CN104652411B - 一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法 - Google Patents

一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，所述复合地基处理方法的步骤如下：（1）在施工区域的四周挖主排水沟并在施工区域内挖次排水沟；（2）采用挖机、推土机或震捣设备进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水；（3）在逼出地下浅层水后再次用挖机、推土机或震动碾压设备进行加密碾压，再次逼出浅层地下水；（4）完成步骤（2）和步骤（3）的浅层地下水强化处理后，根据设计对地基处理承载力的要求，对地基采用三遍或四遍强夯工艺处理，以达到夯实地基的目的。本发明采用强化预处理和强夯相结合的地基处理方法，能够节省用井点降水等工法而带来的不必要的浪费，使施工成本节约50%，大大缩短施工周期。

Description

一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法
技术领域
本发明涉及土木工程中地基处理技术，具体地说是一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法。
背景技术
采用强夯法加固是基于动力压密的概念，即用冲击型动力荷载，使土体中的空隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度。土体是由固相、液相和气相三部分组成的，当夯锤反复夯击土层，在压缩波能量的作用下，土颗粒在移动过程中摩擦生热，使封闭气泡移动气相部分首先被挤出，土颗粒进行重新排列互相靠拢，由天然的紊乱状态进入稳定状态，空隙大为减少，同时挤出沙土中的液体。针对土质为沙粒和粉粒沙土以及砂性土（尤其是含砂量大于30%）为主，透水性较强，目前多用井点降水和强夯法结合，该地基处理方法不但费事而且浪费严重，施工成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种提高施工效率、降低50%施工成本的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述复合地基处理方法的步骤如下：
（1）在施工区域的四周挖主排水沟并在主排水沟的外侧堆积土堆以隔绝外界水源，同时在施工区域内挖纵横交错的次排水沟；
（2）在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用挖机、推土机或震捣设备进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水，所逼出的浅层地下水从上述的次排水沟流入主排水沟或直接流入主排水沟；
（3）在逼出地下浅层水后再次用挖机、推土机或震动碾压设备进行加密碾压，再次逼出浅层地下水，使地基表面具有能够满足强夯设备正常工作的承载力；
（4）完成步骤（2）和步骤（3）的浅层地下水强化处理后，根据设计对地基处理承载力的要求，对地基采用三遍或四遍强夯工艺处理，以达到夯实地基的目的。
所述步骤（1）中的主排水沟深度为3～3.5m，次排水沟的深度为0.5～1m。
所述步骤（2）和步骤（3）中对表层1～2米的砂性土进行震动密实，逼出的土壤浅层水经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内。
所述的施工区域经步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）的预处理后，砂性土的表面固结，便于夯机工作。
所述步骤（4）中的强夯的夯击能量为1200KN·m～3000KN·m。
所述步骤（4）中的对地基承载力在100-125kpa的地基处理进行三遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数3～4击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数5～6击；第三遍强夯为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m。
所述步骤（4）中的强夯工艺中的第二遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍强夯的夯点的中心部位；强夯工艺中的普夯工艺可为15KN震动碾压3～5遍。
所述步骤（4）中的对地基承载力在125-150kpa的地基处理进行四遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数2～3击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数3～4击；第三遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量2000KN·m～3000KN·m 且每点击数5～6击；第四遍为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m。
所述的步骤（4）中的强夯工艺中的第二遍强夯的夯点和第一遍强夯的夯点位置相同，且第三遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍夯点的中心部位；强夯工艺中的普夯工艺可为15KN震动碾压3～5遍。
