局部高填方路基中强夯法的应用

　　一．强夯法简介
　　强夯法又称动力固结法，即反复将重锤提到高处使其自由下落夯击地基，利用夯锤自由下落的冲击能产生的冲击波使地基密实，从而使地基的强度提高，压缩性得到降低的方法。
　　二．强夯法设计
　　强夯处理地基的关键在于合理设计强夯技术参数，单击夯击能，夯击时间间隔，夯击点布置，夯击遍数和夯击点距等。
　　在大连营城子启动区基础实施配套工程中，部分路段冲沟发育，填方较大，且深部有泥炭质土分布，地下水位埋深0.2~5.5m。采用强夯法处理，处理范围的土层自上而下依次为：（1）人工填土，厚2.5~8.5m，主要为粉质粘土和碎石，局部为粉土，含淤泥和植物根系，由于回填时间短，土层结构松散，承载力标准为80Kpa。（2）冲洪积层，粉质粘土，厚0.7~5.8m，可塑状，承载力标准160Kpa，属于中压缩性土。（3）沼泽沉积层，泥炭质粘土，层厚1.0~8.1米，承载力标准值100Kpa（4）坡残积层，粉质粘土，厚0.6~7.4m，硬塑，承载力标准值为220Kpa。
　　地基处理要求为地基承载力标准值不小于150Kpa，地基压缩模量不小于0.9Mpa，地基有效加固深度8m，地基压实系数不小于0.95。
　　（1）确定单击夯击能：
　　根据工程对地基的具体要求，如最小地基承载力、最小地基压缩模量，最小压实度进行现场试夯，或当地经验确定有效加固深度。在缺乏现场试验资料或经验时，可按下表预估强夯法初步选定的设计参数：

　　由于本工程在有效加固深度8m区内，单击夯击能选用3000KN.m，重锤选用质量为17.5t，底面直径为2.6m的圆柱形铸铁锤或钢筋砼锤，采用落距为17.2米。
　　（2）夯击遍数及夯点布置：
　　根据地基土的性质确定夯击遍数应，土体压缩层越厚，土质颗粒越细，同时含水量较高，则需要的夯击遍数较多。一般情况下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯击一遍。前几遍为点夯，最后一遍为满夯，锤印相接。夯点布置成梅花形，点夯夯点间距根据压缩层厚度和土质条件确定。压缩层厚度大、土质差时夯点间距应加大，第一遍夯击点间距可取3～6m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。本工程采用3遍夯实，第1、2遍为点夯，夯点布置成梅花形，第三遍为满夯，锤印相接，夯击能为1000KN.m
　　（3）单点击数
　　通过现场试夯确定，按照夯击次数和夯沉降量关系曲线确定，以夯坑的压缩量最大，夯坑周围隆起量最小为确定原则。除了按照试夯得到的夯击次数和沉降量关系曲线确定外，应同时满足下列条件：
　　1）最后两击的平均夯沉量不大于7cm。
　　2）夯坑周围地面不应发生较大的隆起，一般控制为小于等于10cm。
　　3）不因夯坑过深而发生起锤困难。
　　本工程试夯得到强夯击数（N）与夯击沉降量（s）的关系曲线图如下：
　　
　　由曲线图可知从第6击开始单击夯坑沉降量就小于10cm，从第8击开始沉降量小于7cm,所以第1、2遍选择单点击数为8击，第3遍单点为2击。
　　（4）夯击遍数的时间间隔
　　两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于3～4周；一般采用的间歇时间为1～3周，对于渗透性好的地基土可连续夯击。
　　根据本工程的地质情况，确定每遍之后的孔隙水消散期为21天。
　　（5）强夯主要机具设备的要求：
　　强夯加固效果在夯击能相同的条件下与夯锤的底面尺寸密切相关，夯锤底面积小，强夯效果越好。但是如果锤底面积过小，可能楔入土中造成破坏。因此《建筑地基处理技术规范》建议，锤底静压力宜控制为25~40kpa。夯锤的选择根据施工机械的起吊能力和起吊高度配备，采用铸铁夯锤可在不加大起吊重量和起吊高度的条件下，提高夯击效果和加固深度，建议最好采用铸铁夯锤。在条件所限情况下，可在钢壳内填充砼。一般情况下夯锤重可取10～20t，其底面形式宜采用圆形，锤底面积宜按土的性质确定。为了提高夯击效果，锤底应设置若干个与顶面贯通的排气孔，气孔直径一般25~30cm。以利于夯锤着地时，坑底空气的排出和减少起夯时坑底的吸力。
　　（6）根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。
　　三．强夯法施工
　　（1）强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。对积水洼地和地表裂隙要填平夯实。施工前，查明场地内范围的地上、地下构筑物和各种地下管线的位置，采取必要的保护措施。
　　（2）强夯施工可按下列步骤进行：
　　1)清理并平整施工场地；
　　2)标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；
　　3)起重机就位，使夯锤对准夯点位置；
　　4)测量夯前锤顶高程；
　　5)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；
　　6)按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；
　　重复步骤3）至6），完成第一遍全部夯点的夯击；
　　7)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；
　　8)在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
　　本工程的主要工艺流程为：
　　场地整平——测量夯前场地高程、绘高程图、放点——第1遍点夯——夯中推平、碾压、检测——绘高程图、放点——第2遍点夯——夯中推平、碾压、检测——绘高程图——补夯——推平——第3遍满夯——推平场地——测量高程——检测——竣工验收
　　处理后在夯面可加铺一层灰土垫层以提高地基承载力。
　　（3）强夯施工过程中质量控制：
　　1)开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；
　　2)在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正；其偏差应小于5cm。
　　3)按设计要求详细纪录并检查每个夯点的夯击次数和每次夯击夯沉量。控制最后两锤的平均下沉量，第1、2遍不大于8cm，第3、4、5遍不大于5cm。
　　4)检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。
　　四．施工质量检验
　　（1）强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于低饱和度的粉土和黏性土地基可取3～4周。
　　（2）质量检验的方法，根据土性选用原位测试和室内土质试验。对于重要工程项目应增加检验项目，也可做现场大型载荷试验。
　　（3）质量检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑的重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于3处；对于复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。
　　本工程经过强夯后，对场地分别进行标准贯入实验、平板荷载实验、瑞利波检测、静立触探实验以及室内土工实验，通过实验结果表明，强夯处理后，地基承载力明显提高，压缩性减小，地基承载力标准值（230Kpa）、压缩模量（10Mpa）、压缩系数（0.95）均超过设计要求。
　　五．关于强夯法的事项说明
　　强夯开始正式大面积施工前，应根据初步确定的参数，首先在现场有代表性的地方进行试夯，与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。若不符合设计要求，应及时进行调整。在进行试夯时也可以采用不同的设计参数方案进行优选。