強夯處理風化砂巖土施工技術(shù)

□□

(山西省第五建筑工程公司，山西 太原 030013)

引言

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市風化砂巖土分布極不均勻，并且透水性強。作為建筑物地基持力層，地基承載力達不到設(shè)計要求，對建筑物的穩(wěn)定性有很大的影響。采用強夯法進行處理，不僅能滿足地基承載力的要求，而且具有工期短、造價低、工藝簡單等特點。地基承載力特征值均能達到180 kPa，不僅承載力和變形模量有了較大提高，填土的不均勻性也基本消除，透水性大幅度降低，使原地基成為均勻地基。

奇瑞汽車鄂爾多斯SUV整車項目地基處理工程，項目位于鄂爾多斯市裝備制造基地內(nèi)，強夯面積50萬m2。其中東裝線北側(cè)地塊強夯工程，位于經(jīng)四路以東、緯十路以北、一緯路以西。該項目占地面積約為230萬m2，強夯面積25萬m2。強夯施工完成后，經(jīng)靜載荷試驗及標準貫入試驗、瞬態(tài)面波波速測試均達到設(shè)計要求。

1 地貌特征

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市是我國近年來建設(shè)發(fā)展起來的新興城市，目前正在大規(guī)模地發(fā)展建設(shè)中。由于該區(qū)域場地的地貌單元為構(gòu)造剝蝕丘陵地段，微地貌為河谷沖積地塊，主要土質(zhì)為風化砂巖層土。這種土層的分布不均勻，一般為5～10 m，厚度變化也比較大，具有填土的不均勻性，并且透水性強。作為建筑物地基持力層，地基承載力達不到設(shè)計要求，并且對建筑物的穩(wěn)定性有很大的影響。

由于場地面積很大，如果采用其他地基加固方法有一定局限性，可能無法完全消除地質(zhì)情況對建筑物的不良影響，而且造價高。經(jīng)過反復(fù)工程實踐，決定采用強夯法進行處理，不僅能滿足地基承載力的要求，而且具有工期短、造價低、工藝簡單等特點。

2 強夯法工藝原理與施工流程

2.1 強夯法工藝原理

強夯法又稱動力固結(jié)法，是用起重機械將大噸位重錘(一般為10～40 t)起吊到6～40 m高度后自由下落，給地基土以強大的沖擊能量的夯擊，使土中產(chǎn)生很大的沖擊應(yīng)力，土體發(fā)生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點周圍產(chǎn)生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經(jīng)時效壓密達到固結(jié)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性的一種有效的地基加固方法。

2.2 施工工藝流程

強夯法進行地基處理的施工工藝流程為：夯機進場、組裝→選定試夯區(qū)域→試夯并收集夯擊數(shù)據(jù)→確定夯擊技術(shù)數(shù)據(jù)→夯區(qū)測量定位→測放第一遍夯點位置→夯車就位→第一遍點夯施工→夯坑回填及土石方平衡→測放第二遍點夯位置→夯車就位→夯坑回填及土石方平衡→第二遍點夯施工→測放滿夯線→夯車就位滿夯施工→夯區(qū)場地平整。

3 強夯施工操作要點

3.1 確定強夯參數(shù)

(1)由于工程項目的地質(zhì)情況千差萬別、具惟一性，在強夯參數(shù)選擇時，應(yīng)依據(jù)具體工程的實際地質(zhì)情況及規(guī)范的經(jīng)驗取值初步確定強夯參數(shù)，通過試夯時的綜合檢測手段對各項參數(shù)進行判定。

(2)施工前，必須對所需強夯處理的場區(qū)實施動力觸探檢測，其目的是確認勘察報告所揭露的地質(zhì)情況，檢驗施工方案所確定的工藝參數(shù)的適用性，在每遍夯擊結(jié)束后，也要實施動力觸探自檢，以檢驗夯擊效果，視檢測情況進行必要的工藝調(diào)整。施工結(jié)束后，要對所經(jīng)強夯處理的場區(qū)進行綜合檢測判定，為竣工報告提供可靠的數(shù)據(jù)。每遍動力觸探檢測孔原則上為20個。

(3)強夯參數(shù)的選擇應(yīng)盡量避免因超過臨界夯擊能致使土的宏觀結(jié)構(gòu)破壞并產(chǎn)生明顯的水平位移，進而影響土體的整體強度。這需要在試夯過程中加強監(jiān)測，及時調(diào)整。

(4)因受夯擊能量影響，土中孔隙水壓力將有一個平緩的消散過程。因此，規(guī)范規(guī)定每遍夯擊結(jié)束后，必須留有一定的間隔時間，以確保土中孔隙水壓力能按改變后的紋流形式得以逐步消散。

對一般土質(zhì)含水量高的地區(qū)，規(guī)范要求技術(shù)間歇時間1周。由于該地區(qū)為風化砂巖土，含水量非常低，不需要技術(shù)間歇時間，反而應(yīng)迅速連續(xù)施工。如果天氣特別干燥，在進行點夯或滿夯前應(yīng)從砂巖土表層向內(nèi)注水或灑水，并以表面看到略有積水為宜，然后間歇2～3 d，再進行強夯施工。土的含水率控制在5%左右為宜，如果土質(zhì)過于干燥而未適量加水，雖然也能達到承載力的要求，但滿足不了變型模量的要求。

