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浅析强夯置换法在实际工程中的应用 于俊光王秀利 （青岛瑞源工程集团有限公司山东青岛 266555） 摘要强夯置换法是地基处理方法之一，它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。 强夯置换法，适用于高饱和度的粉土，软一流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯置换法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。 关键词强夯；强夯置换法；地基处理 强夯是法国 Menard技术公司于 1969年首创的一种地基加固方法，这种方法是将重锤（一般为80400kN）提升到高处（一般为60m）自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，改善土体抗液化条件，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。经过一段时间的发展和应用强夯已适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿馅性黄土、杂填土和素填土等地基处理，具有施工简便、加固效果显著，使用经济。而强夯置换法采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料，强行夯入并排开软土，最终形成砂石桩与软土的复合地基。 2004年，在一住宅小区工程施工中对粘性土层地基采用强夯置换处理，取得良好的技术经济效果，深受有关专家们的好评。1工程概况及地质条件该工程为九栋单体住宅，六层，建筑面积 28000平方米，设计地基承载力为 150kPa.本工程岩土层多为粉土、粉质粘土和淤泥质粘土，含水量高，主要考虑将淤泥质粘土破坏，该层位于5.77.25m，约 2m厚，呈稳定层，因此在具体强夯过程中，采用点夯，呈梅花布点。为减少强夯地面隆起，将表层松散土清除约2m，然后回填碎石或块石作为夯前垫层，同时考虑在强夯过程中易出现超孔隙水压力。一方面吸收夯击能量，使土体不能有效加固，另一方面侧向作用扰动土体，使原有承载力降低，因此，要考虑遍与遍之间的间隔时间，使夯点之间的土有一定的排水固结过程2确定地基处理方案根据该工程的地质条件，我们进行了多个方案比较： 2.1钻孔灌注桩基础（要求人岩O.5m），采用桩基技术可保证，但基础不仅耗费大量建筑材料，而且工期长，工程造价高。另外不可预见的打桩时会遇大的石块，这样施工就更难了。很难保证施工中桩的质量。 2.2挖孔桩：考虑到该地基填土厚度只有3m一6m，加之拟建建筑物只有二三层，荷载小，所以采用人工挖孔桩。既不能满足挖孔桩构造要求，又增加了造价。延长了工期，这样的方案不可取。 2j强夯置换法：结合本地在处理滨海大道的工程经验。采用块石填料夯入淤泥层内，破坏淤泥结构，加速淤泥排水固结，挤入块石间隙，从而达到稳定地基，通过超声检测，块石与土体结合紧密。提高地基承载力显著。参考滨海道路的施工经验，在处理住宅工程中进行了系列改进，以确保住宅地基承载力达到设计要求，此方法地基加固效果显著，使用设备简单，施工方便，速度快，投资省，既可提高地基的承载力，又能增强抗液化稳定性。 经上述方案对比研究后，确定采用强夯置换法对地基加固。先点夯，边夯边填碎石。再进行普夯，然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。 3强夯置换法施工 3.1强夯设计要求 3.1.1强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表（表 1）预估。 3.1.2强夯的单位夯击能量，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，并通过现场试夯确定。在一般情况下。对于粗颗粒土可取10003000kN.mm；细颗粒土可取1500 4000kN.mm. 3.1.3夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。且应同时满足下列条件： 194 最后两击的平均夯沉量不大于5r A.0am，当单击夯击能量较大时不大于 100mm. B.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。 C.不因夯坑过深而发生起锤困难。 