邯長高速公路軟土地基處理之強夯法施工動力固結(jié)法

軟土地基處理—動力固結(jié)法

強夯法一、工程案例1．工程背景邯長公路更樂至冀晉界段高速公路,全長13.09km，其中路線穿越區(qū)有7km為黃土狀亞砂土,其分布較廣,但不連續(xù),具有垂直節(jié)理、大孔隙特征,并且具有一定程度的濕陷性,設計中采用強夯法對該段濕陷性黃土進行處理。夯點布置圖強夯法施工設計圖紙強夯處理施工現(xiàn)場強夯處理施工現(xiàn)場討論問題1：強夯法的施工工藝流程平整場地布置夯點機械就位夯錘起吊至預定高度夯錘自由下落按設計要求重復夯擊低能量滿夯表層松土3．強夯施工步驟1)清理并平整施工場地;2)標出第一遍夯點位置,并測量場地高程;3)起重機就位,使夯錘對準夯點位置;4)測量夯前錘頂高程;5)將夯錘起吊到預定高度,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)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時,應及時將坑底整平;3．強夯施工步驟6)重復步驟5),按設計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準,完成一個夯點的夯擊;7)重復步驟3)～6),完成第一遍全部夯點的夯擊;8)用推土機將夯坑填平,并測量場地高程;9)在規(guī)定的間隔時間后,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù),最后用低能量滿夯,將場地表層松土夯實,并測量夯后場地高程。夯擊工藝要求夯點：采用正方形布置,夯點間距為4.5m;錘重：200kN，夯錘底面積為4㎡(錘的底面宜對稱設置若干個與其頂面貫通的排氣孔,孔徑可取25～30㎝;落距：15m,能級為3000kN·m,夯擊2遍,兩遍點夯的間歇時間不少于21d；夯擊擊數(shù)：以最后兩擊沉降量不大于5㎝為準,然后滿夯;點夯與滿夯間歇時間不少于15d,滿夯：錘印搭接1/2,夯擊能采用1000kN·m,滿夯擊次為最后一擊夯沉量小于5㎝。2．強夯試驗鑒于目前國內(nèi)外尚未形成一套確定強夯參數(shù)的理論和計算方法,在大面積強夯施工前,應先根據(jù)設計單位提供的施工參數(shù)及類似工程的施工經(jīng)驗,在夯區(qū)范圍內(nèi)選點試夯,以確定合理的強夯參數(shù)及施工工藝,確保處理效果。問題：強夯參數(shù)都有什么？強夯參數(shù)包括錘重、落距、加固深度、夯點布置、加固范圍、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)及間歇時間、墊層厚度及材料等。強夯的基本參數(shù)–有效加固深度強夯加固地基的有效深度:是指經(jīng)過強夯處理后,地基土體強度提高,壓縮性降低,其加固效果均達到或超過進行加固所要求的最低值的土層深度范圍。由于強夯處理效果受多種因素影響,即一方面受夯擊能、夯點間距、夯擊次數(shù)、錘底形狀、施工工藝等的影響;另一方面受需處理地層的原始結(jié)構(gòu)、均勻性及地下水位等的影響。因此,確定強夯處理的有效深度應根據(jù)地質(zhì)勘察情況、當?shù)亟?jīng)驗及試驗夯區(qū)來確定。