论文部分内容阅读
摘 要 本文着重介绍了强夯法从设计、施工及质量检验的具体实施细则，该方法通过夯击，使土经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法。也是经济有效的处理方法。
关键词 起夯面；夯后有效加固影响深度；平均夯沉量
中图分类号：K826 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-065-2
邯钢新区铁路要求地基承载力特征值fak=160 KPa，根据邯钢新区岩土工程勘察报告书提供的土层如下：
天然地基不能满足承载力要求，需要进行地基处理，勘察报告书中关于对荷载不太大、沉降敏感程度一般的建筑物，其地基可采用复合地基或强夯处理的建议，结合铁路运输线路对沉降的要求，新区的铁路线路的地基处理在换填、打桩与强夯三种处理方式中，经过详细比较，其设计方案选择了相对经济、实用的强夯处理，要求其地基处理后要满足承载力160 Kpa的要求。
强夯又称动力固结法，是指用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将大吨位（一般8 T-30 T）夯锤起吊到6 m-30 m高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙大小分布水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法。
强夯的加固机理：
强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水工程固结压密以及触变恢复等。其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。
强夯的加固特点是：
使用工地常备简单设备；施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2—5倍；变形沉降量小，压缩性可降低2-10倍，加固影响深度可达6 m-10 m；土粒结合起来紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快，较换土回填和桩基缩短工期一半；节省加固原料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用，与预制桩加固相比可节省投资50%-70%，与砂桩相比可节省投资40%-50%，同时其耗用劳力少和现场施工文明等。
在新区的铁路建设中，强夯的适用范围比较广，只有高炉下以及个别管道附近的范围不能强夯外，其他的区域都可以进行强夯处理。在具体的作业机具锤重与落距选择上，根据新区的现场地质勘测情况，结合铁路设计的满足地基设计承载力（160 KPa）要求进行单位夯击能的计算和实验，确定选择17 t夯锤和11 m的落距。同时为保证夯击能的有效性以及为减少起锤时，夯锤与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力，选择夯锤中设有4个直径30 cm上下贯通排气孔的夯锤，以利空气迅速排走。
夯击点布置及间距：
夯击点布置根据铁路线路成线形的特点选择夯点成行布置，因为每个点的夯击可影响的有效范围可达半径6 m，因此在保证夯击效果的基础上采取每两个夯点中心间距5 m的布点形式，以便夯击能向深部传递。
单点的夯击数与夯击遍数：
单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数。单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足以下条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于50 mm；2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。最后根据新区现场试夯的效果确定单点的夯击为3-4次，之后再以压路机进行震动碾压以代替满夯达到加固松土和被振松的表土层的效果。
两遍间隔时间：
根据《建筑地基处理技术规范》两遍夯击之间应有一定的时间间隔的规定：间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。若无地下水或地下水在-5 m以下，或为含水量较低的碎石类土，或透水性强的砂性土，可采取只间隔1-2天，或在前一遍夯完后，将土推平，接着随即连续夯击，而不需要间歇。结合我们新区建设工期比较紧的实际情况，我们选择了将土推平，连续夯击的作业模式。
加固影响的深度：
因为根据前期的新区土质勘探报告，我们这里的湿陷性黄土层为地下6 m，特别是新区的炼铁站将来要运行是320 t的鱼雷型混铁车，为防止将来铁路线路的下沉，地基中的湿陷性黄土层必须要消除。根据加固影响的深度的估算公式：H=K
式中 M——夯锤重力（KN）；
h——落距（锤底至起夯面距离）（m）；
K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，一般取0.5。
我們经过计算可得知：选择17 t的夯锤和11 m的落距可使加固影响的深度达到6.769 m，完全可以满足我们消除湿陷性黄土层的目的。
强夯施工程序为：
1）清理、平整场地。
2）标出第一遍夯点位置、测量场地高程。
3）起重机就位、夯锤对准夯点位置。
4）测量夯前锤顶高程。
5）将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程。
6）往复夯击，按规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。
7）重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击。
8）用推土机将夯坑填平，测量场地高程。
9）在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数。
10）用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
施工要点：
1）掌握土质情况，作为制定强夯方案和对比夯前、夯后加固效果之用，必要时进行现场试验性强夯，确定强夯施工的各项参数。同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。
2）强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。
3）强夯应分段进行，起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。最后一遍夯完后，再以低能量满夯一遍。
4）回填土应控制含水量在最优含水量范围内，如低于最优含水量，可钻孔灌水或洒水浸渗。
5）夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。强夯后，基坑应及时整，浇筑混凝土垫层封闭。
6）冬季施工应清楚地表的冻土层再强夯，夯击的次数要适当的增加。
7）做好施工过程中的监测和纪录工作，包括检查夯锤重和落距，对夯点放线进行复核，检查夯坑位置，按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等，并对各项参数及施工情况进行详细纪录，作为质量控制的根据。
质量检测：
强夯后的土体强度随夯击后间歇时间的增加而增加，检验强夯效果的测试工作，宜在强夯之后1-4周进行，而不宜在强夯结束后立即进行测试工作，否则测得的强度偏低。新区铁路地基强夯后的质量检验在1周后进行，通过钎探试验和邯郸市工程质量检测中心站进行的地基压板竖向静荷载试验显示，地基极限承载力的特征值可达320 Kpa，设计的承载力特征值>=160 Kpa，结果满足设计要求，符合设计所要求的地基强度，可进行下一道工序。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范[M].中国建筑工业出版社，2002.
[2]建筑地基处理技术规范[M].中国建筑工业出版社，2003.
