强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工工法

1、水运工程工法申报表（2012年度）工法名称 强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工工法 申报单位 山东港湾建设集团有限公司 (公章) 申报时间 二一二年七月 工法名称强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工工法主要完成单位1、山东港湾建设集团有限公司2、中海工程建设总局3、通讯地址山东省日照市连云港路98号邮编276826联系人花健电要完成人员姓名职务职称工作单位覃静谊分公司经理工程师山东港湾建设集团有限公司于景林分公司副经理工程师山东港湾建设集团有限公司黄刚分公司副经理经济师山东港湾建设集团有限公司花健技术主管助工山东港湾建设集团有限公司霍明明工程部经理工程师中海工程建设

2、总局王厚臻技术主办助工山东港湾建设集团有限公司唐明工程部副经理助工中海工程建设总局工法应用的工程名称及时间1、日照港西港区焦炭堆场地基处理工程2、日照港西港区铁路袋货装卸线及周围场地硬化工程3、工法关键技术名称、组织鉴定的单位和时间关键技术名称：强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工关键技术组织鉴定单位：中国水运建设行业协会鉴定时间：2012年6月15日工法关键技术获成果奖励的情况工法内容简述：该工法工艺流程如下：施工准备布设检测检验设备准碎石桩施工排水明沟施工 强夯施工场地整平验收。由于所处理区域地层为含水量非常高的淤泥层，如想达到地基处理的效果，必须采取有效的排水手段。因此，在强夯施工前对场

3、地进行准碎石桩施工，利用利用准碎石桩的排水作用加强淤泥层水分的排出，同时利用准碎石桩的挤密作用、振密作用、抗液化作用等强化强夯加固的效果。准碎石桩施工完成后在场地内开挖排水明沟，必要时在场地外围设置集水坑，统一将场地内的水排除。强夯施工时注意及时回填开山料，以确保施工质量和安全。本工法采用了区别于传统碎石桩的准碎石桩。为了使碎石桩更能突显除置换密实外的排水作用，改良了碎石桩的施工工艺和施工材料，即施工时采用近乎均等的3cm粒径碎石，沉管至设计底标高后少量反插（以桩体充满碎石为宜），以保证其便于排水的空隙。为使地层快速固结，采用强夯工艺加大地层压缩沉降。强夯和准碎石桩两种工艺互补，利用了两种施工

4、工艺的优点以及相互适应性。桩体的排水作用使强夯的遍夯间歇时间缩短，加快了孔隙水的消散，可有效缩短工期。关键技术及保密点（有专利权的，请注明专利号）：1、强夯的设计参数，间距根据遍数由大减小；2、准碎石桩区别于传统碎石桩的施工；3、准碎石桩长度根据淤泥层的深度确定。技术水平和技术难度（包括与国内、外同类技术水平比较）：根据山东省科学技术情报研究所查新报告表明，强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基技术目前在国内未发现与本项目技术特点相同的文献报道。与传统的强夯置换及其它处理方式比较，该工艺有以下特点：1、因其两种工艺的相互适应性，联合两种工艺的优点使其变为一种新的工艺，极大地降低了工程成本，提高了工程

5、质量。2、优化了施工工艺，减少了施工工序3、采用碎石桩工艺配合，极大缩短了强夯置换的间歇周期；4、土体中加入碎石，提高了强夯加固的效果；5、准碎石桩、施工排水和强夯可交叉施工，可有效缩短工期；6、由于土体中的水能较充分的排除，强夯加固过程中无需开挖换填，最大限度的利用了原有的软弱土层。工法成熟、可靠性说明（工程应用少于2项时）：该项技术通过对传统碎石桩工艺进行改造，使其充分发挥桩体间隙的排水作用，并进一步通过强夯产生的动荷载增加排水效果；强夯加固时通过回填开山料并结合原已形成的准碎石桩体形成复合地基，通过排水及复合地基二者结合，大大提高了地基处理的效果，通过有效的排水也大大缩短了工期。准碎石桩

