CN104727295A - 预成孔填料置换平锤强夯法 - Google Patents

Abstract

一种预成孔填料置换平锤强夯法，它实现了对软土地基的部分置换，且置换墩体与下卧硬层良好接触。它包括以下步骤：①地基土中预成孔；②孔内填料至地表；③在地表对填料进行平锤点夯施工，形成上大下小的鼓状密实墩体；④回填平整场地后，采用满夯对墩间土体和浅层土体进一步加固；⑤铺设垫层。本发明有益效果是：它可对饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的深层地基进行部分置换处理，对置换体根据深度大小，施加不同能级强夯，形成密实墩体，铺设垫层，形成复合地基，同时具有施工便捷、造价低、工期短、绿色环保、地基承载力高、沉降变形小等优点。

Description

预成孔填料置换平锤强夯法

技术领域

本发明涉及地基处理技术领域，是一种预成孔填料置换平锤强夯法，是对饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基进行深层高能级加固的地基处理技术，其处理深度一般为6-15m，强夯施工能级一般为8000kN.m-18000kN.m。

背景技术

强夯法地基处理技术是利用大型履带式起重机将一定质量的重锤从一定高度自由落下，对土进行强力夯实。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对饱和粘性土、淤泥、淤泥质土等渗透性差的地基，强夯法的处理效果较差。

强夯置换法地基处理技术是采用柱锤施工，在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒骨料，反复夯击形成连续的置换墩。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土等对变形控制要求不严的工程。强夯置换施工过程中在下卧硬层顶面处形成超高孔隙水压力，导致置换墩底部以下往往留存1m左右的饱和软土，难以有效着底。因此强夯置换处理的地基在荷载较大的情况下会产生较大沉降。

发明内容

本发明的目的是提供一种预成孔填料置换平锤强夯法，它用于解决强夯法与强夯置换法存在的技术问题，实现置换墩体与下卧硬层良好接触，是一种针对饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基进行加固的深层地基处理技术。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，它包括以下施工步骤：

①地基土中预成孔；

它在强夯施工前预先成孔；

直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层，处理深度一般为6-15m；

②预成孔内进行填料；

它在强夯施工前形成松散置换墩体：

连续回填至孔口标高，形成松散置换墩体；

松散置换墩体是良好的排水通道，有利于软弱土体加速固结；

松散置换墩体与下卧硬层良好接触；

③进行平锤点夯施工；

它通过动力夯实加固松散墩体与墩间土；

夯击能级一般为8000kN.m-18000kN.m；

将夯锤提高到一定高度使其自由下落，反复夯击；

墩体在动力夯实作用下得到密实，同时其直径增大；

墩间软弱土在冲击、挤压作用下，快速固结；

④采用满夯加固表层土体；

置换墩体经过强夯密实后形成上大下小的鼓状增强体；

置换墩体与墩间土共同承担上部结构荷载，形成复合地基。

⑤铺设垫层。

其中，通过旋挖钻机、长螺旋钻机在地基土中成孔。

其中，夯锤采用平锤。

其中，在孔中填入块石、碎石、粗砂材料。

其中，适用于饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基处理，处理深度一般为6-15m。

其中，在孔中填入块石、碎石、粗砂材料。

其中，强夯能级一般为8000kN.m-18000kN.m。

预成孔填料置换平锤强夯法首先在地基土中预先成孔，直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层；然后在孔内回填块石、碎石、粗砂等材料形成松散墩体，松散墩体与下卧硬层良好接触；最后进行强夯施工，加固墩体与墩间土，形成复合地基。本地基处理方法解决了强夯法与强夯置换法存在的技术问题，实现置换墩体与下卧硬层良好接触，有效加固处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基。该地基处理方法可实现提高地基稳定性、提高地基承载能力、减少(不均匀)沉降变形等目的。

