房屋建筑強夯法加固地基的機理及施工要點

張琳

摘要：碎石土，沙土，黏性土，濕陷性黃土及填土地基是影響我國大多數地區(qū)地基穩(wěn)定性的主要因素，是引起構筑物破壞的主要形式。經濟有效又可靠安全的處理黃土濕陷性等地基，對保證建筑結構穩(wěn)定性具有重大的現實意義。強夯法地基處理技術是一種常見，有效的地基處理方法，它是將很重的錘從高處自由落下給地基以沖擊和振動，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。但對大面積碎石土，沙土，黏性土，濕陷性黃土等地基的處理仍有很大的困難，是建筑工程的一個技術難點，值得深入探討。

關鍵詞：房建工程；強夯法；地基加固；施工

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0066-02

引言

強夯法作為一種效果顯著、設備要求簡單、施工方便、使用范圍廣、經濟易行和節(jié)省材料的處理地基的方法，對于房屋建筑工程施工具有巨大的意義。

1 強夯法的由來、施工優(yōu)點

強夯法處理地基（如圖1）是上世紀60年代末由法國梅納德（Menard）技術公司首先創(chuàng)用的。該方法是借重錘從高處自由落下給地基土施以沖擊力和振動，從而達到提高地基土的強度并降低其壓縮性，還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。此方法在開始時僅用于加固沙土和碎石土地基。經過幾十年來的應用與發(fā)展，它已適用于從礫石到粘性土的各類地基土，這主要是由施工方法的改進和排水條件的改善。

2 強夯法加固地基施工

近年來，國際上開始采用信息化施工。這種施工方法是在現場施工過程中進行一系列測試，將實測的結果，利用電子計算機進行信息處理，對地基改良效果做出定量評價，然后反饋回來修正設計。然后再按新的方案進行強夯施工。如此反復進行，直到達到預定目標。從而可以彌補設計情況欠明，或設計人員將地基理想化，簡單化后所帶來的與實際情況不符的缺點，保證整個場地均勻性。例如，施工場地地基不均勻，但事先并未查明，以致按同一個方案進行夯擊，經現場實測，電子計算機進行信息處理，立即顯示某部位地基改良效果不理想，這樣當即可采用補夯措施，從而保證場地均勻性。信息化施工使工程的安全性、經濟性及高速率融為一體，也被稱為RCC。目前信息化施工尚不夠完善，為了更迅速地并盡可能多的得到地基改良效果的信息，正在改進檢測手段及信息處理裝置。

3 強夯機械設備選用

強夯法的主要設備包括：夯錘、起重機、脫鉤裝置等三部分。

3.1 夯錘

夯錘的大小選擇：夯錘的重量與欲加固的土層的深度和落距有關。一般夯錘可選用10～25t。

夯錘的材質最好為鑄鋼，如條件所限，則可用鋼板殼子內填混凝土。夯錘的底面積問題：底面積大小與土的類別有關。一般來說，對于砂質土和碎石土，采用底面積為2～4m²較為合適；對于一般第四級粘性土建議用3～4m²：對于淤泥土建議采用4～6m²為宜。

3.2 起重設備

根據設計夯能選擇起重設備作為強夯機，一般點夯選用起重量為25～50t的履帶式起重機；平夯選用起重量為15～50t履帶式起重機，采用自動脫鉤裝置；錘底面積3～5m²。

3.3 脫鉤裝置

當錘重量超出吊機卷揚機的能力時，就不能使用單攬錘施工工藝。此時只有利用滑輪組并借助脫鉤裝置來起落夯錘。此外，推平機械宜選用發(fā)動機功率不低于100kW的履帶式推土機，同時應配備16t以上振動式壓路機作為最終振動碾壓機械。

4 施工工藝

4.1 施工程序

平整場地挖掘排水溝形成排水系統(tǒng)；一般情況下應在大面積施工前進行地基加固強夯試驗；根據設計單擊夯能預估值，進行最佳夯能試驗；實施單擊夯擊能試驗，對選定的單擊夯擊能試驗坑，測定每次夯擊所對應夯坑的體積V0m³和夯坑周圍土體隆起或沉降的體積V1m³，求出有效夯實系數β值β=（V0-V1）/V0，通過夯擊能量與土體有效夯實系數的關系繪成曲線來確定最佳夯擊能；依據初步選定的設計參數進行試驗區(qū)施工，期間同時測量試驗區(qū)孔隙水壓力數據，分析總結其變化規(guī)律及其消散度，確定強夯的影響深度和土體在強夯作業(yè)時的固結過程，研究確定土層最佳夯擊能及施工間歇時間，避免出現橡皮土；進行試驗區(qū)地基檢測，測試強夯加固地基的各項物理力學指標；根據試夯結果，應對試夯前選定的技術參數進行必要地分析、校正，以確定最終強夯施工技術參數指導大面積施工；進行大面積地基加固施工；強夯加固地基檢測，辦理交工驗收手續(xù)。