6、的施工对土体起到了挤密作用，减少开挖换填的浪费，充分利用了原有的软弱土体，减少了材料的使用量。碎石桩的桩体填充物在满足施工排水需要的同时，也提高了原有场地的承载力，为后续的强夯施工提供了工作面的保证。两者结合，使强夯加固的效果得到了非常好的提升。经济效益和社会效益（包括节能和环保效益）：以10000为例，单纯强夯置换1台强夯机每天可完成约240，中间两次间歇及排水共需1520天，合计需5762天完成；单纯碎石桩按照10000根桩计，每天一台桩机可完成约30根，施工完成后排水需1520天时间，合计共需4853天；强夯结合准碎石桩施工，由于准碎石桩工艺上的差别，加上准碎石桩桩长短，每天一台桩机可完

7、成约40根，准碎石桩、开挖排水明沟、强夯可交叉施工，强夯每天可完成约375，交叉工期为6天，间歇期为7天，合计共需约40天。由此可以看出，由于排水功能的加强，很大程度上提高了工期。经济效益方面，由于采用准碎石桩配合排水，降低了原土体中的含水量，所以强夯加固的夯击能随之降低，达到的地基处理效果同高夯击能的强夯置换和碎石桩置换地基相同，相对节约成本，具体经济效益分析如下表：施工工艺施工费（元/）材料费（元/）合计（元/）备注5000KN.m强夯置换504595工期最长，成本较低碎石桩8179.4160.4工期较长，成本最高强夯结合准碎石桩354782工期最短，成本最低工法完成单位意见主要完成单位（

8、公章）年月日参与完成单位（公章）年月日参与完成单位（公章）年月日建设单位应用工法应用意见（第一个应用实例）由山东港湾建设集团有限公司提出的强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工技术，在我单位日照港西港区焦炭堆场地基处理工程中进行了应用。该技术通过施工振动挤密碎石桩对土产生横向挤密作用，土粒彼此移动，颗料之间互相靠紧，空隙减小，土的骨架作用随之减少。另通过振动也能使土层密实，改善土的动力特性，防止液化。沉管挤出的空间利用石子充填能够起到置换作用，使土层排水固结，使土层压缩性减小，抗剪强度提高与桩体形成复合地基。从而达到加固软弱粘土地基的目标。该项技术在日照港西港区焦炭堆场地基处理工程的应用实践证明

9、，该工艺能够大幅度的加快施工进度和提高施工质量，施工成本相对较低。无论工程质量和工程成本方面均有非常好的效果。建设单位（公章） 年 月 日建设单位应用工法应用意见（第二个应用实例）由山东港湾建设集团有限公司提出的强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工技术，在我单位日照港西港区铁路袋货装卸线及周围场地硬化工程中进行了应用。该技术通过施工振动挤密碎石桩对土产生横向挤密作用，土粒彼此移动，颗料之间互相靠紧，空隙减小，土的骨架作用随之减少。另通过振动也能使土层密实，改善土的动力特性，防止液化。沉管挤出的空间利用石子充填能够起到置换作用，使土层排水固结，使土层压缩性减小，抗剪强度提高与桩体形成复合地基。从

10、而达到加固软弱粘土地基的目标。该项技术在日照港西港区焦炭堆场地基处理工程的应用实践证明，该工艺能够大幅度的加快施工进度和提高施工质量。建设单位（公章） 年 月 日专家评审意见评审专家组主任委员：年月日交通运输部审定意见（公章）年月日强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工工法主要完成单位：山东港湾建设集团有限公司中海工程建设总局主要完成人员：覃静谊 于景林 黄刚 花健 霍明明 王厚臻 唐明1.前言日照港西港区焦炭堆场，位于日照港石臼港区西区内，施工场地上层为一层硬壳层，底部为淤泥层，含水量非常大，地基处理时采取有效的措施排水时非常关键的问题。由于本工程工程量大，工期非常紧(处理面积203289，工

11、期105天)，我公司联合日照港工程设计院设计基础施工方案时为保证工期，提高地基处理效果，提出了使用强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基的处理方案，利用准碎石桩的辅助作用使强夯达到高效施工、快速密实，快速排水的效果。形成了强夯结合准碎石桩排水加固软弱地基施工工法，此工法经试验后效果良好，完全符合规范及设计要求，为以后施工类似地层的项目积累了经验。该工法的关键技术已于2012年6月通过了中国水运建设行业协会的科学技术成果鉴定，达到国内领先水平。2.工法特点2.1采用了区别于传统碎石桩的准碎石桩。为了使碎石桩更能突显除置换密实外的排水作用，改良了碎石桩的施工工艺和施工材料，即施工时采用近乎均等的3cm粒