所述步骤（4）中的强夯施工时，夯坑中的明水采用潜水泵经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内。
所述步骤（4）中的强夯施工时，距夯坑边50cm左右地面隆起超过20cm时需要降低夯击能量。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明采用强化预处理和强夯相结合的地基处理方法，能够节省用井点降水等工法而带来的不必要的浪费，使施工成本节约50%，大大缩短施工周期。
附图说明
附图1为本发明的地基处理方法中三遍强夯的夯点结构示意图，其中1为第一遍强夯的夯点，2为第二遍强夯的夯点。
附图2为本发明的地基处理方法中三遍强夯的普夯夯点满夯状态示意图，其中的3为满夯夯点。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，该复合地基处理方法的步骤如下：（1）在施工区域的四周挖出深度为3～3.5m的主排水沟并在主排水沟的外侧堆积土堆以隔绝外界水源，同时在施工区域内挖出纵横交错、深度为0.5～1m的次排水沟，以做好强化预处理的准备；（2）在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用挖机、推土机或震捣设备进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水，所逼出的浅层地下水从上述的次排水沟流入主排水沟或直接流入主排水沟；（3）在逼出地下浅层水后再次用挖机、推土机或震动碾压设备进行加密碾压，再次逼出浅层地下水，使地基表面具有能够满足强夯设备正常工作的承载力；（4）完成步骤（2）和步骤（3）的浅层地下水强化处理后，砂性土的表面固结，便于夯机工作，根据设计对地基处理承载力的要求，对地基采用三遍或四遍强夯工艺处理，夯坑中的明水采用潜水泵经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内，以达到夯实地基的目的。另外需要注意的是强夯施工时，距夯坑边50cm左右地面隆起超过20cm时需要降低夯击能量才能继续强夯操作。本发明提供的复合地基处理方法在步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）完成后，不用井点降水等方法就能满足强夯施工。
在强夯施工中，将夯击能量为1200KN·m～2500KN·m称为低能量强夯，将夯击能量为3000KN·m～40000KN·m称为中等能量强夯，而夯击能量达到60000KN·m以上则称为高能量强夯。在实际操作中，对地基承载力要求在100-125kpa的地基处理进行三遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数3～4击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数5～6击，同时第二遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍强夯的夯点的中心部位；第三遍强夯为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m。另外普夯工艺为15KN震动碾压3～5遍亦可达到要求。（附图1、附图2即展示了三遍强夯工艺中的夯点位置布置图）。对地基承载力要求在125-150kpa的地基处理进行四遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数2～3击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m且第二遍强夯的夯点和第一遍强夯的夯点位置相同，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数3～4击；第三遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m且第三遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍夯点的中心部位，夯击能量2000KN·m～3000KN·m 且每点击数5～6击；第四遍为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m。另外普夯工艺为15KN震动碾压3～5遍亦可达到要求。
当施工区域地表土软弱或地下水位高的情况，宜采用降低地下水位，或在表面铺垫一定厚度的松散型材料，这样做的目的是在地表形成硬层，可以支撑起重设备，确保机械设备的通过和施工，也可加大地下水和地表的距离，防止夯坑积水。