4.2 強夯施工方法

滿夯施工。點夯施工完成，等孔隙水消散到設計要求以后，進行滿夯施工；滿夯施工主要加固點夯夯坑底標高以上部分的夯間土；滿夯施工一般采取1/4錘徑雙向搭接，夯擊遍數、每點擊數以及搭接均應保證，不得出現漏夯現象。

4.3 施工工藝

4.3.1 測量放樣

采用1臺DS-3水準儀和1臺J6經緯儀按施工圖要求確定強夯區(qū)域及點位布置，并在強夯范圍外設置坐標控制網點基樁，同時在其周圍合理布置水準點作為控制高程、路基沉降的依據。

4.3.2 施工要點

墊層的鋪設：在推土機場地平整之后，鋪設0.5～2m厚的碎石墊層，以利于夯擊時場地的排水，方便機械通行，并使夯擊能擴散。

強夯施工：當夯點定位后，在預定觀測地段中埋設好測壓（夯擊應力、孔隙水壓力）、測振（頻率、振幅、波速）、測變形（土中、地面）的設備后，即可按設計要求分批、分遍施工夯擊。在點夯時，要對每一夯點的能量，夯擊次數，每次夯坑沉陷量、夯擊坑周圍土的隆起量以及埋設測點要進行量測和記錄，并注意夯擊振動的影響范圍和程度。點夯完成后按設計要求進行滿夯。

4.4 振動碾壓

一般的強夯地基處理設計最后都要求采用振動碾壓，滿夯結束后進行場地整平并測量其標高（整平時考慮相應的沉降量），最后用振動碾壓機振動碾壓，測量最終場地高程作為交工驗收基礎資料。

5 施工質量保證措施

建立健全高效的質量保證體系和施工人員樹立高度的質量意識是工程項目質量保證的首要措施。

“水”對強夯法處理地基工程質量有著舉足輕重的關系，施工時必須對此有足夠的認識，采取切實有效地措施控制地基土含水量在合理的范圍內施工。對我國南方地下水位較高、多降雨地區(qū)，認真重視施工排水工作，盡量降低地基土的含水量；對于北方地下水位偏低、少降雨地區(qū)，在地基土含水量偏低時可考慮向夯坑中加注適量水分，保持地基土接近最佳含水量以取得理想的地基處理效果。

強夯法處理地基施工機械中的夯錘對工程質量的影響比較顯著，施工中夯錘的有關參數應與試夯時選定夯錘參數相一致；技術人員在開夯前應檢查夯錘參數、落距是否正確，以確保單位夯擊能符合設計要求。

測量人員必須精心測量記錄每坑每擊的夯沉量和每個夯點的夯擊次數，發(fā)現夯錘傾斜時應將夯坑底部填平后繼續(xù)夯擊。測量應在儀器精平和水準塔尺垂直狀態(tài)下進行，確保施工過程滿足設計要求。

強夯定位放線偏差，控制點允許位移±20mm夯點定位允許偏差為±50mm：夯擊時，夯擊點中心位移偏差應小于150mm。在每遍點夯施工過程中及結束后，質檢人員進行嚴格認真地檢查，及時發(fā)現并杜絕少擊漏夯現象。

夯擊施工過程中，當發(fā)現異常情況時應及時與設計、監(jiān)理聯(lián)系，共同商討處理，嚴禁擅自改變施工參數。

施工記錄應詳實齊全，以備日后查閱。施工后，綜合分析測量記錄，然后做出初步的評價，并進行總結。同時配合業(yè)主組織專業(yè)部門進行荷載板試驗，檢測路基加固的效果，檢驗點數量應滿足設計及規(guī)范要求。施工后，綜合分析測量記錄，然后做出初步的評價，并進行總結。同時配合業(yè)主組織專業(yè)部門進行荷載板試驗，檢測路基加固的效果，檢驗點數量應滿足設計及規(guī)范要求。

6 強夯震動對周圍建筑物的危害

強夯施工引起的地面振動主要是垂直向加速度比較大，加速度隨著與夯點距離的增加而迅速減少，因此理論上講強夯施工與周圍建構筑物距離越遠越安全。

為了減小強夯施工對周邊建構筑物的影響，一般采取在夯區(qū)周圍設置一定深度的隔振溝（隔振溝具體的斷面尺寸應參照單擊夯能、場區(qū)地下水位等確定，原則上深度不小于3m）；高地下水位和高含水量時應在全場設孔隙水壓力計監(jiān)測孔隙水壓力變化情況。試驗證明強夯施工影響范圍一般為10～15m（周邊為精密儀器車間和有特殊要求的除外），設置隔振溝和不設隔振溝相比強夯引起的地基土振動加速度可減少一倍。

7 結語

隨著施工技術的發(fā)展，強夯法和輔以碎石樁、塑料排水板等方法的強夯法處理地基被廣泛應用，同時還出現了原土強夯和動力置換強夯等工藝。強夯法以其施工期短、費用低、效果明顯、施工工藝簡單等優(yōu)點在房建工程施工中被廣泛推崇，并取得了很好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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