CN101144272A - 强夯半置换施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑地基处理技术领域，具体是一种强夯半置换施工工艺，解决了现有技术中强夯方法不适合处理高饱和度的一般粘性土和湿陷性黄土地基的问题。强夯半置换施工工艺，其步骤为先铺设垫层，然后用夯锤2～3遍夯击，夯击的过程中在夯坑中加填料形成碎石墩，所述的碎石墩的长度小于软土层的厚度。本发明有效地解决了高饱和度一般粘性土与湿陷性黄土地基采用直接强夯法效果不好，采用强夯置换法施工复杂、成本高的难题。在我国气候潮湿多雨，一般粘性土、高饱和土广泛分布的南方地区地基处理市场广阔，有着良好的应用前景。

Description

强夯半置换施工工艺

技术领域

本发明属于建筑地基处理技术领域，具体是一种适用于处理高饱和度一般粘性土和湿陷性黄土地基的强夯半置换施工工艺。

背景技术

强夯法是一种将几十吨(一般8～40t)重锤从几十米(一般6～40m)高处自由落下，对土进行强力夯实的方法。强夯以其强大的冲击能(一般在500～8000kN·m)使土中产生很大的冲击波和应力，引起土中一系列孔隙压缩的瞬间效应，并引起土的局部液化和产生加速排水的途径(裂隙)。关于强夯法的机理，梅纳提出了以下四点：

1由于存在微小汽泡，孔隙水具有压缩性。

2由于冲击力的反复作用，孔隙水压力上升，地基发生液化。

3由于裂隙以及土接近液化或处于液化状态，还由于细粒土的薄膜水有一部分变为自由水，土的透水性增大。

4由于静置，孔隙水压力降低，土的触变性得到恢复。

以上强夯机理，对于砂土、粉土、低饱和度的湿陷性黄土、一般粘性土的强夯工程实践中是显而易见的，但对于高饱和度的一般粘性土、湿陷性黄土地基是否还成立呢？答案是肯定的，但在应用时是有条件的。

首先，当强夯能级适当，夯击数恰当时，孔隙水是可以消散的，当由于夯击数过少，势必夯击遍数增加，使施工时间过长，或者由于孔隙水消散时间过长而失去工程意义。

其次，当大面积施工时，由于裂隙不连续，或者消散通道过长，使孔隙水消散受阻，而形成橡皮土，实际上使强夯机理不能正常发挥作用。

所以，根据梅纳的强夯机理，在强夯工艺上作适当改进，促进孔隙水的快速消散、粘性土体的快速固结，便成了强夯加固饱和粘性土的关键技术。

发明内容

本发明为了解决现有技术中强夯方法不适合处理高饱和度的一般粘性土和湿陷性黄土地基的问题，提供了一种强夯半置换施工工艺。

本发明采用如下的技术方案实现：强夯半置换施工工艺，适用于处理高饱和度一般粘性土和湿陷性黄土地基，其步骤为先铺设垫层，然后用夯锤夯击，夯击的过程中在夯坑中加填料形成碎石墩，其特征在于所述的碎石墩的长度小于软土层(高饱和度粘土层)的厚度，填加的填料为硬质粗颗粒骨料。

碎石墩的设计墩长≥1/2设计处理深度，累计夯沉量为1.5倍的设计墩长。垫层材料和夯坑中加填的填料中的土石比≤3∶7，即粒径大于2mm的硬质粗颗粒骨料≥填料总质量的70％，而填料中粒径300mm～500mm的颗粒含量≤填料总质量的30％。

强夯半置换即：置换不穿透全部软土层，在设计要求的深度内进行夯坑加填硬质粗颗粒骨料强夯，以便在夯点形成架空结构(也是一种碎石墩)，碎石墩的长度小于软土层的厚度，碎石墩的架空结构为夯间和夯坑底部孔隙水的排泄创造了充分的通道与空间。它与强夯置换的区别如下表1所示：

表1

	强夯置换	强夯半置换
			适用范围	淤泥、淤泥质土、软土地基	高饱和度(Sr≥60％)一般粘性土与湿陷性黄土地基
使用夯锤	置换夯锤(锤底静压力大，底直径	普通夯锤(底直径≥2.0m)

