换土垫层法强夯法地基处理施工技术

换土垫层法、强夯法地基处理施工技术几个月前，距离14层公寓约30米的中华城项目工地开始施工，该幢楼便出现裂缝和沉降，现在该工地挖的基坑深10多米，并从中排出了大量的地下水对周边地基下沉和建筑可能产生的影响进行安全监测处理原则及需要考虑的因素选用地基处理方法要力求做到安全适用、确保质量、经济合理、技术先进。在选择处理方法时需要综合考虑各种影响因素，如：建（构）筑物的体型、刚度、结构受力体系、建筑材料和使用要求，荷载大小、分布和种类，基础类型、布置和埋深，基底压力、天然地基承载力、稳定安全系数、变形容许值，地基土的类别、加固深度、上部结构要求、周围环境条件、材料来源、施工工期、施工队伍技术素质与施工技术条件、设备状况和经济指标等。方案设计步骤（1）搜集详细的工程地质、水文地质及地基基础的设计资料。（2）根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建（构）筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。（3）对初步选定的各种地基处理方案，分别从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比，根据安全可靠、施工方便、经济合理等原则，从而因地制宜地选择最佳的处理方法。技术路线图目前地基处理已成为土力学与岩土工程领域的一个主要分支学科，国际土力学与岩土工程协会下有专门的地基处理学术委员会。中国土力学与岩土工程学会1984年成立了地基处理学术委员会，并于1986、1989、1992、1995、1997、2000年分别召开了六届全国地基处理学术讨论会。第十一届全国地基处理学术讨论会(CGIS2010)将于2010年11月19日~23日在“热带海滨度假胜地”海口举办。1988年编著出版了《地基处理手册》，2000年修订出版了《地基处理手册》（第二版），1990年又开始出版了《地基处理》杂志，提供了推广和交流地基处理新技术的园地。我国建设部已发布了《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91），2002年又修订出版了《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。交通部1997年发布了《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96），对公路工程中软土地基处理设计、施工起到了重要指导作用。历史地基处理监测与检验方法由于地基处理问题的复杂性，一般还难以对每种方法进行严密的理论分析，还不能在设计时作精确的计算与设计，往往只能通过施工过程中的监测和施工后的质量检验来保证工程质量。因此，地基处理现场监测和质量检验测试是地基处理工程的重要环节。效果检验的方法有：载荷试验、钻孔取样、静力触探试验、动力触探试验、标准贯入试验、取芯试验等。有时需要采用多种手段进行检验，以便综合评价地基处理效果。现场监测与质量检验的目的(1)为工程设计提供依据；(2)作为大面积施工的控制和指导；(3)为地基处理工程验收提供依据；(4)为理论研究提供实验依据。现场监测与质量检验的内容与方法

(1)地基与桩体强度：包括单桩和复合地基静载荷试验、标准贯入试验、静力触探与动力触探试验、桩身高应变检测、钻芯法等；(2)地基变形：包括地基沉降与水平位移测试；(3)应力监测：包括土压力和孔隙水压力测试；(4)桩身完整性：采用桩身低应变检测和声波透射法测试；(5)动力特性：采用波速测试、地基刚度测试等。监测仪器的布置固定式和活动式测斜仪分层沉降仪现场监测与质量检验应注意的问题为了检验地基处理的效果，通常在同一地点分别在处理前后进行测试，以进行对比，并注意以下问题：(1)前后两次测试应尽量使用同一仪器、同一标准进行；(2)由于各种测试方法都有一定的适用范围，因此必须根据测试目的和现场条件，选择最有效的方法；(3)无论何种方法，都有一定的局限性，故应尽可能采用多种方法，进行综合评价；(4)测试位置应尽量选择有代表性的部位，测试数量按有关规定要求进行。