12、径碎石，沉管至设计底标高后少量反插（以桩体充满碎石为宜），以保证其便于排水的空隙，称之为准碎石桩。如图2.1.1,2.1.2.。 图2.1.1碎石 图2.1.2准碎石桩2.2 充分利用了准碎石桩排水作用，将地层中的水通过桩体迅速排出。2.3 采用强夯加大地层压缩沉降。2.4两种工艺互补，利用了两种施工工艺的优点以及相互适应性。桩体的排水作用使强夯的遍夯间歇时间缩短，加快了孔隙水的消散，可有效缩短工期。2.5施工过程中可以埋设观测设备，将数据处理和信息反馈技术应用于施工，利用监控测量指导施工，动态修正施工方法和施工参数，确保施工安全、快速。2.6两种工艺属地基处理工艺中较经济型，工艺简单实用。3

13、.适用范围3.1以吹填土为主，上部回填碎石土，特别是表层形成一硬壳层，厚度0.53米，下部淤泥层或淤泥质砂土层。3.2人工回填土，土质较差，含水量大，回填深度较大。3.3底部含软弱下卧层，含水量大，压缩性高，厚度不均。3.4地基承载力要求较高，一般200KPa。4.工艺原理4.1充分利用准碎石桩的各种作用：a排水作用：在有效压力作用下使原地层的水迅速排出；b挤密作用：产生横向挤压力，增加了深部的密实性；c振密作用：以波的形式在地基土中传播，引起地基土振动；d抗液化作用：桩间可液化土层受到挤密和振密作用；桩体抗震，桩间土预振，桩形成排水通道；e能够使原土层由饱和土转为非饱和土。4.2利用强夯产生

14、竖向挤压力，传递压缩波。4.3控制场地的不均匀变形，从而消除造成建筑物开裂损坏的主要因素。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备布设检测检验设备准碎石桩施工排水明沟施工 强夯施工场地整平验收。5.2操作要点5.2.1准碎石桩施工1、施工工艺原理：准碎石桩的施工原理基本与碎石桩相同，就是利用振动锤锤击沉管进入地基，从而对土产生横向挤密作用，土粒彼此移动，颗料之间互相靠紧，空隙减小，土的骨架作用随之减少。另通过振动也能使土层密实，改善土的动力特性，防止液化作用。沉管挤出的空间利用石子充填能够起到置换作用，使土层排水固结，使土层压缩性减小，抗剪强度提高与桩体形成复合地基。2、施工区地质

15、情况施工区域全风化岩以上至地表约9m深度，自上而下由素填土、淤泥、粉质粘土、中粗砂等构成，地下水位埋深0.7m左右，地面标高6.2m，水位标高5.5m左右。3、准碎石桩施工工艺流程桩机对位沉管到底上料（碎石）提升沉管（补料）反插补料提升至孔口移位至下一孔。4、准碎石桩施工参数按设计图纸桩长约48米，以穿透淤泥层为准；桩间距1.77米，布置在两遍夯点对角线上，其中夯点处的桩位不需施工，仅施工夯点间隙处。准碎石桩桩径500mm，正方形布置；碎石灌注量约0.2方/m；处理后的地基承载力150KPa。5、施工技术要点1）保证导管的垂直度，保证桩的垂直度不超过1.5%，桩位偏差不得大于100mm，桩径允

16、许偏差小于50mm。2）确保桩长，严格控制桩顶标高。3）严格控制提升速度，以保证碎石的注入量，达到桩体的强度，按照施工工艺流程及技术措施进行施工。4）做好记录，控制碎石的注入量。5）根据土层含水量，密实度，状态确定桩间距及桩长。6）为增强桩体的排水功能，施工时不需振密。图5.2.1-1碎石桩施工5.2.2排水明沟施工准碎石桩施工开始后，现场开挖排水明沟，排水明沟的布置方式及做法如图5.2.2-1、5.2.2-2所示。图5.2.2-1排水明沟布置示意图图5.2.2-2排水明沟剖面图如现场排水条件不好，可在场区中设置集水坑进行排水，排水沟和集水坑开挖时注意避开夯点，排水沟布置在准碎石桩上，集水坑尽

