房屋建筑強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理及施工要點(diǎn)

張琳

摘要：碎石土，沙土，黏性土，濕陷性黃土及填土地基是影響我國(guó)大多數(shù)地區(qū)地基穩(wěn)定性的主要因素，是引起構(gòu)筑物破壞的主要形式。經(jīng)濟(jì)有效又可靠安全的處理黃土濕陷性等地基，對(duì)保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)是一種常見(jiàn)，有效的地基處理方法，它是將很重的錘從高處自由落下給地基以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。但對(duì)大面積碎石土，沙土，黏性土，濕陷性黃土等地基的處理仍有很大的困難，是建筑工程的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，值得深入探討。

關(guān)鍵詞：房建工程；強(qiáng)夯法；地基加固；施工

中圖分類(lèi)號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1674-3954（2013）21-0066-02

引言

強(qiáng)夯法作為一種效果顯著、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、施工方便、使用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料的處理地基的方法，對(duì)于房屋建筑工程施工具有巨大的意義。

1 強(qiáng)夯法的由來(lái)、施工優(yōu)點(diǎn)

強(qiáng)夯法處理地基（如圖1）是上世紀(jì)60年代末由法國(guó)梅納德（Menard）技術(shù)公司首先創(chuàng)用的。該方法是借重錘從高處自由落下給地基土施以沖擊力和振動(dòng)，從而達(dá)到提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性，還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性。此方法在開(kāi)始時(shí)僅用于加固沙土和碎石土地基。經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的應(yīng)用與發(fā)展，它已適用于從礫石到粘性土的各類(lèi)地基土，這主要是由施工方法的改進(jìn)和排水條件的改善。

2 強(qiáng)夯法加固地基施工

近年來(lái)，國(guó)際上開(kāi)始采用信息化施工。這種施工方法是在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中進(jìn)行一系列測(cè)試，將實(shí)測(cè)的結(jié)果，利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，對(duì)地基改良效果做出定量評(píng)價(jià)，然后反饋回來(lái)修正設(shè)計(jì)。然后再按新的方案進(jìn)行強(qiáng)夯施工。如此反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。從而可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)情況欠明，或設(shè)計(jì)人員將地基理想化，簡(jiǎn)單化后所帶來(lái)的與實(shí)際情況不符的缺點(diǎn)，保證整個(gè)場(chǎng)地均勻性。例如，施工場(chǎng)地地基不均勻，但事先并未查明，以致按同一個(gè)方案進(jìn)行夯擊，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，立即顯示某部位地基改良效果不理想，這樣當(dāng)即可采用補(bǔ)夯措施，從而保證場(chǎng)地均勻性。信息化施工使工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性及高速率融為一體，也被稱(chēng)為RCC。目前信息化施工尚不夠完善，為了更迅速地并盡可能多的得到地基改良效果的信息，正在改進(jìn)檢測(cè)手段及信息處理裝置。

3 強(qiáng)夯機(jī)械設(shè)備選用

強(qiáng)夯法的主要設(shè)備包括：夯錘、起重機(jī)、脫鉤裝置等三部分。

3.1 夯錘

夯錘的大小選擇：夯錘的重量與欲加固的土層的深度和落距有關(guān)。一般夯錘可選用10～25t。

夯錘的材質(zhì)最好為鑄鋼，如條件所限，則可用鋼板殼子內(nèi)填混凝土。夯錘的底面積問(wèn)題：底面積大小與土的類(lèi)別有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于砂質(zhì)土和碎石土，采用底面積為2～4m²較為合適；對(duì)于一般第四級(jí)粘性土建議用3～4m²：對(duì)于淤泥土建議采用4～6m²為宜。

3.2 起重設(shè)備

根據(jù)設(shè)計(jì)夯能選擇起重設(shè)備作為強(qiáng)夯機(jī)，一般點(diǎn)夯選用起重量為25～50t的履帶式起重機(jī)；平夯選用起重量為15～50t履帶式起重機(jī)，采用自動(dòng)脫鉤裝置；錘底面積3～5m²。

3.3 脫鉤裝置

當(dāng)錘重量超出吊機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)的能力時(shí)，就不能使用單攬錘施工工藝。此時(shí)只有利用滑輪組并借助脫鉤裝置來(lái)起落夯錘。此外，推平機(jī)械宜選用發(fā)動(dòng)機(jī)功率不低于100kW的履帶式推土機(jī)，同時(shí)應(yīng)配備16t以上振動(dòng)式壓路機(jī)作為最終振動(dòng)碾壓機(jī)械。