強夯的基本參數(shù)–單擊夯擊能強夯法的有效加固深度與單擊夯擊能具有一定的相關(guān)性，并且與土質(zhì)有一定的關(guān)系?？梢岳糜行Ъ庸躺疃群屯临|(zhì)情況來確定單擊夯擊能。4.施工方法及控制4.1夯點布置點夯分兩遍完成,隔點不隔行;滿夯分兩遍完成,先夯間滿夯,再普夯。4.2夯擊間歇時間控制控制間歇時間,兩遍點夯的間歇時間不少于20d,以超孔隙水壓力消散大于70%以上控制;點夯與滿夯間歇時間不少于15d,以超孔隙水壓力消散大于50%控制。4.施工方法及控制4.3最佳夯擊能控制

根據(jù)動力固結(jié)理論,當?shù)鼗挟a(chǎn)生的孔隙水壓力達到土的覆蓋壓力時的擊實能稱為最佳擊實能,在此能量時地基能被擊實到最佳效果。挖方段:采用夯點擊數(shù)為6擊和最后兩擊夯沉量平均值不超過5㎝做為雙重控制標準。填方段:夯點擊數(shù)為12擊,最后兩擊的夯沉量平均值不超過5㎝做為雙重控制標準。最大夯擊數(shù)定為20擊。夯擊遍數(shù)采用三遍法,第一、二遍為主夯點,采用隔點跳打,主夯點完工后,整平場地,第三遍為夯點搭接(一夯壓半夯)的滿夯,以加固地表松動層。4.施工方法及控制4.3最佳夯擊能控制最佳夯擊能可采用單點夯沉量與夯擊次數(shù)關(guān)系曲線來確定,且滿足最后兩擊平均夯沉量≯5cm,夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起及不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。4.4可以止夯的條件條件1:同一夯位最后兩擊的平均夯沉量＜5㎝;單點夯擊次數(shù)≮4擊。條件2:單位面積累計夯擊能＞2000kN·m;夯坑深度＞120㎝。

3.施工方法及控制4.5強夯質(zhì)量控制滿夯結(jié)束7d后對強夯處理地基取樣進行濕陷性系數(shù)、干密度、承載力等項目的檢測。強夯施工段檢測頻率500m鉆探一處,每隔1m的深度范圍取樣,檢測標準如下:(1)濕陷性系數(shù):每處的平均值最大值不超過0.015。(2)干密度:強夯的平均值,最小值不小于5．強夯試驗檢測強夯檢測：夯前、夯中、夯后檢測5.1夯前檢測1)開夯前應檢查夯錘重和落距,以確保單擊夯擊能量符合設計要求;2)檢測場地平整情況;3)對夯擊處理范圍內(nèi)的地基原狀土取樣,分別進行物理力學性能的分析。各需要檢測哪些內(nèi)容5．強夯試驗檢測－夯中檢測1)夯錘的落距不得小于設計落距;2)在每遍夯擊前,復核夯點放線,夯錘的落點誤差不得大于15㎝,夯完后檢查夯坑位置,發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應及時糾正;3)控制單位時間內(nèi)的夯擊處理面積;4)按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量;5)控制夯擊遍數(shù)間的間隔時間;6)夯擊過程中的異?，F(xiàn)象,如夯坑周圍出現(xiàn)隆起,夯沉量異常等情況;7)詳細記錄各項參數(shù)及施工情況,不符合設計要求時應補夯或采取其他有效措施。5．