现场测试一般具有直观、代表性强、工效高、避免取样运输过程中的扰动等优点，但也有不能测定土的基本参数和不易控制应力状态等不足之处，故有时仍需辅以一定的室内试验。土压力计孔隙水压力计其它载荷试验静力触探试验圆锥动力触探试验均质人工地基换填垫层法强夯法排水固结法1、换土垫层法换土垫层法的基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂（或砂石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土（灰土、二灰）垫层等。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。适用性该法常用于基坑面积宽大和开挖土方较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层（淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土、以及已完成自重固结的冲填土等）与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、素填土和杂填土。垫层三作用（1）提三高持三力层三的承三载力（2）减三少沉三降量（3）加三速软三弱土三层的三排水三固结三（三砂垫三层和三砂石三垫层三）（4）防三止冻三胀（三孔隙三大，三不易三产生三毛细三现象三）（5）消三除膨三胀土三的胀三缩作三用通常基坑开挖三后，三利用三分层三回填三压实三，也三可处三理较三深的三软弱三土层三，但三经常三由于三地下三水位三高而三需要三采取三降水三措施三；坑壁三放坡占地三面积三大或三需要三基坑三支护三，以三及施三工土三方量三大、三弃土三多等三因素三，从三而使三处理三费用三增高三、工三期拖三长，三因此三换填三法的三处理三深度三通常宜控三制在3m以内三，也三不宜三小于0.三5m，因为三垫层三太薄三，则三换土三垫层三的作三用也三不显三著。深度土的三压实三原理垫层三设计1、垫三层的三厚度三的确三定2、垫三层宽三度的三确定3、垫三层承三载力三的确三定4、沉三降计三算软基三换填三路段三（2米片三石垫三层+砂砾三换填+土工三格栅三）图为三武汉三客运三专线三基础三设施三维修三基地三在咸三宁站三区进三行道三岔人三工换三填及三机械三大修三清筛三的场三景2、振三密、三挤密三法振密三、挤三密法三的原三理是三采用三一定三的手三段，三通过三振动三、挤三压使三地基三土体三孔隙三比减三小，三强度三提高三，达三到地三基处三理的三目的三。（1）表三层压三实法采用三人工三或机三械夯三实、三机械三碾压三或振三动对三填土三、湿三陷性三黄土三、松三散无三粘性三土等三软弱三或原三来比三较疏三松表三层土三进行三压实三。也三可采三用分三层回三填压三实加三固。适用三于含三水量三接近三于最三佳含三水量三的浅三层疏三松粘三性土三；松三散砂三性土三；湿三陷性三黄土三及杂三填土三等。（2）重三锤夯三实法利用三重锤三自由三下落三时的三冲击三能来三夯击三浅层三土，三使其三表面三形成三一层三较为三均匀三的硬三壳层三。适用三于无三粘性三土、三杂填三土、三非饱三和粘三性土三及湿三陷性三黄土三。（3）强三夯法利用三强大三的夯三击能三，迫三使深三层土三液化三和动三力固三结，三使土三体密三实，三用以三提高三地基三土的三强度三并降三低其三压缩三性，三消除三土的三湿陷三性、三胀缩三性和三液化三性。适用三于碎三石土三、砂三土、三素填三土、三杂填三土、三低饱三和度三的粉三土与三粘性三土及三湿陷三性黄三土。（4）振三冲挤三密法振冲三挤密三法一三方面三依靠三振冲三器的三强力三振动三使饱三和砂三层发三生液三化，三颗粒三重新三排列三，孔三隙比三减小三；另三一方三面依三靠振三冲器三的水三平振三动力三，形三成垂三直孔三洞，三在其三中加三入回三填料三，使三砂层三挤压三密实三。适用三于砂三性土三和小三于0.三00三5m三m的粘三粒含三量低三于10％的三粘性三土。（5）土三桩与三灰土三桩法是利三用打三入钢三套管三（或三振动三沉管三、炸三药爆三破）三在地三基中三成孔三，通三过挤三压作三用，三使地三基土三变得三密实三，然三后在三孔中三分层三填入三素土三（或三灰土三）后三夯实三而成三土桩三（或三灰土三桩）三。适用三于处三理地三下水三位以三上的三湿陷三性黄三土、三新近三堆积三黄土三、素三填土三和杂三填土三。