3.2 單夯夯擊能及夯點的布設(shè)

根據(jù)不同的砂巖深度，夯點的布設(shè)也不同。第一遍點夯的布設(shè)為：砂巖層深度在8～10 m的，應(yīng)選用8 000 kN·m的能級，點的布置宜在7～8 m；深度在6～8 m的，應(yīng)選用5 000 kN·m的能級，點的布置宜在6～7 m；深度在5～6 m的，應(yīng)選用3 000 kN·m的能級，點的布置宜在4～5 m。第二遍點夯的布置：能級可統(tǒng)一選用5 000 kN·m，點的布設(shè)4～5 m，局部達不到強夯效果的可適當加密，在方格布置的基礎(chǔ)上中心加1夯，呈梅花布置。最后是滿夯布置。

3.3 確定夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)一般為2～3遍，該地區(qū)采用3遍，即兩遍點夯，一遍滿夯。第一遍和第二遍的目的是處理深層；第三遍為低能量滿夯，目的主要是處理表面土層尤其是夯坑之間的空隙。第三遍取落距6.0 m，每點連續(xù)2擊，下一夯與前一夯痕互錯1/3夯。

4 強夯施工

(1)施工準備：①組織機車進場，對施工場地進行清理，做好臨時排水系統(tǒng)的規(guī)劃和構(gòu)筑。②在認定的試夯區(qū)進行試夯，做好夯擊記錄，研究確定夯擊技術(shù)參數(shù)。

(2)測量放線：根據(jù)施工圖實地測量放樣，在現(xiàn)場標定夯點位置。

(3)點夯施工：①起重機就位，使夯錘對準夯點位置；②測量夯前錘頂高程；③將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平；④按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準，完成1個夯點的夯擊；⑤重復(fù)以上步驟，完成第一遍全部夯點的夯擊。

(4)夯坑回填及場地平整：根據(jù)實際情況進行現(xiàn)場土石方平衡或外運土石方進行夯坑回填，并用裝載機或推土機進行現(xiàn)場平整作業(yè)。平整后測量場地高程。

(5)第二遍點夯：根據(jù)設(shè)計要求，進行測量放樣標定夯點、第二遍點夯作業(yè)、回填并平整場地。

(6)測量放線：在第二遍點夯后的場地上劃定滿夯區(qū)域。

(7)滿夯施工：在劃定區(qū)域進行滿夯施工作業(yè)。

(8)平整場地：根據(jù)要求進行交工前場地平整。

5 質(zhì)量控制與安全措施

5.1 質(zhì)量控制

(1)在點夯作業(yè)中，以沉降量控制為主，輔以夯擊數(shù)控制。如遇點夯數(shù)未達到設(shè)計要求的夯擊數(shù)，而沉降量在控制范圍內(nèi)時，可移車進行下一點作業(yè)；如果夯擊數(shù)已達到要求的夯擊數(shù)，而沉降量未達到設(shè)計要求，應(yīng)繼續(xù)夯擊直至沉降量符合設(shè)計要求。除滿足最后2擊平均夯沉量≯50 mm(夯擊能為3 000 kN·m)外，還要求總夯沉量不小于試夯總夯沉量的90%。

(2)在滿夯作業(yè)過程中，夯印搭接要滿足設(shè)計要求。

5.2 安全措施

(1)開工前，對所有機組人員進行安全培訓，以增強安全意識，提高機車安全操作能力及自我保護能力。

(2)對機組人員進行安全技術(shù)交底。機組人員在作業(yè)過程中必須佩戴安全帽，夯錘起錘時應(yīng)先穩(wěn)錘然后再勻速提升，在夯錘下落過程中機組人員要站到安全位置。

(3)在臂桿端部設(shè)置輔助門架，或采取其他安全措施，防止落錘時機架傾覆。

(4)遇6級以上大風天氣及大氣能見度低時，禁止施工作業(yè)。

6 環(huán)保措施

6.1 環(huán)境保護目標

嚴格執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》、GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》、《飲用水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定》，達到當?shù)厥┕きh(huán)境要求。

6.2 生態(tài)環(huán)境保護措施

(1)施工場地排水要設(shè)沉淀池，嚴禁直接將廢水排入地下。

(2)入場后，了解施工區(qū)附近水的分布情況，設(shè)立標識。防止生活污水、汽車油污等污染，可設(shè)置小型排放處理池。

6.3 大氣環(huán)境保護措施

(1)汽油等易揮發(fā)物的存放要密閉，并盡量縮短開啟時間。

(2)嚴禁在施工現(xiàn)場焚燒油氈、橡膠、塑料、皮革、包裝袋及其他產(chǎn)生有毒、有害的物質(zhì)。

6.4 降低噪聲的措施

(1)合理安排施工作業(yè)時間，減少夜間施工對當?shù)鼐用竦母蓴_。

(2)機械車輛途經(jīng)居住場所時，應(yīng)減速慢行，不鳴笛。

(3)對使用的工程機械和運輸車輛安裝消聲器，并加強維修保養(yǎng)，以降低噪聲。

參考文獻：

[1] 彭文祥，彭振斌.強夯法設(shè)計[J].巖石工程界，2001，4(11)：41-42.

[2] 閆志剛.強夯法施工工藝研究[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院學報，2007，6(4)：18-22.