4 施工工藝

4.1 施工程序

平整場(chǎng)地挖掘排水溝形成排水系統(tǒng)；一般情況下應(yīng)在大面積施工前進(jìn)行地基加固強(qiáng)夯試驗(yàn)；根據(jù)設(shè)計(jì)單擊夯能預(yù)估值，進(jìn)行最佳夯能試驗(yàn)；實(shí)施單擊夯擊能試驗(yàn)，對(duì)選定的單擊夯擊能試驗(yàn)坑，測(cè)定每次夯擊所對(duì)應(yīng)夯坑的體積V0m³和夯坑周?chē)馏w隆起或沉降的體積V1m³，求出有效夯實(shí)系數(shù)β值β=（V0-V1）/V0，通過(guò)夯擊能量與土體有效夯實(shí)系數(shù)的關(guān)系繪成曲線(xiàn)來(lái)確定最佳夯擊能；依據(jù)初步選定的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)施工，期間同時(shí)測(cè)量試驗(yàn)區(qū)孔隙水壓力數(shù)據(jù)，分析總結(jié)其變化規(guī)律及其消散度，確定強(qiáng)夯的影響深度和土體在強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)的固結(jié)過(guò)程，研究確定土層最佳夯擊能及施工間歇時(shí)間，避免出現(xiàn)橡皮土；進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)地基檢測(cè)，測(cè)試強(qiáng)夯加固地基的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)；根據(jù)試夯結(jié)果，應(yīng)對(duì)試夯前選定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行必要地分析、校正，以確定最終強(qiáng)夯施工技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)大面積施工；進(jìn)行大面積地基加固施工；強(qiáng)夯加固地基檢測(cè)，辦理交工驗(yàn)收手續(xù)。

4.2 強(qiáng)夯施工方法

滿(mǎn)夯施工。點(diǎn)夯施工完成，等孔隙水消散到設(shè)計(jì)要求以后，進(jìn)行滿(mǎn)夯施工；滿(mǎn)夯施工主要加固點(diǎn)夯夯坑底標(biāo)高以上部分的夯間土；滿(mǎn)夯施工一般采取1/4錘徑雙向搭接，夯擊遍數(shù)、每點(diǎn)擊數(shù)以及搭接均應(yīng)保證，不得出現(xiàn)漏夯現(xiàn)象。

4.3 施工工藝

4.3.1 測(cè)量放樣

采用1臺(tái)DS-3水準(zhǔn)儀和1臺(tái)J6經(jīng)緯儀按施工圖要求確定強(qiáng)夯區(qū)域及點(diǎn)位布置，并在強(qiáng)夯范圍外設(shè)置坐標(biāo)控制網(wǎng)點(diǎn)基樁，同時(shí)在其周?chē)侠聿贾盟疁?zhǔn)點(diǎn)作為控制高程、路基沉降的依據(jù)。

4.3.2 施工要點(diǎn)

墊層的鋪設(shè)：在推土機(jī)場(chǎng)地平整之后，鋪設(shè)0.5～2m厚的碎石墊層，以利于夯擊時(shí)場(chǎng)地的排水，方便機(jī)械通行，并使夯擊能擴(kuò)散。

強(qiáng)夯施工：當(dāng)夯點(diǎn)定位后，在預(yù)定觀(guān)測(cè)地段中埋設(shè)好測(cè)壓（夯擊應(yīng)力、孔隙水壓力）、測(cè)振（頻率、振幅、波速）、測(cè)變形（土中、地面）的設(shè)備后，即可按設(shè)計(jì)要求分批、分遍施工夯擊。在點(diǎn)夯時(shí)，要對(duì)每一夯點(diǎn)的能量，夯擊次數(shù)，每次夯坑沉陷量、夯擊坑周?chē)恋穆∑鹆恳约奥裨O(shè)測(cè)點(diǎn)要進(jìn)行量測(cè)和記錄，并注意夯擊振動(dòng)的影響范圍和程度。點(diǎn)夯完成后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行滿(mǎn)夯。

4.4 振動(dòng)碾壓

一般的強(qiáng)夯地基處理設(shè)計(jì)最后都要求采用振動(dòng)碾壓，滿(mǎn)夯結(jié)束后進(jìn)行場(chǎng)地整平并測(cè)量其標(biāo)高（整平時(shí)考慮相應(yīng)的沉降量），最后用振動(dòng)碾壓機(jī)振動(dòng)碾壓，測(cè)量最終場(chǎng)地高程作為交工驗(yàn)收基礎(chǔ)資料。