強夯試驗檢測－夯后檢測1)夯后應檢測夯坑深度、夯點間距及處理寬度,合格后方可填平;2)滿夯后,對場地進行平整和壓實,測量高程,填寫地面標高變化;3)滿夯結(jié)束7d后,在夯擊處理范圍內(nèi)每隔1m的深度范圍取樣,分別進行物理力學性能的分析;碎石土和砂土地基,間隔時間取1～2周;低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土地基可取2～4周;4)宜根據(jù)土性選用原位測試和室內(nèi)土工試驗,對地基進行檢測5)質(zhì)量檢驗的數(shù)量,應根據(jù)地基處理的面積確定,其檢驗點數(shù)量不應小于3處/1000m3,檢驗深度應不小于設計處理的深度。6.強夯瞞施工應注栽意的事項1)強夯施工聚前,應查明場擁地范圍內(nèi)橫的地下構(gòu)沫筑物和各窄種地下管覽線的位置擁及標高等,并采取對必要的踏措施,以免因濾強夯施守工而造儀成損壞擠。2)當強夯施世工所產(chǎn)生哥的振動,對鄰近飽建筑物雨或設備撲產(chǎn)生有隙害的影圾響時,應采取防振或隔腸振措施。3).強夯施工仰宜采用帶舍有自動脫倡鉤裝置的偶履帶式起券重機或其第他專用設舟備,采用履帶惡式起重機援時,可在臂桿剛端部設置輔助門牽架,或采取變其他安邪全措施,防止落錘啟時機架傾筒覆;強夯施若工前,組裝起盯吊設備唱及輔助需門式框票架時,應特別不注意起好立機器釘?shù)淖陨慝F穩(wěn)定性,當輔助壘門式框衫架過重陰時(如大于300稅0kN有·m的能量時),這一問題真尤為重要叫。6.強夯倡施工應注歪意的事項4)斜坡彼段路堤基鹽底的橫向巴或縱向坡漠度大于1臉:5的陡殲坡段,劉須先把斜握坡推出處暮理范圍外侮,開挖誼出滿足機絞械作業(yè)要母求的臺階朽后,再園進行夯擊請。5)當原滾地面表層匙較濕或含箭水量較大軋時,在假夯擊前應候在該段鋪南墊10㎝弄～20c均m厚的碎子石,然傅后進行夯鴉擊。夯擊輛時如表土省過干(尤沒其滿夯時憑)則應采甚取加水等荷相應措施袍,增加醫(yī)含水量。6)夯錘售上的通氣熟孔如遇堵葵塞,應供立即開通紙。7)冬季狼施工時,源當凍土貞層厚度＜誓0.5m懶時,應花在原夯擊職數(shù)上加夯鐵2～3擊完,當凍推層厚度＞來0.5m儉時,則存不宜施工拘。8）強六夯時有踐土塊、曲石子等臭飛擊,矛現(xiàn)場宅人員必嚴須戴安皂全帽。強夯法哪知識點芒構(gòu)成強夯法定義加固機守理強夯參植數(shù)施工準備施工工晴藝質(zhì)量檢驗工程案例竣工資料8.1污強夯違定義和烈強夯施爆工參數(shù)定義：強夯法嘆(動力井固結(jié)法娃)就是用臂起重機將喘一個很重喚的錘(割6～40嬌t,最大殃200宣t)起吊樂到十幾米悟,甚至幾模十米高處頁（8～2逐5m）,濾利用自動廁脫鉤法,欣使錘自由嶺落下,從棋而對地基成土施加強怒大的沖擊芒力，在地建基中形成沖擊波和嘉動應力，使地凳基土壓密和振節(jié)密，達到對鐮軟土地基犯進行加固答的目的。2.強虹夯法加魄固機理利用重錘守高落距產(chǎn)思生的高夯方擊能給地管基一沖擊此力,并在吉地基中產(chǎn)遭生沖擊波,在沖擊鎖力作用下廢,夯錘對瞎上部土體眼進行沖切桿,土體結(jié)勝構(gòu)破壞,啄形成夯坑貼,并對周胖圍土進行鼓動力擠壓傳。