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强夯法施工技术分析

2020-03-09尹样红

工程技术研究 2020年24期
关键词:夯点遍数夯法

尹样红

(长沙市公路桥梁建设有限责任公司,湖南 长沙 410205)

强夯法是指通过设备将重锤升至高处,利用重锤自由落下的能量夯击土体,实现加固土体的目的。强夯法施工技术在湿陷性黄土、碎石土及砂土等地基中应用广泛,适用于煤矿、公路、机场及建筑等工程项目的地基处理。对强夯法施工技术的研究,有助于强夯法施工技术的规范应用与推广普及。

1 工程概况

文章以某地基加固工程为例,论述强夯法施工技术的应用方法,为施工单位应用强夯法施工技术提供帮助。该地基加固工程所在区域的土层分布包括素填土、淤泥质粉质黏土、黏土及粗砂等12个单元层,岩性相对复杂,土质均匀性偏低,计算所得的地基承载力不满足工程施工要求。结合工程状况,施工单位综合对比强夯法、排水固结法及搅拌桩法,选择可行性、经济性及安全性兼备的强夯法为施工技术。

2 强夯施工参数确定

在应用强夯法进行地基施工前,施工单位选择试验段进行强夯试验,用于确定最佳强夯参数,确保加固处理后的地基满足工程建设要求。在强夯试验中,施工单位设计不同强夯参数,对比夯坑周边区域的地表变化,明确最佳夯击能,进而明确最优强夯参数。

2.1 夯击能计算方法

在夯击能计算中,施工人员按照Menard修正公式,明确强夯法施工中起重机的起吊能力,以此计算起重机的预期加固深度[1]。通常来说,不同重量的夯锤提升的高度不同,获取的夯击能有所差异。要想获得较高的夯击能,应提高夯锤的重量,确保夯锤在安全高度范围内施工。对于不同土质,强夯法的加固效果不同,施工单位可利用修正系数获取准确的有效深度,进而评估不同夯击能下的预期加固深度[2]。在此基础上,施工单位结合加固深度要求,明确夯击能要求,进而设计合理的夯锤重量与提升高度。在明确夯锤重量与提升高度后,施工单位需结合工程特点,设计点夯、满夯次数及夯击点间距等参数。

2.2 最优夯击参数

基于上述原理,案例地基加固工程的施工单位进行强夯试验,对比不同强夯参数下的地基物理力学参数,明确最优夯击参数。结合案例地基加固工程施工现场的土层分布特点,施工单位将其划分为五个区域。

(1)1号区域。施工单位将点夯单击夯能设计为2000kN·m,点夯遍数为1次,夯点间距为3.5m×3.5m正方形,点夯单点击次数为10~14,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤8cm;满夯单击夯能为800kN·m,满夯遍数为1次,夯点间距为d/4搭接,满夯单点击次数为4~5,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤5cm。

(2)2号区域。施工单位将点夯单击夯能设计为2000kN·m,点夯遍数为1次,夯点间距为3m×3m正方形,点夯单点击次数为10~13,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤8cm;满夯单击夯能为800kN·m,满夯遍数为1次,夯点间距为d/4搭接,满夯单点击次数为4~5,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤5cm。

(3)3号区域。施工单位将点夯单击夯能设计为2500kN·m,点夯遍数为1次,夯点间距为3.5m×3.5m正方形,点夯单点击次数为10~14,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤10cm;满夯单击夯能为800kN·m,满夯遍数为1次,夯点间距为d/4搭接,满夯单点击次数为4~5,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤5cm。

(4)4号区域。施工单位将点夯单击夯能设计为3000kN·m,点夯遍数为1次,夯点间距为3.5m×3.5m正方形,点夯单点击次数为10~15,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤10cm;满夯单击夯能为100kN·m,满夯遍数为1次,夯点间距为d/4搭接,满夯单点击次数为4~5,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤5cm。

(5)5号区域。施工单位将点夯单击夯能设计为4000kN·m,点夯遍数为1次,夯点间距为4m×4m正方形,点夯单点击次数为10~16,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤10cm;满夯遍数为1次,满夯单击夯能为1000kN·m,夯点间距为d/4搭接,满夯单点击次数为4~5,停夯标准为最后两击平均夯沉量≤5cm。

3 强夯法施工流程

在明确强夯参数后,施工单位按照施工准备→测量放线→点夯→整平→满夯→找平→质检流程进行强夯施工。

(1)施工准备。在强夯施工前,施工单位应做好准备工作,保障各项工序规范有序进行[3]。在案例地基加固工程中,施工单位结合强夯参数要求,合理选择起重设备与夯锤。起重机型号为CH500型履带式起重机,夯锤重量为283kN,锤径为2.3m。同时,组织施工人员与管理人员进行技术交底工作,深化其对案例地基加固工程的认识,并选择合适区域作为样板段,按照强夯参数开展试夯施工,结合样板段的强夯夯沉量等参数进一步优化施工工艺与各项参数。

(2)测量放线。在试夯完成后,施工单位明确最佳施工工艺与参数,划分强夯施工范围,进行测量放线工作,根据网格网明确施工现场的高程(1号区域与2号区域应用10m×10m网格网测量,其余区域用20m×20m网格网测量),并设置桩体作为标识。在测量放线工序中,要求夯点的布置误差不超过5cm,并在点夯施工前于土体表层铺设垫层,保障点夯有效性。