本发明的技术特点是：

(1)可处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基，形成的置换墩体与下卧硬层良好接触；

(2)形成的上大下小的鼓状置换墩体既是增强体，又是良好的排水通道；

(3)强夯施工即可对置换墩体进行密实，又能加速墩间软弱土体的固结；

(4)除饱和软弱土外，块石、碎石、粗砂、建筑垃圾等材料均可作为填料，因此施工材料简单易取；

(5)施工过程中不产生污染物，绿色环保；

(6)具有施工便捷、造价低、工期短、处理效果显著的特点。

本发明的适用范围是：

适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的深层地基。

本发明的技术原理是：

首先在地基土中预先成孔，直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层；然后在孔内回填块石、碎石、粗砂等材料形成松散墩体，松散墩体与下卧硬层良好接触；最后进行平锤强夯施工，加固墩体与墩间土，上大下小的鼓状墩体与墩间土形成复合地基。

本地基处理技术是在现有强夯法与强夯置换法地基处理技术的基础上，通过软弱土中预先成孔、孔内填料、强夯加固等技术与方法，实现了置换墩体与下卧硬层良好接触。

本发明的有益效果是：该方法可对饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基进行有效加固处理，同时具有施工便捷、造价低、工期短、绿色环保、地基承载力高、沉降变形小等优点。

附图说明

图1是预成孔填料置换平锤强夯法施工流程示意图；

其中，图1(1)是成孔；

图1(2)是孔内填料；

图1(3)是平锤点夯施工；

图1(4)是夯坑填料、平整场地；

图1(5)是满夯施工；

图1(6)是铺设垫层。

图2松散置换墩体纵断面示意图。

图3密实置换墩体纵断面示意图。

图4是地基加固原理示意图。

图5是本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

参见图1、图2、图3、图4、图5所示：

一种预成孔填料置换平锤强夯法，它在强夯施工前预先成孔：

通过旋挖钻机、长螺旋钻机等成孔机械在地基土中成孔；

直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层。

它在强夯施工前形成松散置换墩体：

在孔中填入块石、碎石、粗砂等材料；

连续回填至孔口标高，形成松散置换墩体；

松散置换墩体是良好的排水通道，有利于软弱土体加速固结；

松散置换墩体与下卧硬层良好接触。

它通过动力夯实加固松散墩体与墩间土：

夯锤采用平锤；

将夯锤提高到一定高度使其自由下落，反复夯击，夯击能级一般为8000kN.m-18000kN.m；

墩体在动力夯实作用下得到密实，同时其直径增大；

墩间软弱土在冲击、挤压等作用下，快速固结。

它形成复合地基：

置换墩体经过强夯密实后形成上大下小的鼓状增强体；

置换墩体与墩间土共同承担上部结构荷载，形成复合地基。

它包括以下施工步骤：

①地基土中预成孔；

②孔内进行填料；

③进行平锤点夯施工；

④采用满夯加固表层土体；

⑤铺设垫层。

1.设计

(1)预成孔填料置换平锤强夯法的设计参数包括：置换率、墩体直径、成孔孔径、夯击能、收锤标准(夯击次数、末两击平均夯沉量、填料量)、地基处理要求(处理深度、地基承载力、压缩模量)等。

