强夯加固软土地基施工工法.doc

强夯加固软土地基施工工法
一、概述
湖北西塞山电厂二期铁路工程DK0+260-DK0+700段为饱和淤泥质土和粘性土，设计采用强夯置换解决该处软基。由于软基含水量大，压缩模量小，承载能力差，在荷载作用下易产生滑动或固结沉降变形，对工程具有很大的质量隐患。强夯置换在对土体进行置换、挤密的同时,又为强夯作用形成竖向排水通道,而强夯反过来亦增强碎石桩的上部加固效果等,彼此相辅相成,取得了较为抱负的效果。
二、工法特点
强夯法是应用功能转换的原理达成加固地基的目的。具体地说，它是运用起重设备将几十吨(一般8—40t)重锤，从几十米(一般6—40m)高处自由落下，给土以强烈的冲击和振动。地基土在强大的冲击能的作用下，土体强制压缩或振密；土体局部液化，夯点周边产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水逸出，经时效压密，使土体重新固结，从而提高了土的承载力，减少其压缩性。强夯置换桩是采用强夯技术制导致粗而短的“矮胖”形碎石桩 , 使之与桩间土形成复合地基,从而提高地基的强度和刚度。强夯置换桩的桩体是以强夯机具和工艺造孔,并夯填碎石而形成,无胶结强度,刚度与膨胀系数介于土与柔性桩之间。桩体能承受和传递压力,不能承受拉力和传递摩擦力,需在限制条件下方能成桩。其在起加固作用时,饱和粘性土中以置换为主,排水固结为次,通过对桩间土的挤压和碎石桩的排水作用,使桩间土的土质得以改善。
三、 设计简介
1、强夯置换墩长度
强夯置换墩的长度由地质条件决定，根据场地地质情况，强夯置换墩置换深度应穿透淤泥层，到达较硬土层上，并不小于7.0米。
2、 单击夯击能
强夯置换墩的单击夯击能根据现场试夯拟定，根据置换墩的加固深度、场地地质条件及机械等，置换墩施工用夯锤直径2米，选取单击夯击能为3000kN.m；满夯施工用夯锤直径2～2.4米，选取单击夯击能为1000kN.m。
3、墩体材料
墩体材料采用级配良好的块石和碎石等坚硬粗颗粒材料，粒径大于30cm的颗粒含量不宜超过全重的30%，且最大粒径不得大于100cm。
4、 夯击次数
夯点的夯击次数应通过现场试夯拟定，且应同时满足下列条件：
①墩底穿透软弱土层，且达成设计墩长；
②累计夯沉量达成设计长度的2.0倍；
③最后两击的平均夯沉量不大于50mm。
本工程置换墩单点夯击采用24-30击，最终通过试夯拟定夯击次数。
5、夯点布置
置换墩夯点按3.5×3.5米正方形布置，满夯施工每锤搭接0.3m。
6、 夯击遍数
夯击遍数初步采用5遍。第一遍按跳格进行，第二遍完毕所有夯点，对夯点沉降量大的点，根据情况再进行第三遍补点夯击，点夯完毕后再进行2遍满夯。每点2击，夯印搭接30cm左右。施工条件许可，应尽量延长每遍夯击之间的间隔时间。
7、 强夯置换范围
强夯置换范围应大于路基填土的范围，每边超过解决深度的1/2，不小于3.0米。
为保证既有线路的安全，应在二期工程距离既有线17米范围内设立缓冲地带，不进行强夯施工，该范围属于既有线原便道和反压护道的范围，没有股道，可以不进行强夯解决。施工时，应避免对既有线的干扰，保证既有行车安全，夯实区域划定安全警戒线，专人指挥作业，距离既有线较近时区域，列车通过时停止夯击作业。
8、 垫层设计
墩顶铺设一层厚度不小于50cm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于10cm。
四、施工布置及规划
1、 重要设备
计划进场2台夯机，夯锤20-25t，采用50t履带式起重机起吊，另配备挖机、装载机各2台，负责平整场地、转运和填筑石渣。
2、 工班组成
分2个工班，每台夯机1个工班，组成人员如下：
名称
指挥警戒人员
起重机
司机
挖掘机
司机
装载机
司机
挂绳人员
检查记录人员
备用人员
人数（名）
1
1
1
1
1
1
1
合计（名）
7
3、 进度计划
计划一个月内完毕施工，根据现场试夯后再具体调整机械设备数量。
五、强夯置换施工
强夯置换施工前，根据初步拟定的强夯参数，在施工现场选取具有代表性的一个或几个区域进行试夯或实验性施工，以便拟定强夯施工参数。
1、清理平整场地
施工前应查明地下各种管线的位置及标高，根据强夯置换的范围及置换影响的深度，预估也许产生的危害，采用必要的措施。此外要对既有铁路设计观测桩，施工中要加强监测。
施工场地位于游贾湖内，湖水高程为17.00～17.50米，湖底高程约为15.60米，为保证施工时吊机等施工机械和操作人员的安全及强夯置换的工程质量，应一方面运用场地内电厂场平施工运来的石渣平整填筑操作平台，平台高程严格控制在19.00-19.50米之间。
用石渣填筑作业操作平台时，应将挤出的淤泥清理干净，运走。
2、标出第一遍的夯点位置，并测量场地标高。
测量放线定出强夯点位置，用白灰或小木桩标记布点，并测量记录场地的高程。
3、强夯置换墩施工
吊车定位，夯锤对中，置于夯点位置，按设计夯能进行夯击，且按照从内到外夯击施工，夯击过程中记录每击相应的夯沉量，并拟定累计夯沉量；移锤、填料，运用装载机辅以人工向夯坑中填石渣，其填筑高度与周边填筑高度一致，记录填料数量；第一遍跳格进行，每夯点分4～5阵进行，每阵6击左右，如夯坑过深，提锤困难时，应向坑内填石继续夯击，直到满足收锤标准为止。
第二遍完毕所有夯点，第三遍对夯沉量大的点进行补夯。
点夯完毕后，将地面推平再作2遍满夯，每点2击，夯印搭接30cm左右。
在施工时，夯点周边若有软土挤出影响施工时，应及时清理并铺垫石渣。
4、 施工要点
夯击时，每一次夯击的夯锤提高高度均必须达成设计高度，当夯锤接近预定高度时，稍停一下，使夯锤停止摆动，然后继续提高，直至脱钩落下。施工时随时检查落锤是否平稳，如夯锤倾斜落在夯坑中，且其倾角超过30°时，立即将夯坑填平，然后进行下一次夯击。当夯点的夯击次数较多时，必须控制每一次夯击的锤印重叠，其偏差控制在10cm以内。当第一遍夯完后，用石渣将夯坑填平，再进行下一遍夯击，直到将计划的夯击遍数夯完为止。最后一遍为满夯。
当出现以下情况时，应停止夯击：⑴夯坑周边出现明显隆起；⑵后一击夯沉量大于前一夯沉量；⑶单点夯击次数达成设计规定的次数，且最后二击平均夯沉量≤5cm时，停止夯击；若其中一项达不到规定，及时告知监理工程师并解决至满足各项规定为止。
强夯置换加固施工工艺见下图