	1.2～1.5m)
			施工方法	反复多次填料，多次夯击	2～3次夯击、填料
墩体长度	穿透软土层	不穿透软土层，长度根据强度、承载力要求、设计处理深度，规定一个恰当的置换墩深度。
			作用	在夯点形成硬质骨料碎石墩，形成复合地基，同时促进孔隙水消散。	在夯点形成硬质骨料架空结构，使夯间和坑底孔隙水就近向夯坑转移，加快土体固结。
施工效益	施工较复杂，成本较高	施工稍复杂，成本低，加固效果好。

本发明的有益效果：有效地解决了高饱和度一般粘性土与湿陷性黄土地基采用直接强夯法效果不好，采用强夯置换法施工复杂、成本高的难题。在我国气候潮湿多雨，一般粘性土、高饱和土广泛分布的南方地区地基处理市场广阔，有着良好的应用前景。

具体实施方式

一、参数设计

1.1点夯

1根据处理深度要求，确定能级。

2根据能级，确定夯点间距及布点形式，正三角形布点最佳，其次为正方形布点。一般2000kN·m夯距4.0m；3000kN·m夯距4.5m；4000kN·m夯距5m；5000kN·m夯距5m，  6000kN·m夯距5.5m。

1.2复夯

复夯在点夯原点进行，能级取点夯1/2。

1.3满夯

根据点夯能级确定满夯能级，4000kN·m以下选用1000～1500kN·m；4000kN·m以上选用2000kN·m。

满夯采用夯印相搭1/4锤径，一遍完成，也可两遍完成。

单点击数，一般为3～6击，承载力设计值要求高时，选用大值，承载力要求低时，选用小值。

二、施工

2.1施工准备

在施工前，去除耕植土，整平场地，在地面铺设0.8～1.0m厚的垫层。

2.2点夯

施工可根据半置换墩的长度二遍或三遍夯击、填料后完成，每遍可隔行分二次完成。

第一遍当夯点深度达到2.5～3m，拔锤困难时，停止夯击，进行下一夯点施工，同时向坑中加满粗颗粒硬质填料，如此往复，直到完成一遍夯点施工及填料；然后进行第二遍夯击、填料，当第二遍夯击后累计夯沉量小于设计要求时，进行第三遍夯击、填料。

点夯的施工质量控制标准：①累计夯沉量≥1.5倍设计墩长；②最后两击夯沉量平均值≤贯入度控制值。贯入度控制值：当单击夯击能小于4000kN·m时为50mm；当单击夯击能4000kN·m～6000kN·m时为100mm；当单击夯击能大于6000kN·m时为200mm。

2.3复夯

复夯能级降低一半后，在原夯点夯击，复夯完成后用填料将夯坑填满。

施工质量控制标准：①单点夯击数≥设计值；②最后两击夯沉量平均值≤设计值。

2.4满夯

1平整场地。

2测量场地高程，放出一遍满夯基准线。

3起重机就位，将夯锤置于基准线端。

4按照夯印撒拉1/4锤径的原则逐点夯击，完成规定夯击数。

5逐排夯击，完成一遍满夯。

6场地整平。

7放出二遍满夯基准线。

8按照步骤3～5完成第二遍满夯。

9平整场地。

10用压路机将满夯整平后的虚土层碾压密实。

三、填料的选择和成份控制

垫层和夯坑填料的选择原则，必须是粗颗粒硬质骨料，夯击后，夯点能形成架空结构，给孔隙水的就近迁移形成条件。

1级配良好的砂土或碎石土。

2性能稳定的工业废料。

3不含有机质的建筑垃圾。

4以上回填料必须严格控制土石比，即土石比≤3∶7，即粒径大于2mm的硬质粗颗粒骨料>≥填料总质量的70％，而填料中粒径300mm～500mm的颗粒含量≤填料总质量的30％。

Claims (3)

1.一种强夯半置换施工工艺，适用于处理高饱和度一般粘性土和湿陷性黄土地基，其步骤为先铺设垫层，然后用夯锤夯击，夯击的过程中在夯坑中加填料形成碎石墩，其特征在于所述的碎石墩的长度小于软土层的厚度，填加的填料为硬质粗颗粒骨料。

2.根据权利要求1所述的一种强夯半置换施工工艺，其特征在于碎石墩的设计墩长≥1/2设计处理深度，累计夯沉量为1.5倍的设计墩长。

3.根据权利要求1或2所述的一种强夯半置换施工工艺，其特征在于垫层材料和夯坑中加填的填料中的土石比≤3∶7，即粒径大于2mm的硬质粗颗粒骨料≥填料总质量的70％，而填料中粒径300mm～500mm的颗粒含量≤填料总质量的30％。