同時,巨覺大的能量疾瞬間釋放蠻產(chǎn)生的壓縮波使土體孔嫁隙水壓力昂急劇增大繪,土體局侮部液化,其強度筆銳減,在融剪切波作蔬用下使土冰體的原有冷結(jié)構(gòu)解體直,待波消私失后,土汽粒落到一怒個新的較成穩(wěn)定的位盒置,同時險一部分水埋排走,從接而使土體軋迅速固結(jié)艘,降低了尋土體的壓爽縮性,門提高了地閘基的承載匆力。強夯法加蔬固機理分塑類飽和土非飽和棍土砂性土、逗回填土泥、泥乖炭土強夯置苦換表層砂墊繩層碎石樁拋塊石扛與強夯胖相結(jié)合2.1飽托和土加固結(jié)機理飽和土強位夯土體壓設縮（氣體勵和水排棗出）液化（孔隙水叮壓力變化這）滲透性變竊化（裂隙形膛成排水通風道）觸變性（水的變派化）土體壓嗚縮（氣體和間水排出）飽和土夯宅擊中1遍飽和土夯桐擊中3遍2.2坑非飽和土聞加固機理強夯加聾固模式音圖2.2爪非飽和次土加固伴機理非飽和豪土強夯被動破篇壞區(qū)（C區(qū)）主壓實環(huán)區(qū)(A區(qū))次壓實區(qū)(B區(qū)禍)振動影鎖響區(qū)（D區(qū)精）土體壓翻縮（氣體癥和水排湯出）2.3差砂性土和畏低含水量琴回填土加猴固機理土體在隙夯擊時宏,受到權(quán)很大的陳沖擊波偉作用,淡在這種但沖擊波帥作用下筆,錘底斥瞬間產(chǎn)恢生一個艦巨大的真壓應力導使土體沉渣降且隨娘深度略燈有擴散高加密。土體夯并擊時側(cè)向壟變形較小柳,即夯擊茫時,錘底惕土瞬間由蓬靜態(tài)突然凝下沉,和晃周圍土體棉產(chǎn)生相對秋剪切變形塊,此時周改圍土體還伯沒來得及互變形,沖罵擊過程已前經(jīng)完畢。2.4鞠泥、泥炭月土加固機閉理一般認鴨為泥或疏泥炭土耕結(jié)構(gòu)破濟壞后,鑄土體強閉度恢復金較慢?；赜捎谕了w的滲繞透系數(shù)財小,超煤孔隙水筑壓極難獅消散,故不易站采用強伶夯法。但是泥胸炭土經(jīng)過僅能量沖擊候后上面粉陽質(zhì)土或墊門層與下面蟲泥炭粘土胳會發(fā)生機械混合,強度品也會有旬較大的吹提高。其原理就賤是在較軟客弱的土層踩內(nèi)通過強屢夯拌和摻呈入顆粒較窄粗的土料的,使土體提剛度加大鉗,強度提撲高。2.5送強夯怎置換的六加固機間理利用強夯烏的沖擊力茫,強行將犧砂、碎石憶、石塊等洪擠填到飽促和軟土層搏中,置換策原飽和軟感土,形辟成樁柱或死密實砂、呈石層,與與此同時,妻該密實砂監(jiān)、石層還企可作為下坑臥軟弱土號的良好排換水通道,烈加速下臥田層軟土的今排水固結(jié)應從而使地舟基承載力略提高,沉英降減少。2.5宗.1訪強夯置涼換的分湯類(1)地基表層部具有適當駁厚度的砂憤墊層,下臥層遍為高壓箏縮性的輸淤泥質(zhì)職軟土時,通過強犁夯將表家層砂擠朗入軟土祖中,形成一根逮根置換砂利樁,(2)軟土地坡基表面李堆填一援定厚度厭的碎石麥料,利用夯欄錘沖擊桐成孔,再次回貨填碎石艷料,夯實成碎許石樁。(3)在厚3～5m的淤泥劍質(zhì)軟土鳥層上面拋填石塊,利用拋慌石自重德和夯錘昂的沖擊勤力使石皺塊座到萬硬土層磚上,淤泥大宅部分被莊擠走,少量留財在石縫視中,形成強夯擾置換的塊傘石層。3.強夯千參數(shù)強夯參數(shù)有效加固深度單擊夯擊能最佳夯擊能夯點布置夯點間距夯擊次數(shù)夯擊遍數(shù)夯擊范圍間歇時間起夯面墊層3.1有幸效加固深州度有效加邊固深度叮：指經(jīng)強夯難加固后,谷強度提高配，壓縮模得量增大，車其加固效供果顯著的枕土層范圍弱。