始前一次性加上平台 试验时用油压千斤顶分级加载 采用慢速维持荷载法 分级加载 荷载分级不应少于8级 最大加载量不应小于设计要求的2倍 每级加载为要求最大试验荷载的1 10 第一级可按2倍分级荷载加载 每级加载后按间隔10 10 10 15 15min 以后为每隔30min测读一次沉降量 当在连续两个小时内 每小时的沉降量小于0 1mm时 则认为已趋稳定 可加下一级荷载 终止加荷条件 出现下列情况之一 即可终止加荷 承压板周围的土明显地侧向挤出 沉降s急骤增大 荷载 沉降曲线 p s 出现陡降段 在某级荷载作用下 24小时内沉降速率不能达到稳定 沉降量与承压板宽度之比大于或等于0 06 卸载应分级进行 每级卸载应按两级加荷量进行 每级荷载维持1小时 按间隔15 15 30min测读沉降量后 即可卸下一级荷载 卸载至零后 应测读残余沉降量 维持时间为3小时 测读时间为10 30min 以后为每隔30min测读一次沉降量 水工混凝土裂缝的成因及防治措施威海双岛湾项目部 水工混凝土产生裂缝的原因 混凝土中产生裂缝有多种原因 主要是温度和湿度的变化 混凝土的脆性和不均匀性 以及结构不合理 原材料不合格 如碱骨料反应 模板变形 基础不均匀沉降等 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热 内部温度不断上升 在表面引起拉应力 后期在降温过程中 由于受到基础或老混凝土的约束 又会在混凝土内部出现拉应力 气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力 当这些拉应力超出混凝土的抗裂缝能力时 即会出现裂缝 许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢 但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化 如养护不周 时干时湿 表面干缩形变受到内部混凝土的约束 也往往导致裂缝 混凝土是一种脆性材料 抗拉强度是抗压强度的1 10左右 由于原材料不均匀 水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象 在同一块混凝土中抗拉强度又是均匀的 存着很多抗拉能力很低 易于出现裂缝的薄弱部位 混凝土施工控制及防治裂缝的措施1 控制温度的措施 采用改善骨料级配 增大骨料粒径 掺混合料 粉煤灰 加高效减水剂等措施以减少混凝土中的水泥用量 合理安排浇筑时间 春秋季多浇 夏季早晚浇 正午不浇 重要部位安排在低温季节 低温时段浇筑 以降低混凝土的入仓温度 避免出现温度裂缝 采用加冰或加冰水拌合 对骨料进行预冷 骨料预冷的方法有 水冷 风冷 真空气化冷却等 采用薄层浇筑以增加散热面 并适当延长间歇时间 在高温季节 已采用预冷措施时 则可采用厚块浇筑 防止因气温过高而热量倒流 以保持预冷效果 施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构 在寒冷季节采取保温措施 预埋冷水管通水冷却 移风拦河闸底板温控措施 移风拦河闸底板采用整体平底板 闸室与闸墩中间分缝 一孔一联 共9联 底板垂直水流方向中孔长29m 宽32 6m 高2 0 2 5m 单仓混凝土浇筑量为2224m3 混凝土标号为C35W6F150 属于大体积混凝土 经计算 在常规浇筑情况下 混凝土中心温度在第三天时可达到55 为保证混凝土的施工质量 必须采取有效措施 降低水泥在强度反应时所产生的水化热 避免出现温度裂缝 W6 表示混凝土能抵抗0 6Mpa的水压力而不渗水 F150 表示混凝土在饱和状态下 经150次冻融循环作用而不严重降低强度的性能 抗压强度下降不超过25 质量损失不超过5 采用循环水冷却水管方案 在混凝土底板内安装循环水系统 采用 32的镀锌钢管 排列状循环布置 如图 间距800mm 上下层间距不大于800mm 单系统冷却管道长度控制在300米左右 安装水泵抽取地下深水采用不断通水散热措施 从而降低混凝土内温度 温度检测与控制 在管道进水端头安装水泵供水 在管道出口安装温度表测试管内温度 若内外温差超过25 时应采取措施再降水温 拟采用在水中加冰的措施 2 改善约束条件的措施 合理地分缝分块 或及时切割伸缩缝 避免因基础过大水平面起伏 使同一构筑物混凝土厚度保持一致 合理的安排施工工序 避免过大的高差和侧面长期暴露 3 改善混凝土性能防止裂缝形成 配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥 如硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 此外 可掺加膨胀剂 适量的粉煤灰等 施工时要严格控制混凝土的配合比 计量要准确 特别是水灰比应根据当地气温 混凝土不同部位 选定适宜值 骨料级配选用连续级配 控制含泥量和砂的细度模数符合规范规定 在保证混凝土具有良好工作性的情况下 应尽可能的降低混凝土的单位用水量 采用 三低 低砂率 低塌落度 低水胶比 二掺 掺高效减水剂 高性能引气剂 一高 高粉煤灰掺量 的设计原则 生产出 高强 高韧性 中弹 低热 高极拉值 的抗裂混凝土 严格控制混凝土纯拌合时间 应在浇筑混凝土前根据拌和机容量 设计最大骨料粒径和塌落度要求 确定纯拌合时间 施工中应加强检查控制 对混凝土拌合及配料不当或因拌合时间过长而报废的混凝土应弃至指定场地 并根