（6）砂三桩在松三散砂三土或三人工三填土三中设三置砂三桩，三能对三周围三土体三产生三挤密三作用三或同三时产三生振三密作三用。三可以三显著三提高三地基三强度三，改三善地三基的三整体三稳定三性，三并减三小地三基沉三降量三。适用三于处三理松三砂地三基和三杂填三土地三基。（7）爆三破法利用三爆破三产生三振动三使土三体产三生液三化和三变形三，从三而获三得较三大的三密实三度，三用以三提高三地基三承载三力和三减小三沉降三量。适用三于饱三和净三砂、三非饱三和但三经灌三水饱三和的三砂、三粉土三和湿三陷性三黄土三。3、强三夯法强夯三法是20世纪60年代三末、70年代三初首三先在三法国三发展三起来三的，三国外三称之三为动三力固三结法三，以三区别三于静三力固三结法三。它一三般是三通过10～40三t的重三锤采三用10～40三m的落三距，三对地三基土三施加三强大三的冲三击能三，在三地基三土中三形成三冲击三波和三动应三力，三使地三基土三压实三和振三密，三以加三固地三基土三，达三到提三高强三度、三降低三压缩三性、三改善三砂土三的抗三液化三条件三、消三除湿三陷性三黄土三地湿三陷性三的目三的。安庆三石化80三0万吨/年炼三化一三体化三项目三施工三现场三检测三强夯三作业三的深三度中央三人民三广播三电台三维语三编辑三部在三乌鲁三木齐三开工起源强夯三法19三69年首三次应三用于三法国三的Ri三vi三er三a夯实三滨海三填土三。该三场地三是新三近填三筑的三，地三表下三为9m厚的三碎石三填土三，其三下是12三m厚疏三松的三砂质三粉土三，场三地土三要求三建造20栋8层的三住宅三楼。如使三用桩三基，60％～70％的三负摩三擦力后用三堆载三预压三，堆三土5m，在三约10三0k三Pa压力三下，三历时3个月三，沉三降平三均仅20三cm，承三载力三仅提三高30％，三加固三效果三不显三著。后由三法国三工程三师L.三Me三na三rd提出三用锤三重80三kN，落三距10三m，每三击冲三击能80三0k三N·三m，总三能量12三00三kJ三/m三2夯击三一遍三，地三面沉三降了50三cm。夯后三检测三表明三土工三指标三得到三改善三，旁三压仪三的资三料证三明土三的强三度提三高了2～3倍。三建造三的8层住三宅楼三竣工三后，三其平三均沉三降仅三为13三cm，而三差异三沉降三可忽三略不三计。19三71年后三该方三法在三法国三、英三国、三德国三、瑞三典等三国家三得到三了推三广，三各届三国际三土力三学及三基础三工程三学会三会议三及世三界各三地区三域性三土力三学会三议上三，都三有大三量论三文发三表。我国三于19三78年11月至19三79年初三首次三由交三通部三一航三局科三研所三及其三协作三单位三，在三天津三新港三三号三公路三进行三了强三夯试三验研三究。在初三次掌三握了三这种三方法三的基三础上三，于19三79年8月又三在秦三皇岛三码头三堆煤三场细三砂地三基进三行了三试验三并正三式使三用，三其效三果显三著。20三09年5月11日上三午9时，三斯里三兰卡三项目三开始三了堆三场试三夯施三工，三此举三标志三斯里三兰卡三汉班三托塔三项目三堆场三工程三地基三强夯三施工三分项三正式三开始三。本工三程强三夯施三工工三期为6个月三，后三方堆三场地三基处三理面三积为42三16三78三.8三1m2，共三分为6个区:A、B、C1、C2、C3、C4。本三工程三包括三除A区以三外的5个区三的地三基强三夯处三理，三强夯三施工三的总三面积三为37三50三25三m2，B区强三夯施三工能三量为40三00三KN三.M，面三积为10三73三97三m2。C区区三强夯三施工三能量三为30三00三KN三.M，面三积为26三76三28三m2。强夯三法经三过30余年三的发三展，三它已三广泛三应用三于工三业与三民用三建筑三、仓三库、三油罐三、公三路、三铁路三、飞三机场三跑道三及码三头的三地基三处理三中，三它主三要适三用于三加固砂土三和碎三石土三、低三饱和三度粉三土与三粘性三土、三湿陷三性黄三土、三杂填三土和三素填三土等三地基三。对于饱和三粘性三土地基三，近三年来三发展三了强夯三置换三法，这三是利三用夯三击能三将碎石三、矿三渣等材三料强力三挤入地基三，在三地基三中形三成碎三石墩三，并三与墩三间土三形成三碎石三墩复三合地三基，三提高三地基三承载三力和三减小三沉降三。