(2)地基处理深度一般为6-15m；

(3)正式施工前应进行试验性施工，以验证施工参数的合理性及地基处理效果是否满足要求。

(4)夯点布置形式可采用正三角形或正方形。

(5)初步设计时，置换率按照复合地基承载力计算公式计算确定。

(6)墩体直径一般取2.2～3.5m。

(7)成孔直径一般取1.2～2.5m，且不应小于墩体直径的1/2。

(8)点夯施工一般分2～4遍进行，夯击能根据处理深度要求进行确定。

(9)夯击次数按下列原则进行确定：

随夯击次数的增加，单击夯沉量不再有明显的减小；

累计填料量不小于设计墩体体积的1.2～1.5倍；

不应出现吸锤等现象导致提锤困难。

(10)满夯能级一般取1000kN.m～2000kN.m，夯击次数2～3击，夯印搭接1/4～1/3。

(11)各遍点夯施工之间应有一定的间隔时间，以便土体中的超孔隙水压力消散；间隔时间根据孔隙水压力监测结果确定，以超孔隙水压力消散至75％以上为标准。

2.施工

(1)施工准备

整平场地，修建临时施工道路，应满足施工机具与设备行走的要求；

建立测量控制网，应满足施工测量放线的需要；

制定材料采购与进场计划，施工材料质量应满足设计要求；

施工机具与设备进场组装。

(2)施工工艺流程

场地整平→测放孔位→成孔机械就位→成孔→孔内填料→场地整平→强夯机械就位→点夯施工→场地整平→满夯施工→场地整平→铺设褥垫层。

3.质量检测

(1)质量检测的内容包括：地基承载力、压缩模量、处理深度等。

(2)施工完成后，应间隔2～4周方可进行质量检验。

(3)检测方法可采用平板载荷试验、标准贯入、动力触探等原位测试与室内土工试验等方法。

(4)检测点的数量应符合现行有关规范与标准的规定。

4.质量控制要求

(1)质量控制标准与控制要点

施工过程中对成孔直径、成孔间距、成孔深度、夯锤直径、夯锤重量、落距、夯点间距、夯击次数、最后两击的平均夯沉量、填料量等参数进行严格地检查与控制，保证满足设计要求与现行有关规范与标准的规定；

质量的主要控制项目包括地基承载力与地基强度；

质量的一般控制项目包括成孔直径、成孔间距、成孔深度、夯锤直径、夯锤重量、落距、夯点间距、夯击次数、最后两击的平均夯沉量、填料量、满夯搭接、处理范围等。

(2)质量保证措施

在成孔过程中，严格检查成孔深度，保证穿透软弱土层；

严格控制填料质量，填料宜选择透水性好、强度高的粗颗粒材料；

分遍进行点夯施工，避免连续施工造成超孔隙水压力无法及时消散，影响墩间土体的加固效果；

严格控制点夯的夯击能与收锤标准，以保证对置换墩体与墩间土体进行有效加固；

严格控制满夯施工质量，以保证表层土体加固效果；

严格控制褥垫层施工质量，以保证置换墩体与墩间土合理分担上部结构传来的荷载；

为避免钻孔过程中出现的塌孔，可采用钢套筒等护壁措施；

为保证墩体直径达到设计要求，夯锤直径不宜小于设计墩体直径的0.8倍。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，它包括以下施工步骤：

①地基土中预成孔；

它在强夯施工前预先成孔；

直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层；

②预成孔内进行填料；

它在强夯施工前形成松散置换墩体：

连续回填至孔口标高，形成松散置换墩体；

松散置换墩体是良好的排水通道，有利于软弱土体加速固结；

松散置换墩体与下卧硬层良好接触；

③分遍进行平锤点夯施工；

它通过动力夯实加固松散墩体与墩间土；

将夯锤提高到一定高度使其自由下落，反复夯击；

墩体在动力夯实作用下得到密实，同时其直径增大；

墩间软弱土在冲击、挤压作用下，快速固结；

④采用满夯加固表层土体；

置换墩体经过强夯密实后形成上大下小的鼓状增强体；

置换墩体与墩间土共同承担上部结构荷载，形成复合地基。

⑤铺设垫层。

2.根据权利要求1所述的预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，通过旋挖钻机、长螺旋钻机等成孔机械在地基土中预先成孔。

3.根据权利1或2要求所述的预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，夯锤采用平锤。

4.根据权利要求1所述的预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，适用于饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、软弱夹层等类型的地基处理，处理深度一般为6-15m。

5.根据权利要求3所述的预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，在孔中填入块石、碎石、粗砂材料。

6.根据权利要求1或4所述的预成孔填料置换平锤强夯法，其特征在于，强夯能级一般为8000kN.m-18000kN.m。