5 施工質(zhì)量保證措施

建立健全高效的質(zhì)量保證體系和施工人員樹(shù)立高度的質(zhì)量意識(shí)是工程項(xiàng)目質(zhì)量保證的首要措施。

“水”對(duì)強(qiáng)夯法處理地基工程質(zhì)量有著舉足輕重的關(guān)系，施工時(shí)必須對(duì)此有足夠的認(rèn)識(shí)，采取切實(shí)有效地措施控制地基土含水量在合理的范圍內(nèi)施工。對(duì)我國(guó)南方地下水位較高、多降雨地區(qū)，認(rèn)真重視施工排水工作，盡量降低地基土的含水量；對(duì)于北方地下水位偏低、少降雨地區(qū)，在地基土含水量偏低時(shí)可考慮向夯坑中加注適量水分，保持地基土接近最佳含水量以取得理想的地基處理效果。

強(qiáng)夯法處理地基施工機(jī)械中的夯錘對(duì)工程質(zhì)量的影響比較顯著，施工中夯錘的有關(guān)參數(shù)應(yīng)與試夯時(shí)選定夯錘參數(shù)相一致；技術(shù)人員在開(kāi)夯前應(yīng)檢查夯錘參數(shù)、落距是否正確，以確保單位夯擊能符合設(shè)計(jì)要求。

測(cè)量人員必須精心測(cè)量記錄每坑每擊的夯沉量和每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，發(fā)現(xiàn)夯錘傾斜時(shí)應(yīng)將夯坑底部填平后繼續(xù)夯擊。測(cè)量應(yīng)在儀器精平和水準(zhǔn)塔尺垂直狀態(tài)下進(jìn)行，確保施工過(guò)程滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

強(qiáng)夯定位放線(xiàn)偏差，控制點(diǎn)允許位移±20mm夯點(diǎn)定位允許偏差為±50mm：夯擊時(shí)，夯擊點(diǎn)中心位移偏差應(yīng)小于150mm。在每遍點(diǎn)夯施工過(guò)程中及結(jié)束后，質(zhì)檢人員進(jìn)行嚴(yán)格認(rèn)真地檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并杜絕少擊漏夯現(xiàn)象。

夯擊施工過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)、監(jiān)理聯(lián)系，共同商討處理，嚴(yán)禁擅自改變施工參數(shù)。

施工記錄應(yīng)詳實(shí)齊全，以備日后查閱。施工后，綜合分析測(cè)量記錄，然后做出初步的評(píng)價(jià)，并進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)配合業(yè)主組織專(zhuān)業(yè)部門(mén)進(jìn)行荷載板試驗(yàn)，檢測(cè)路基加固的效果，檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。施工后，綜合分析測(cè)量記錄，然后做出初步的評(píng)價(jià)，并進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)配合業(yè)主組織專(zhuān)業(yè)部門(mén)進(jìn)行荷載板試驗(yàn)，檢測(cè)路基加固的效果，檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

6 強(qiáng)夯震動(dòng)對(duì)周?chē)ㄖ锏奈：?/p>

強(qiáng)夯施工引起的地面振動(dòng)主要是垂直向加速度比較大，加速度隨著與夯點(diǎn)距離的增加而迅速減少，因此理論上講強(qiáng)夯施工與周?chē)?gòu)筑物距離越遠(yuǎn)越安全。

為了減小強(qiáng)夯施工對(duì)周邊建構(gòu)筑物的影響，一般采取在夯區(qū)周?chē)O(shè)置一定深度的隔振溝（隔振溝具體的斷面尺寸應(yīng)參照單擊夯能、場(chǎng)區(qū)地下水位等確定，原則上深度不小于3m）；高地下水位和高含水量時(shí)應(yīng)在全場(chǎng)設(shè)孔隙水壓力計(jì)監(jiān)測(cè)孔隙水壓力變化情況。試驗(yàn)證明強(qiáng)夯施工影響范圍一般為10～15m（周邊為精密儀器車(chē)間和有特殊要求的除外），設(shè)置隔振溝和不設(shè)隔振溝相比強(qiáng)夯引起的地基土振動(dòng)加速度可減少一倍。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著施工技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)夯法和輔以碎石樁、塑料排水板等方法的強(qiáng)夯法處理地基被廣泛應(yīng)用，同時(shí)還出現(xiàn)了原土強(qiáng)夯和動(dòng)力置換強(qiáng)夯等工藝。強(qiáng)夯法以其施工期短、費(fèi)用低、效果明顯、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在房建工程施工中被廣泛推崇，并取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]朱才寶，強(qiáng)夯法加固軟土地基的設(shè)計(jì)與施工工藝初探[J]，安全與環(huán)境工程，2005（02）

[2]張菁皓，強(qiáng)夯加固機(jī)理及其工程應(yīng)用分析[J]，民營(yíng)科技，2009（11）[3]王方忠，關(guān)于強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)若干問(wèn)題的探討[J]，價(jià)值工程，2010（18）