强三夯置三换法三适用三于高饱三和度三的粉三土与三软塑三～流三塑的三粘性三土等地三基上三对变三形要三求不三严的三工程三。加固三机理宏观机理三从加三固区三土所三受冲击三力、三应力三波的传三播、三土的三强度三对土加密的影三响作三出解三释。微观机理三，则三对冲三击力三作用三下，三土微观三结构的变三化，三如土三颗粒三的重三新排三列、三连接三作出三解释三。饱和土和非饱三和土，三饱和三土存三在孔三隙水三排出三土才三能压三实固三结这三一问三题。粘性土和无粘三性土，三它们三的渗三透性三不同三，粘三性土三存在三固化三内聚三力，三砂土三则不三然。三另外三对一三些特三殊土三，如三湿陷三性黄三土、三填土三、淤三泥等三。Le三on认为三，强三夯加三固作三用应三与土三层在三被处三理过三程中三的三三种不三同机三理有三关。其一是加三密作三用，三以空三气和三气体三的排三出为三特征三；其二是排三水作三用，三以孔三隙水三的排三出为三特征三；其三是预三加变三形作三用，三以各三种颗三粒成三分在三结构三上的三重新三排列三以及三颗粒三结构三和形三态的三改变三为特三征。由于三加固三地基三土地三复杂三性，三他认三为不三可能三建立三对各三类地三基具三有普三遍意三义的三理论三。目前三普遍三一致三的看三法认三为，三经强三夯后三，土三强度三提高三过程三可分三为四三个阶三段：①夯三击能三量转三化，三同时三伴随三强制三压缩三或振三密（三包括三气体三的排三出、三孔隙三水压三力上三升）三；②土三体液三化或三土体三结构三破坏三（表三现为三土体三强度三降低三或抗三剪强三度尚三失）三；③排三水固三结压三密（三表现三为渗三透性三能改三变土三体裂三隙发三展、三土体三强度三提高三）；④触三变恢三复并三伴随三固结三压密三（包三括部三分自三由水三又变三成薄三膜水三，土三的强三度继三续提三高）三。其中三第①三阶段三是瞬三时发三生的三，第三④阶三段是三强夯三终止三后很三长时三间才三能达三到的三（可三长达三几个三月以三上）三，中三间两三个阶三段则三介于三上述三两者三之间三。饱和三土的三加固三机理摩擦液气不定三比弹三簧裂隙排水强夯三机理三研究三中还三有一三个必三须研三究的三内容三就是夯击三能量的三传递三，即三确定三夯击三能量三中真三正用三于加三固地三基的三那部三分能三量和三该部三分能三量如三何加三固地三基。7%26三%67三%土强三度增三长和三孔隙三水压三力变三化动力三固结三理论三与静三力固三结理三论（1）荷载三与沉三降的关三系具三有滞三后效三应；（2）由三于土三中气三泡的三存在三，孔三隙水三具有三压缩三性；（3）土三颗粒三骨架三的压缩三模量在夯三击过三程中三不断三改变三，渗三透系三数亦三随时三间而三变化三。非饱三和土三的加三固机三理采用三强夯三加固三多孔三隙、三粗颗三粒、三非饱三和土三是基三于动力三密实的机三理，三即冲三击型三动力三荷载三使土三体的孔隙三体积三减少三，土三体变三得密三实，三从而三提高三地基三土地三强度三。非饱三和土三地夯三实过三程就三是土三中气三相（三空气三）被三挤出三的过三程，三其夯三实变三形主三要是三由于土颗三粒的三相对三位移引起三的。饱和三粘性三土的三强夯三加固三微观三机理非饱三和土三的强三夯加三固微三观机三理黄土三湿陷三是架三空孔三隙的三存在三和胶三结程三度差三等在三内的三各种三内因三和外三因共三同作三用的三结果三。微结三构强夯三置换三法机三理强夯三置换三是利三用强三夯能三量将碎三石、三矿渣等物三理力三学性三能较三好的三粗粒三强制挤入三地基三，主要三通过三置换三作用三来达三到加三固地三基的三目的三，它三主要三用于三处理三饱和三粘性三土。强夯三置换可分三为整三式置三换和三桩式三置换三。用三得较三多的三是桩三式置三换，其作三用机三理类三似于三砂石三桩。在置三换过三程中三，土三体结三构破三坏，三地基三土体三中产三生超三孔隙三水压三力，三随着三时间三发展三土体三强度三恢复三，同三时由三于碎三石墩三具有三较好三的透三水性三，利三用超三孔隙三水压三力消三散产三生固三结。三这样三，通三过置三换挤三密及三排水三固结三作用三，碎三石墩三和墩三间土三形成三碎石三墩复三合地三基，三提高三地基三承载三力和三减小三沉降三。整式三置换是置三换率三要求三较大三时，三以密三集的三群点三进行三置换三，使三被置三换土三体整三体向三两侧三或四三周排三出，三置换三体连三成统三一整三体，三构成三置换三层，其作三用机三理类三似于三换土三垫层三。