在施工区域的场地四周挖出深度为3～3.5m的主排水沟，并用开挖的土堆积成拦水坝，以挡住四周的大片场地的地面明水，同时利用土堆的重量压实坝下地表土的密度，减少表面地表水向施工场地的渗漏；同时在施工区域内开数条不影响强夯施工的深度为0.5～1m的次排水沟，将明水及强夯后挤出到表面的明水由次排水沟引至主排水沟，进一步确保机械的行进和夯坑无积水，以达到降水的目的。在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用挖机、推土机或震捣设备进行晃动碾压逼出浅层地下水；在逼出地下浅层水后再次用挖机、推土机或震捣设备加密碾压，再次逼出浅层地下水，至此浅层地下水强化预处理完成。上述的次排水沟在浅层地下水强化预处理前挖出，利用沙土的透水性将场地内的水提前向次排水沟内渗透以降低场内的水位并排除表面的明水；浅层地下水强化预处理后只要对次排水沟进行修复维护即可。强夯后随着土壤的密实，在夯坑间和夯坑里空隙水会不断的由地下被挤出，夯坑内在强夯后会集聚明水，在空隙水消散的过程中，排除夯坑积水，也是极为重要的工序，不仅可以防止明水回渗到土壤中加大土壤的含水率，影响工程质量，也可保证第二遍强夯能有足够的地耐力，达到第二遍一次性夯击5-6击的工艺标准，因此需要设立专门的排水班组，用潜水泵将夯坑内的明水经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内。
下面通过具体实施例对本发明的复合地基处理方法作进一步的说明。
实施例一
如对承载力要求100kpa的地基处理：首先在施工区域四周挖出深度为3m的主排水沟以降低场内水位并与场地外进行隔绝，并在施工场地内开挖数条不影响强夯施工的深度为0.5m的次排水沟，为强化预处理做好排水准备。接着进行浅层地下水强化处理，在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用震捣设备进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水，逼出的浅层地下水，顺次排水沟排到主排水沟，再由主排水沟排出施工场地。在初步逼出地下浅层水后，再次用推土机进行加密碾压，再次逼出浅层地下水，使土层表面继续固结，保证地面能支撑起重设备，确保机械设备的通过和施工的目的。经过上述逼出浅层地下水的处理后，采用三遍强夯工艺对施工场地进行强夯：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN•m且每点击数4击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量2000KN•m且每点击数6击，同时第二遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍强夯的夯点的中心部位；第三遍强夯为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m或用15KN震动碾压5遍亦可达到要求（附图1、附图2即展示了三遍强夯工艺中的夯点位置布置图）。进行试夯的结果，较为完美的达到了我们预期的效果，确保了机械的正常的行进，强夯过程中夯坑内基本无明水，我们又开挖了部分地块，在地下3.7米处基本无明水的大量涌出，基本达到了降水和提高地面承载力的目的和目标。经测试，经过本方法处理后的施工区域承载力达到150kpa。
实施例二
如对承载力要求130kpa的地基处理：首先在施工区域四周挖出深度为3.5m的主排水沟以降低场内水位并与场地外进行隔绝，并在施工场地内开挖数条不影响强夯施工的深度为0.8m的次排水沟，为强化预处理做好排水准备。接着进行浅层地下水强化处理，在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用挖机进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水，逼出的浅层地下水，顺次排水沟排到主排水沟，再由主排水沟排出施工场地。在初步逼出地下浅层水后，再次用碾压机进行加密碾压，再次逼出浅层地下水，使土层表面继续固结，保证地面能支撑起重设备，确保机械设备的通过和施工的目的。经过上述逼出浅层地下水的处理后，采用四遍强夯工艺对施工场地进行强夯：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN•m且每点击数2击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m且第二遍强夯的夯点和第一遍强夯的夯点位置相同，夯击能量2500KN•m且每点击数4击；第三遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m且第三遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍夯点的中心部位，夯击能量3000KN•m且每点击数5击；第四遍为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN•m。进行试夯的结果，较为完美的达到了我们预期的效果，确保了机械的正常的行进，强夯过程中夯坑内基本无明水，我们又开挖了部分地块，在地下3.7米处基本无明水的大量涌出，基本达到了降水和提高地面承载力的目的和目标。经测试，经过本方法处理后的施工区域承载力达到165kpa。
强夯的施工要点如下：
A强夯的施工机械必须符合夯锤起吊重量和提升高度要求，并设置安全装置，防止夯击时起重机臂杆在突然卸重时发生后倾和减少臂杆的振动。安全装置一般采用在臂杆的顶部用两根钢丝绳锚系到起重机前方的推土机上。不进行强夯施工时，推土机可作平整场地用。
B强夯停止标准：控制夯坑深度，单点累计击沉量超过控制深度时（1.5到2米）停止强夯；后一击夯沉量明显大于前一击；隆起量过大。
C控制每遍强夯的间歇时间，根据现场监测的孔隙水压力消散等情况控制。
D起锤高度预先在强夯设备的起重臂上设置醒目标志，标志距地面的高度按照试验段施工确定的施工参数，当强夯锤提升到底面与标志同位置时方可脱钩。