17、量在施工场地外侧布置。具体操作要求如下：1）依据测量控制桩,确定排水沟和集水坑的平面位置；2）提前做好标高控制，导流排水明沟流向低位，排出施工场外；3）排水条件不好的，可以在场内挖少量集水坑，集中向场外排放；4）集水坑的位置根据现场施工情况需要确定其位置，一般以场地低洼处、不妨碍强夯施工为原则；5）排水沟的尺寸根据实际地层的的含水量的大小确定，以宽60cm深30cm为宜，见图5.2.2-2。6）施工分区段施工，排水尽量向一个方向。图5.2.2-3开挖排水明沟5.2.3 强夯施工待碎石桩施工完成部分区域、排水明沟挖好之后，可进行强夯施工。场地整平1、施工工艺 测量原地面标高进行第一遍夯击（观测坑

18、沉降及周围沉降） 平整场地测量第一遍夯后标高 进行第二遍夯击（观测坑沉降及周围沉降） 平整场地 测量第二遍夯后标高满夯 平整场地测量夯后场地标高2、强夯施工参数强夯点夯两遍，夯击能3000KN.m，间距5m，第一遍点10击，第二遍点68击，以地面隆起较小，淤泥不被挤出为标准。点夯后进行一遍普夯，夯击能1200KN.m，每点一至两击，搭接四分之一。强夯施工后地基承载力特征值达到240Kpa。3、技术要点1）首先根据确定的施工区域平整测量原地面标高，测量夯前标高。2）根据施工布点图，经纬仪定向，钢卷尺丈量布点，夯点中心位置偏差50mm。3）强夯采用W1001履带吊车，并带强夯龙门架作业，为保证夯面

19、稳定不移或突然脱钩后倾，在履带下两侧垫石块。4）夯前检查夯点是否偏移，夯机是否平整，夯锤是否处于夯点中心，夯锤通风孔是否畅通，测量仪器是否准确，如有差错及时调整。5）夯击过程中，应保证落锤平稳，夯位正确，发现夯锤倾斜超过30度时，应整平夯坑，稳锤后再进行下次夯击。6）如果夯坑太深或有吸锤现象，及时填入碎石和花岗片麻岩岩块，必须注意发生拔锤困难或埋锤现象，防止硬拉硬吊。7）停夯标准以最后两击沉降量之和10cm，最后两击沉降量之差介于3-5cm之间为准。8）强夯后将场地整平，测量夯后标高，保证夯区标高高差在±10cm范围。图5.2.2-2强夯施工5.2.4两种施工工艺的搭配应注意的操作要

20、点1、施工碎石桩时应在软弱下层适当反插以保证淤泥中填充满碎石，上部保持松散；2、准碎石桩设计参数应依据地层特点调整，同时应考虑强夯参数的施工；3、强夯施工时应做好表面的排水工作，以保证从地下排出的水排出场外；4、强夯夯点施工应尽量在桩间；5、施工分区段施工，排水尽量向一个方向。5.2.5监测技术与分析确保工程建设质量的关键是全过程监测的变化情况，及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，孔隙水压力变化，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表5.2.5。表5.2.5 监测项目汇总表序号监测项目监测仪器监测频率监测目的1地表沉降WILD-N3精密水准仪，铟钢尺初期：1

21、次/天，后期：1次/3天掌握地表及周边环境的影响程度和范围2沉降与隆起3深层沉降沉降观测管，分层沉降测定仪1次/3天深层沉降情况4孔隙水压力孔隙水压力计夯击实时观测了解施工过程中孔隙水压力情况及规律5标贯试验标贯器初期：3次，桩后3次后期：3次了解施工前后地层密实情况6弱震测点弱震仪夯击实时观测确定影响距离参数7地下水位钢卷尺1次/天掌握地下水位情况注：可根据施工条件和沉降情况增加或减少观测次数，随时将监测信息报告给现场技术人。5.3劳动力组织表5.3.1人力资源组织表序号单项工程所需人数备注1管理人员42技术人员53碎石桩施工16按万计4强夯施工4按万计5排水106合计396.材料与设备主要