(3)点夯。在点夯施工中,施工单位严格按照明确的强夯参数施工,在每击完成后,记录土体的沉降量,观察土体是否出现异常。如发现单击后夯沉量出现急剧变化,应立即通知领导,分析异常出现的原因。同时,施工人员要观察夯击时是否出现偏锤或歪锤现象,以便及时调整,保障施工质量。

(4)整平。点夯施工完成后,施工人员对坑底进行垫平处理,如发现坑内出现大量积水,立即采取排水措施,并按照20m×20m的网格测量施工现场的推平高程,为后续满夯施工的垫层厚度提供指导。

(5)满夯。在满夯施工中,施工单位严格按照明确的强夯参数施工,在夯击完成后按照点夯后的整平流程与参数进行整平处理。

(6)找平。整平完成后进行找平填隙碾压处理,选择未风化或中等风化基岩的石屑作为找平填隙材料,填充不平整区域或缝隙,再通过25t压路机对施工现场进行碾压处理,确保地基加固后的压实度、平整度满足工程要求。

(7)质检。在施工完成后,施工单位进行道面影响区检测、变形检测,分析地基加固是否满足工程要求。

4 强夯法施工注意要点

基于案例地基加固工程的强夯法施工流程,文章总结如下施工注意要点,为其他施工单位应用强夯法施工提供帮助,以规范施工操作,保障强夯法施工技术优势有效发挥。

4.1 明确强夯施工技术要求

在案例地基加固工程中,施工单位结合施工现场土层与土质特点,将其划分为不同区域,分析其夯击能,明确不同区域对应的强夯施工参数,进而明确强夯施工技术要求,为工程实践提供指导,确保强夯法施工符合工程要求。例如,在点夯施工中,施工单位明确夯点间距、夯点布置及夯击遍数等参数,为施工单位开展夯击施工、停止夯击施工提供详细指导。

同时,施工单位应结合强夯法施工特点,明确如下技术要求:第一,将锤底静压力控制在25~50kPa;第二,在夯击过程中确保同个区域的夯击能相同,并记录每击夯沉量,及时发现夯击期间出现的异常,查找原因,并进行针对性处理;第三,避免夯击过程中出现起锤障碍,要求夯坑四周保持平整,不可出现高度隆起;第四,在点夯施工前后与满夯施工完成后,均需进行推平处理;第五,如发现单击夯坑出现深度过大现象,需向夯坑内填补碎石,确保夯坑标高符合要求。

4.2 加强强夯施工排水处理

针对强夯施工期间出现的积水现象,施工单位应在施工现场设置排水沟,避免积水过多影响强夯质量,并在强夯施工完成后处理排水沟,保障施工现场地基的完整性,使其压实度、平整度符合工程要求。对于案例地基加固工程,施工单位分别在强夯区与换填区设置排水沟,排水沟与地下水源头相连接,深度为2m,宽度为0.5m,坡度为0.5%~1%。强夯施工完成后,对于不同区域,采取不同排水沟处理方法。在强夯区,施工单位将排水沟清理后,按照1∶2的比例开挖台阶,台阶的高度为50cm,宽度为100cm,进行回填土施工,回填高度为道槽设计标高减50cm,再回填碎石至道槽标高。在换填区,施工单位将排水沟清理后,按照1∶2的比例开挖台阶,台阶的高度为50cm,宽度为100cm,进行分层回填,碾压时要求其压实度达到0.96。

4.3 做好施工质量检测工作

在案例地基加固工程中,强夯施工的质检包括道面影响区检测与变形检测两部分。

在道面影响区检测中,施工单位利用水准仪检测高程参数,检测误差应在-20~+10mm范围;通过3m直尺检测平整度,检测误差应在20mm以下;通过原位实验检测道基反应模量,要求该参数不低于60MN/m3;通过灌砂法检测垫层干密度,要求该参数大于1.9g/cm3;通过灌水法检测垫层固体体积率,要求该参数超过83%。

在变形检测中,因案例地基加固工程的五号区域存在淤泥质粉质黏土,施工单位在强夯完成后进行沉降量检测,评估五号区域是否出现变形,分析其是否满足工程施工要求。在沉降量检测中,施工单位每10d检测1次土基沉降量,在工程完工后每3个月进行1次道面沉降检测。选择沉降板为检测工具,沉降板的底板为800mm直径的钢板,测杆为φ80mm×5mm的镀锌铁管,将至少50cm的底板埋入土层内,保障检测的准确性。检测结果显示,土基与道面的沉降量均满足工程要求。需要注意的是,在地基加固工程的变形检测中,当施工区域出现暴雨、地震或其他异常状况时,需立即增加沉降量检测频次,保障检测结果的准确性与权威性。

5 结束语

综上所述,在强夯法施工中,施工单位应在地基加固施工前选择合适区域进行试验,明确夯击能、夯击遍数、夯击间距等参数。然后按照施工准备、测量放线、点夯、整平、满夯、找平、质检流程施工。在施工过程中,施工单位应明确强夯施工技术要求,加强强夯施工排水处理,做好强夯施工质量检测工作,保障强夯法施工规范有序进行,切实发挥强夯法优势。

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