关键词 起夯面；夯后有效加固影响深度；平均夯沉量
中图分类号：K826 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-065-2
邯钢新区铁路要求地基承载力特征值fak=160 KPa，根据邯钢新区岩土工程勘察报告书提供的土层如下：
天然地基不能满足承载力要求，需要进行地基处理，勘察报告书中关于对荷载不太大、沉降敏感程度一般的建筑物，其地基可采用复合地基或强夯处理的建议，结合铁路运输线路对沉降的要求，新区的铁路线路的地基处理在换填、打桩与强夯三种处理方式中，经过详细比较，其设计方案选择了相对经济、实用的强夯处理，要求其地基处理后要满足承载力160 Kpa的要求。
强夯又称动力固结法，是指用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将大吨位（一般8 T-30 T）夯锤起吊到6 m-30 m高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙大小分布水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法。
强夯的加固机理：
强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水工程固结压密以及触变恢复等。其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。
强夯的加固特点是：
使用工地常备简单设备；施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2—5倍；变形沉降量小，压缩性可降低2-10倍，加固影响深度可达6 m-10 m；土粒结合起来紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快，较换土回填和桩基缩短工期一半；节省加固原料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用，与预制桩加固相比可节省投资50%-70%，与砂桩相比可节省投资40%-50%，同时其耗用劳力少和现场施工文明等。
在新区的铁路建设中，强夯的适用范围比较广，只有高炉下以及个别管道附近的范围不能强夯外，其他的区域都可以进行强夯处理。在具体的作业机具锤重与落距选择上，根据新区的现场地质勘测情况，结合铁路设计的满足地基设计承载力（160 KPa）要求进行单位夯击能的计算和实验，确定选择17 t夯锤和11 m的落距。同时为保证夯击能的有效性以及为减少起锤时，夯锤与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力，选择夯锤中设有4个直径30 cm上下贯通排气孔的夯锤，以利空气迅速排走。
夯击点布置及间距：
夯击点布置根据铁路线路成线形的特点选择夯点成行布置，因为每个点的夯击可影响的有效范围可达半径6 m，因此在保证夯击效果的基础上采取每两个夯点中心间距5 m的布点形式，以便夯击能向深部传递。
单点的夯击数与夯击遍数：
单点夯击数指单个夯点一次连续夯击次数。单点夯击数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足以下条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于50 mm；2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。最后根据新区现场试夯的效果确定单点的夯击为3-4次，之后再以压路机进行震动碾压以代替满夯达到加固松土和被振松的表土层的效果。
两遍间隔时间：
根据《建筑地基处理技术规范》两遍夯击之间应有一定的时间间隔的规定：间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。若无地下水或地下水在-5 m以下，或为含水量较低的碎石类土，或透水性强的砂性土，可采取只间隔1-2天，或在前一遍夯完后，将土推平，接着随即连续夯击，而不需要间歇。结合我们新区建设工期比较紧的实际情况，我们选择了将土推平，连续夯击的作业模式。
加固影响的深度：
因为根据前期的新区土质勘探报告，我们这里的湿陷性黄土层为地下6 m，特别是新区的炼铁站将来要运行是320 t的鱼雷型混铁车，为防止将来铁路线路的下沉，地基中的湿陷性黄土层必须要消除。根据加固影响的深度的估算公式：H=K
式中 M——夯锤重力（KN）；
h——落距（锤底至起夯面距离）（m）；
K——折减系数，与土质、能级、锤型、锤底面积、工艺选择等多种因素有关，一般取0.5。
我們经过计算可得知：选择17 t的夯锤和11 m的落距可使加固影响的深度达到6.769 m，完全可以满足我们消除湿陷性黄土层的目的。
强夯施工程序为：
1）清理、平整场地。
2）标出第一遍夯点位置、测量场地高程。
3）起重机就位、夯锤对准夯点位置。
4）测量夯前锤顶高程。
5）将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程。
6）往复夯击，按规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。
7）重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击。
8）用推土机将夯坑填平，测量场地高程。
9）在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数。
10）用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
施工要点：
1）掌握土质情况，作为制定强夯方案和对比夯前、夯后加固效果之用，必要时进行现场试验性强夯，确定强夯施工的各项参数。同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。
2）强夯前应平整场地，周围作好排水沟，按夯点布置测量放线确定夯位。
3）强夯应分段进行，起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土。最后一遍夯完后，再以低能量满夯一遍。
4）回填土应控制含水量在最优含水量范围内，如低于最优含水量，可钻孔灌水或洒水浸渗。
5）夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。强夯后，基坑应及时整，浇筑混凝土垫层封闭。
6）冬季施工应清楚地表的冻土层再强夯，夯击的次数要适当的增加。
7）做好施工过程中的监测和纪录工作，包括检查夯锤重和落距，对夯点放线进行复核，检查夯坑位置，按要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等，并对各项参数及施工情况进行详细纪录，作为质量控制的根据。
质量检测：
强夯后的土体强度随夯击后间歇时间的增加而增加，检验强夯效果的测试工作，宜在强夯之后1-4周进行，而不宜在强夯结束后立即进行测试工作，否则测得的强度偏低。新区铁路地基强夯后的质量检验在1周后进行，通过钎探试验和邯郸市工程质量检测中心站进行的地基压板竖向静荷载试验显示，地基极限承载力的特征值可达320 Kpa，设计的承载力特征值>=160 Kpa，结果满足设计要求，符合设计所要求的地基强度，可进行下一道工序。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范[M].中国建筑工业出版社，2002.
[2]建筑地基处理技术规范[M].中国建筑工业出版社，2003.