22、材料为：3-4cm碎石。表6.1 机具设备序号设备名称设备型号单位数量用途1大功率双体振动桩机75型台/万2碎石桩施工2正铲装载机ZL50台/万1碎石3履带吊机50t台/万1强夯4推土机220台1整平5汽车台2现场运输6氧气乙炔套17电焊机台17. 质量控制7.1质量控制标准：质量控制应严格按照国家颁布的建筑地基基础施工质量验收规范（GB50202-2002）、建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）、强夯地基技术规程（YBJ25-92）、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）标准执行。7.2开工前工地负责人，技术人员进行技术交底，明确任务，确定各项负责人，进行合理分工，严格

23、把关。施工技术人员应掌握本工程的地基处理目的、加固原理、技术要求和质量标准等。7.3施工过程中，要严格执行有关规程、规范，按照设计组织施工。7.4严格材料的检查，由专人验收，确保质量、数量。7.5现场施工中，应有专人负责质量控制和监测，并做好施工记录。原始资料要做到记录准确，无误。由班长签字。7.6严格控制碎石的注入量，每道工序进行严格检查，精心操作。8. 安全措施8.1施工前，由技术负责人及安全负责人向施工机组人员进行安全技术交底，并做好记录，参加施工人员必须严格按工种的安全操作规程操作。8.2建立安全保证体系，设专职安全员1名，负责现场安全事宜，落实安全计划，班前召开安全例会，并做好安全会

24、议记录。8.3机组作业人员进入施工现场要戴好安全帽，穿好防滑鞋，上杆架高空作业人员要系好安全带。8.4施工前要对设备进行彻底安全检查，确定整机安全无隐患时方可施工。8.5施工时，夯锤提升到规定高度，机下人员要加强观察防脱钩器失灵不脱钩造成的事故，夯锤落下后在吊钩末落到夯锤附近前，挂钩人员不得提前下坑挂钩，从坑中提锤时严禁挂钩人员站在锤上随锤提升，严禁有人站在锤下或钻入清理通气孔和附着土。8.6夯锤落下时，机下人员要离开夯坑15米外，仪器架设要远离坑位，防止因落锤飞溅工伤人或损坏仪器，严禁人员在吊车正前方或臂下站立。8.7在大风或雨、雾天不得施工。8.8夯坑产生锤吸力增大时，及时填料。8.9作业

25、后应将夯锤落在地面上，严禁将锤悬挂空中。8.10强夯施工现场要设安全范围标志，不准非施工人员进入。8.11碎石桩机严格按照操作规程操作，注意用电安全。9.环保措施9.1 遵守环保法规及规章制度。成立项目施工环保管理机构，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、废弃物的控制和治理，遵守消防及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的检查监督。9.2碎石和强夯回填料运输时要采用篷布遮盖，防止沿途撒漏，运输的沿途道路要洒水防止扬尘。9.3强夯机和碎石桩机维修保养和加油等要防止油料外漏，一旦外漏及时用沙土覆盖；使用过的带油的抹布等垃圾

26、严禁随意丢弃，集中收集后统一处理。9.4合理安排施工时间，防止大型机械的噪声影响周围群众的正常工作和生活。10.节能降耗10.1使用材料仅为碎石和开山料，种类少，且无需开挖换填，合理利用了原区域内的软弱土层，减少了材料的使用数量。工期相对较短，节约人力物力。10.2因其两种工艺的相互适应性，联合两种工艺的优点使其变为一种新的工艺，优化了施工工艺，减少了施工工序，极大地降低了工程成本，提高了工程质量。准碎石桩、施工排水和强夯又可交叉施工，可有效缩短工期。11.效益分析11.1通过我单位施工的同样地质条件但不同工艺的工程与使用本工艺相比较、测算，使用此工艺进行地基处理施工，能较快达到地基处理的效果，施工成本相对较低，有非常好的经