有效加春固深度森可采用秤Men涌ard速提出公陣式進行示計算：式中：恐H——底加固影愿響深度轎(m速)M——注錘重趟(kN留)h——落繼距(m巖)3.2單斯擊夯擊能單擊夯擊謹能：錘重售和落距的宴乘積。單擊尖夯擊能娛一般根弦據(jù)加固效土層的腸厚度、見地基狀率況和土委質(zhì)成分忘由下式盤綜合確匹定：或我國所網(wǎng)用的錘燒重一般圖為10掉～25溫t，個什別可達鏟40t點,落距說為8～鑄25m乖。3.3扶最佳夯帝擊能最佳夯擊勝能,從理敬論上講就剖是能使地肚基中出現(xiàn)巴的孔隙水膜壓力達到破土的覆蓋植壓力時的送夯擊能。粘性土其地基,繡由于孔湊隙水壓科力的消云散慢,拘隨著夯摩擊能的孟增加,膽孔隙水暈壓力可哄以疊加剛,因而礎可根據(jù)深有效加丸固深度鉗孔隙水依壓力的末疊加來短選定最乓佳夯擊煎能。砂性土地迫基,由于形孔隙水壓極力的增加顧和消散過昏程快,孔宏隙水壓力沫不能隨夯籠擊能的增芳加而疊加辟,當孔隙斬水壓力增例量隨夯擊無次數(shù)的增育加趨于穩(wěn)投定時,可咱認為砂土朱能夠接受罰的能量已辟達到飽和筑狀態(tài)。可用有類效壓縮受率與夯兄擊能的帥關(guān)系曲中線來確擦定最佳木夯擊能摸。3.4降夯點布置正方形繩插檔法架：大面積強遠夯或飽和售粘性土點線插擦檔法：條形基狡礎普夯法：砂性土粘、含水詳量較低潤的回填合土或拋維石擠淤喉加強夯點夯：柱基底加白固二次夯虎擊：加固深場度較大釋，能蜘量受限頭或墊層雀較厚的橫情況夯點布奧置示意彼圖正方形插檔法點線插檔法普夯法點夯法二次夯3.5榆夯點間距細粒土萌：夯擊點間此距不宜過誦小,一般勤第一遍夯錘擊點間距埋宜選5逃～9m。土層較匪薄的砂烈土或回疲填土：第一遍夯逢擊點間距裙最大,以漁后各遍夯掃擊點間距叔與第一遍息相同,臉也可適當螺減少3.6屢夯擊成次數(shù)常以夯坑危的壓縮量取最大,婆夯坑周圍濤隆起量最宅小為確定雅夯擊次數(shù)斜的原則。安一般每點肅夯擊5～莫15擊:1)雪最后兩禁擊的平登均沉降禮量不大常于50宅mm宋,當單冶擊夯擊脆能較大魔時,不績大于1菊00m濁m；或2)洪夯坑周高圍地面零不應發(fā)歸生過大僚的隆起筍,土體蝦隆起高舟度:≤10慨cm。3)不因園夯坑過深辱發(fā)生起錘摔困難。3.7別夯擊遍數(shù)土體壓縮吧層越厚,鍵土質(zhì)顆粒叢越細,同仙時含水量槳較高,宿需要的夯庭擊遍數(shù)越瞇多1)理低論公式法2)做根據(jù)設普計要求斜夯到標螺高為止ΣSi1=(0.詞6～0.巧8)S∞3.8侮夯擊范圍強夯處理分的范圍應殖大于建筑展物基礎的坦范圍。一般夯番擊范圍旱為：夯擊范圍央=(B+蕉h)×吩(L+辯h)式中：督h為加業(yè)固深度騰,B爪、L分如別為加穴固區(qū)的得寬和長制。3.9距間歇足時間兩遍夯犯擊之間懇應有一歷定的間臨歇時間光,以利廉于強夯鳴時土中春超孔隙胖水壓力安的消散暑。土中罩超孔隙駁水壓力造的消散搭率與土搜的類別屋、夯點牲間距等勤因素有風關(guān)。砂性土：滲透系株數(shù)大,在拋數(shù)分鐘和慌2～3小哄時即可消垂散完。粘性土地盆基：一般需烘要數(shù)周刪才能消搞散完。夯點間距應：夯點間舒距小,棗孔壓消藏散慢,脊夯點間春距大,忽孔壓消撓散快。土的滲透允性：對于滲撞透性差晨的粘性職土地基