表1单击夯击能fkN.m）碎石土、砂土等粉土、黏性土、湿陷性黄土等 loo0 5.O6.O 4.05.O 2000 6.O7.0 5.06.0 30oO 7.0-8.0 6.07.0 4Ooo 8.0-9.0 7.08.O 50o0 9.09.5 8.08.5 600O 9.51O.O 8.59.0 注：强务置换法的有效加固深度应从起夯面算起。 3.1.4夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用23遍，最后再以低能量夯击遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。 3.1.5两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不少于 34周；对于渗透性好的地基土可连续夯击。 3.1.6夯击点位置可根据建筑结构类型。采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取 5-9m.以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 3.1.7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 12至23，并不宜小于 3m. 3.1.8根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。 应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。 3.2强夯设备采用 15T履带式起重机作为提升机具，龙门架。点夯锤重 20 00KN，采用直径 1.5m异型锤，圆柱型，高 2m，普夯采用 2m直径平底锤，锤顶采刚性吊环，使用吊钩得以迅速而方便的挂上。自动脱钩装置由船用脱钩装置改变而来，开钩拉绳一端系在脱钩装置的把柄上，另一端穿过焊在吊车大钩侧板上的转向滑轮。然后固定在吊车起重臂底部的轴上，当夯锤起吊到预定高度时，开钩拉绳即张紧而拉开脱钩装置的锁卡，使夯锤脱钩下落。 3-3参数试验 根据经验公式H=aM.h10，取a为0.7，（a根据土质情况选定），选定锤重 M为 200kN，落距h为 10m，单击夯击能为2000kN-m.为判定强夯效果并确定夯击参数，在现场进行了强夯试验，将施工场地划 分为2个试夯区，每试区6个试夯点，详细记录每击的地基下沉量及地面变异，每连击2次后进行静力触探，记录各层地基承载力提高情况，各试点夯击完成后进行钻探及静力触探。取得夯击后的有关数据。 3.4施工概况 3.4.1夯击参数和夯点布置。依照试验所得数据，确定施工中每个夯击点夯击 8次，夯击 3遍，前 2遍夯击点按上部结构的墙柱位置进行布置，尽量使夯击坑成为基础的基坑，夯击点中距为6、4.5、3.3m，后一遍落距为3m，每点夯击4次进行 “搭夯”。 3.4.2施工准备。对施工现场做好三通一平后，按照夯点平面，布置图进行定位放线，准确标出夯点的位置，并设置了四个水准点，以便施工中测量夯击沉降量，拟定夯击施工顺序。 3.4_3施工操作。施工按拟定的夯击顺序逐点进行。每点夯击程序为：起重机就位一夯锤对准夯点位置一将夯锤起吊至预定高度一拉开脱钩装置锁卡夯锤自由落下，这样循环多次，直至完成夯击次数，夯击时注意保持落锤平稳，夯位准确，当夯锤气孔被土堵塞时，及时进行清理，以免影响夯击效果。前两遍全部夯击完毕后，用推土机将预备的碎 石或块石填平夯坑，再进行低能级搭夯，将场地表层松土夯实。施工中，为防止吊车臂杆在较大仰角时因突然释重而后倾，在臂杆顶端加了两根钢绳系在停放前面的推土机上，行动也比较方便。 3.4.4质量与效果检验。施工中现场监测人员着重检测夯点位置、锤重、落距夯击击数、每击沉降量、最后夯沉量、累计夯沉量等关键项目，并详细记录每点的夯击情况。其中最后夯沉量及累计夯沉量是关键中的关键。 夯击完成后，对地表面的下沉量作了测定，并进行静力触探，旁压试验，标准贯入试验，确定加固后地基承载力和抗液化性能。 4强夯效果 据观测，强夯后地基平均下沉0.55m，夯击点周围没有隆起现象，在夯击截面 2m范围内，标高都有下降。通过现场测试，地基承载力提高 12倍，有效影响深度达 9m左右，改善了地基的抗液化性能。经比较，采用强夯景换法比桩基节省投资 15余万元，比人工挖孔桩节约投资 l8余万元，基础施工速度明显加快。但对后期管网施工造成一定的 影响。 5结束语 经过静载试验检测，按复合地基检测，该工程地基承载力达到 180kPa.符合设计要求。该工程强夯置换法只是强夯法处理地基的一种，在实际的工程中有着严格的技术要求，对结构变形有严格要求的建筑工程应慎用。勘察设计、工程施工方面在选择地基处理方案中应从技术安全可靠、经济合理的角度充分考虑，同时应兼顾功能使用安全可行。 参考文献 1建筑地基处理技术规范jGJ7920