场地清理
累计夯沉量达成设计规定
主 夯
测量放点
填石渣
推土机整平
夯坑整平
副 夯
测量夯沉量
① 累计夯击数不少于实验击数
②最后两击夯沉量＜5cm
满夯4遍
检查评估
是
任一条不满足

夯坑整平
下一段落
夯坑整平
强夯置换加固施工工艺流程图

5、注意事项：强夯施工时，严格按有关的安全措施进行施工，保证施工安全。正式施工前，施工负责人进行安全技术交底，施工人员要分工明确，并严格按有关工种的安全操作规程进行。吊车不得超负荷，驾驶室的挡风玻璃增设防护网。强夯施工中集中统一指挥，起重指挥人员的指挥信号要明确，司机严格按信号操作，施工现场周边必须要有明显的隔离标志。从起重机提高到夯锤下落的整个过程中，现场人员必须头戴安全帽，且离开夯点至少10米，严禁在吊车的正前方或吊臂下站立。
6、 铺设垫层
夯击完毕后，机械整平碾压密实，顶面填筑石渣垫层。
六、质量检查
1、强夯置换墩的质量控制应贯穿施工的全过程，并坚持全过程的施工监测。重点检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计规定期应补夯或采用其它有效措施。
施工监测要点：强夯施工除了严格遵照施工环节进行外，施工中还安排专人负责施工过程中的监测工作。开夯前检查夯锤重和落距，以保证单击夯击能量符合设计规定。强夯施工中在每遍夯击前，对夯击点放线复核，夯击完毕后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯要及时纠正。施工过程中按设计规定检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。在施工过程中对各项参数和施工情况进行记录。
2、强夯置换墩完毕28天后，除采用单墩载荷实验外，应采用有效手段查明置换墩着底情况，现场可根据情况可选用钻探法检测。置换墩单墩承载力和复合地基承载力不小于设计规定。
3、强夯置换地基荷载实验检查和置换墩着底情况检查数量均不小于墩点数的1%，且不应少于3点。