浅析强夯法在实际工作中的应用

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这种方法是将重锤（一般为80~400KN）提升到高处（一般为6~40M）自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。强夯法施工简便，效果显著。2003年，我们在宜昌兴山县公安局看守所-监室工程施工中对高填土下卧可液化土层地基采用强夯处理，取得良好的技术经济效果，深受建设方和有关专家们的好评。
    一、工程概况及地质条件
    宜昌兴山县公安局看守所监室、位于兴山县新县城古夫镇北侧古洞口小区，南与电业公司住宅楼毗邻。建筑面积2800平方米，基础全部坐落在高填土上，填土厚度3M-6M。填筑材料为碎石，砂，卵石和少量崩坡积含碎石粉质粘土等。由于该工程位于6度地震区的高填土上，并且下卧可液化土层，必须对地基进行加固处理。
    二、确定地基处理方案
    根据该工程的地质条件，我们进行了多个方案比较：
    1、沉管灌注桩基础，采用桩基技术可保证，但基础不仅耗费大量建筑材料，而且工期长，工程造价高。另外不可预见的打桩时会遇大的石块，这样施工就更难了。很难保证施工中桩的质量。
    2、挖孔桩：考虑到该地基填土厚度只有3M-6M，加之拟建建筑物只有二~三层，荷载小，所以采用人工挖孔桩。既不能满足挖孔桩构造要求，又增加了造价，延长了工期，这样的方案不可取。
    3、强夯法：地基加固效果显著，使用设备简单，施工方便，速度快，投资省，既可提高地基的承载力，又能增强抗液化稳定性。
    经上述方案对比研究后，确定采用强夯法对地基加固，然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。
    三、强夯法施工
    （一）强夯设备
    采用15T履带式起重机作为提升机具。夯锤重120KN，以20MM厚的钢板为底，底面积1.8×1.8M，外包高0.96M。厚10MM钢板，内设多层锚固钢筋并满浇C28混凝土，锤底到锤面埋有5根ф100MM的通气管，以降低夯击的气垫作用，锤顶采刚性吊环，使用吊钩得以迅速而方便的挂上。自动脱钩装置由船用脱钩装置改变而来，开钩拉绳一端系在脱钩装置的把柄上，另一端穿过焊在吊车大钩侧板上的转向滑轮，然后固定在吊车起重臂底部的轴上，当夯锤起吊到预定高度时，开钩拉绳即张紧而拉开脱钩装置的锁卡，使夯锤脱钩下落。
    （二）参数试验
    根据经验公式H＝a M·h/10 ，取a为0.7，（a根据土质情况选定），选定锤重M为100KN，落距h为10M，单击夯击能为1000KN·M。为判定强夯效果并确定夯击参数，在现场进行了强夯试验，将施工场地划分为2个试夯区，每试区6个试夯点，详细记录每击的地基下沉量及地面变异，每连击2次后进行静力触探，记录各层地基承载力提高情况，各试点夯击完成后进行钻探及静力触探，取得夯击后的有关数据。
    （三）施工概况
    1、夯击参数和夯点布置。依照试验所得数据，确定施工中每个夯击点夯击8次，夯击3遍，前2遍夯击点按上部结构的墙柱位置进行布置，尽量使夯击坑成为基础的基坑，夯击点中距为6、4.5、3.3 M，后一遍落距为3M，每点夯击4次进行“搭夯”。
    2、施工准备。对施工现场做好三通一平后，按照夯点平面，布置图进行定位放线，准确标出夯点的位置，并设置了四个水准点，以便施工中测量夯击沉降量，拟定夯击施工顺序。
    3、施工操作。施工按拟定的夯击顺序逐点进行。每点夯击程序为：起重机就位→夯锤对准夯点位置→将夯锤起吊至预定高度→拉开脱钩装置锁卡夯锤自由落下，这样循环多次，直至完成夯击次数，夯击时注意保持落锤平稳，夯位准确，当夯锤气孔被土堵塞时，及时进行清理，以免影响夯击效果。前两遍全部夯击完毕后，用推土机将周围的土填平夯坑，再进行低能级搭夯，将场地表层松土夯实。施工中，为防止吊车臂杆在较大仰角时因突然释重而后倾，在臂杆顶端加了两根钢绳系在停放前面的推土机上，行动也比较方便。
    4、质量与效果检验。施工中现场监测人员着重检测夯点位置、锤重、落距夯击击数、每击沉降量等关键项目，并详细记录每点的夯击情况。夯击完成后，对地表面的下沉量作了测定，并进行静力触探，旁压试验，标准贯入试验，确定加固后地基承载力和抗液化性能。
    四、强夯效果
    据观测，强夯后地基平均下沉0.55M，夯击点周围没有隆起现象，在夯击截面2M范围内，标高都有下降。通过现场测试，地基承载力提高1-2倍，有效影响深度达7M左右，改善了地基的抗液化性能。经比较，采用强夯法比桩基节省投资15余万元，比人工挖孔桩节约投资18余万元，基础施工速度明显加快。质量效果甚佳，深受建设单位好评。