整式三置换三后的三双层三状地三基，三其变三形和三强度三性状三取决三于置三换材三料的三性质三又取三决于三置换三层的三厚度三和下三卧层三的性三质。设计有效三加固三深度《建筑三地基三处理三技术三规范》J三GJ三7三9－20三02建议三了其三取值三范围单击三夯击三能夯锤三的平三面一三般有三圆形三和方三形，三又分三气孔三式和三封闭三式。三锤底三面积三宜按三土的三性质三确定三，对三砂性三土一三般为3～4m2，对三粘性三土不三宜小三于6m2。锤三底静三接地三压力三可取25～40三kP三a。锤三重一三般10～40三t，落三距8～25三m。对三相同三的夯三击能三量，三常选三用大三落距三方案三，这三样能三获得三较大三的接三地速三度，三将能三量的三大部三分有三效地三传到三地下三深处三，增三加深三层夯三实效三果，三减小三消耗三在地三表土三层塑三性变三形的三能量三。最佳三夯击三能从理三论上三讲，三在最三佳夯三击能三作用三下，三地基三土中三出现三的孔隙三水压三力达三到土三的自三重压三力，这三样的三夯击三能称三为最三佳夯三击能三。在粘性三土中，三由于三孔隙三水压三消散三慢，三当夯三击能三逐渐三增大三时，三孔隙三水压三力相三应地三叠加三，因三此可三根据三孔隙三水压三力的三叠加三来确三定最三佳夯三击能三。在砂性三土中，三孔隙三水压三力增三长及三消散三过程三仅为三几分三钟，三因此三孔隙三水压三力不三能随三夯击三能增三加而三叠加三，可三根据最大三孔隙三水压三力增三量与三夯击三次数关系三来确三定最三佳夯三击能三。夯击三遍数夯击三遍数三应根三据地三基土三的性三质确三定。三一般三来说三，由三粗颗三粒土三组成三的渗三透性三强的三地基三，夯三击遍三数可三少些三。反之三，由三细颗三粒土三组成三的渗三透性三弱的三地基三，夯三击遍三数要三求多三些。根据三工程三实践三经验三，一三般可三采用三点夯2～3遍，三对于三渗透三性较三差的三细颗三粒土三，必三要时三夯击三遍数三可适三当增三加。三最后三再以三低能三量满三夯2遍。间歇三时间两遍三夯击三之间三的间三隔时三间取三决于三土中三超静三孔隙三水压三力的三消散三时间三。但土三中超三静孔三隙水三压力三的消三散速三率与土的三类别三、夯三点间三距等有关三。有三条件三时最三好能三在试三夯前三埋设三孔隙三水压三力传三感器三，通三过试三夯确三定超三静孔三隙水三压力三的消三散时三间，三从而三决定三两遍三夯击三之间三的间三隔时三间。当缺三少实三测资三料时三，可三根据三地基三土的三渗透三性确三定，三对于三渗透三性较三差的三粘性三土地三基，三间隔三时间三不应三少于3～4周；三对于三渗透三性好三的地三基，三超孔三隙水三压力三消散三很快三，夯三完一三遍，三第二三遍可三连续三夯击三。夯击三点布三置处理三范围由于三基础三的应三力扩三散作三用，三强夯三处理三范围三应大三于建三（构三）筑三物基三础范三围，三具体三放大三范围三可根三据建三筑结三构类三型和三重要三性等三因素三考虑三确定三。对于三一般三建筑三物，三每边三超出三基础三外缘三的宽三度宜三为基三底下三设计三处理三深度三的1/三2至2/三3，并三不宜三小于3m。承载三力确三定强夯三地基三承载三力特三征值三应通三过现三场载三荷试三验确三定,初步三设计三时也三可根三据夯三后原三位测三和土三工试三验指三标按三现行三国家三标准《建筑三地基三基础三设计三规范》G三B三50三00三7有关三规定三确定三。现场三测试三设计地面三沉降三观测孔隙三水压三力观三测强夯三振动三影响三范围三观测三（夯三击和三间歇三）深层三沉降三和侧三向位三移测三试强夯三置换三法处理三深度三：深三度不三宜超三过7m。墩体三材料三：三墩体三材料三可采三用级三配良三好的三块石三、碎三石、三矿渣三、建三筑垃三圾等三坚硬三粗颗三粒材三料，三粒径三大于30三0m三m的颗三粒含三量不三宜超三过全三重的30％。夯击三次数三：三夯点三的夯三击次三数应三通过三现场三试夯三确定三，且三应同三时满三足下三列条三件：（1）墩三底穿三透软三弱土三层，三且达三到设三计墩三长；（2）累三计夯三沉量三为设三计墩三长的1.三5～2.三0倍；处理三范围三：处三理范三围应三大于三基础三范围三。强夯三法工三程实三例工程三地质三情况三如下三：自三上而三下第1层为