E每击沉降量通过测量锤顶面高度的变化计算。由专人用水准仪测量，逐击测量记录并随即算出单击击沉量，并作详细记录。直到满足停击标准方可转入下一点施工。
F在强夯施工的过程中需继续进行排水，在强夯施工时保留外围排水沟正常工作，防止在强夯过程中，外围水补充进入施工区域。
G最后一遍击完后，由推土机将场地推平后再用低能量满夯强夯，将场地表层松土击实，并测量强夯后场地高程。
H每遍的夯能根据现场隆起量检测现场调整，每遍强夯后的间隙时间在孔隙水压力消散85%后可以进行下一遍强夯。
当出现以下情形时，即可收锤：（1）夯坑周围出现明显隆起，距夯坑边50cm左右地面隆起超过20cm时，则要适当降低击密能；（2）后一击夯沉量大于前一夯沉量；（3）夯坑大于1.5米扒锤困难。
夯击过程中，需要对地面沉降、夯坑沉降和坑边隆起进行观测：
在各试验小区布置地面沉降测点方格网，测量处理前和每遍处理后的地面平均沉降情况。在每遍强夯过程中，量测每遍的试夯夯坑沉降及正交两个方向坑外0.5m、1.0m、1.5m处坑边隆起，以动态了解土体加固效果和夯实情况，及时调整强夯工艺和参数。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述复合地基处理方法的步骤如下：
（1）在施工区域的四周挖主排水沟并在主排水沟的外侧堆积土堆以隔绝外界水源，同时在施工区域内挖纵横交错的次排水沟；
（2）在施工区域内，对有潮湿水印或承载力较差的区域，采用挖机、推土机或震捣设备进行晃动和对土质进行扰动逼出浅层地下水，所逼出的浅层地下水从上述的次排水沟流入主排水沟或直接流入主排水沟；
（3）在逼出地下浅层水后再次用挖机、推土机或震动碾压设备进行加密碾压，再次逼出浅层地下水，使地基表面具有能够满足强夯设备正常工作的承载力；
（4）完成步骤（2）和步骤（3）的浅层地下水强化处理后，根据设计对地基处理承载力的要求，对地基采用三遍或四遍强夯工艺处理，以达到夯实地基的目的；
所述步骤（4）中的强夯施工时，夯坑明水用潜水泵抽出夯坑外，经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内并最终排出到施工区域外；
所述步骤（4）中的对地基承载力在100-125kpa的地基处理进行三遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数3～4击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数5～6击；第三遍强夯为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m；
或者所述步骤（4）中的对地基承载力在125-150kpa的地基处理进行四遍强夯工艺步骤如下：第一遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1200KN·m～1800KN·m且每点击数2～3击；第二遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量1800KN·m～2500KN·m且每点击数3～4击；第三遍强夯的夯点呈正方形布置、夯点间距5m×5m，夯击能量2000KN·m～3000KN·m 且每点击数5～6击；第四遍为普夯，夯点搭接30cm，夯击能量1200KN·m。
2.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中的主排水沟深度为3～3.5m，次排水沟的深度为0.5～1m。
3.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中对表层1～2米的砂性土进行震动密实，逼出的土壤浅层水经次排水沟排至主排水沟内或直接排到主排水沟内。
4.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述的施工区域经步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）的预处理后，砂性土的表面固结，便于夯机工作。
5.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的强夯的夯击能量为1200KN·m～3000KN·m。
6.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的对地基承载力在100-125kpa的地基处理进行三遍强夯工艺中的第二遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍强夯的夯点的中心部位；强夯工艺中的普夯工艺为15KN震动碾压3～5遍。
7.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述的步骤（4）中的对地基承载力在125-150kpa的地基处理进行四遍强夯工艺中的第二遍强夯的夯点和第一遍强夯的夯点位置相同，且第三遍强夯的夯点位于呈正方形的第一遍夯点的中心部位；强夯工艺中的普夯工艺为15KN震动碾压3～5遍。
8.根据权利要求1所述的基于砂性土的强化预处理加强夯的复合地基处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中的强夯施工时，距夯坑边50cm左右地面隆起超过20cm时需要降低夯击能量。
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