强夯技术在新老堤防施工中的应用.pdf

-55-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 9 期两星推荐强夯法适用于各种土壤类型，包括砂土、粉土、黏土、黄土和人工填土等。尤其对于难以通过常规方法加固的大块碎石和杂填土，强夯法表现出优秀的加固效果。在河道堤防复堤加宽加高工程中，强夯技术起到了至关重要的作用。该技术利用重力的原理，对地基进行加固，提升路基的承载力。通过实施夯实法，可以有效压实堤防道路，满足道路的使用需求和防汛要求。需要注意的是，强夯技术的操作要求严格，包括点夯、满夯等多个施工环节，需要经验丰富的施工队伍来确保工程质量和安全。相关理论基础强夯技术的工作原理强夯法是一种通过使用重锤从一定高度落下，夯击土层，使地基迅速固结，提高软弱地基承载力的方法。在强夯法的施工过程中，重锤是不可或缺的施工工具。为了提高路基的压实度，我们通常采用重锤压实法。这种方法依赖于大重量的重锤自由下落，对施工位置的土层施加强大的冲击力。这个冲击力使土层发生塑性和弹性变形，促使土粒之间的接触面积增大。换言之，通过重锤的冲击，土粒更加紧密地结合在一起，从而提高了路基的稳定性和耐久性。强夯法对处理非饱和黏性土、砂性土以及杂填土地基效果更佳。强夯技术特点加固效果显著通过强夯处理，地面的牢固性和安全性得以提高，为建筑或设施带来更加安全的保障。简言之，强夯处理可以提高地面的安全性，为施工奠定坚实的物质基础。有效加固深度对于普通的砂土、碎石土、黏性土等常见地基土质，单层 8 000KNM 高能量级强夯的有效夯实深度通常在810m 之间。而采用多层强夯处理的方式，最大的夯实深度可以达到 2454m。一般来说，普通的强夯处理深度大约在 68m 之间。影响深度计算公式为：h .式中，h 为影响深度；的范围一般为 0.50.8，软土取 0.5，黄土取 0.30.5；W 为锤重 t；H 为落距 m。施工快捷如果施工场地和工艺地质条件适宜，特别是对于粗颗粒非饱和土的强夯处理，那么施工周期将会大大缩短。投入费用少行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度强夯技术在新老堤防施工中的应用岳海涛岳海涛滨州市水利资源开发建设中心岳海涛（1982），本科，高级工程师，主要从事水利工程管理工作。中国科技信息 2024 年第 9 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-56-两星推荐强夯法加固土体的主要投入集中在强夯设备上，其他方面的费用相对较少，经济效益明显。堤防工程施工中强夯技术的实用案例工程概况本工程为河道堤防复堤加宽加高工程，设计堤顶宽 14m堤防结合路基建设工程，滨州市小清河防洪综合治理工程分洪道工程博兴南环路段，依据小清河防洪综合治理工程初步设计、博兴县区域道路专项规划进行建设，本工程主要建设内容：分洪道第一标段 28+500-34+460 段左堤防复堤工程（堤带路），设计本标段堤防长度 5.96km。堤防护坡工程一处，护砌长 540m；桥址处堤防局部处理工程 4 处。本段复堤工程按照 50 年一遇防洪设计标准，堤防工程级别为2 级，路基参照二级公路标准。采用强夯对新老堤防（路基）施工，强夯施工能使新堤防采用分层碾压施工后，尽可能消除新筑堤后堤基沉降，堤基清基后进行强夯加固，堤防填筑作业从最低处开始，按水平层次分层上土碾压，新老堤相接时，接缝应以斜面相接，坡度 1：5，断面填筑到设计高程2m，对老堤高于该高程的部分进行削堤处理后，与原堤一起进行强夯处理，尽可能消除堤防填筑后的不均匀沉降。强夯施工工艺流程设备进场、组装施工现场地坪测量施工现场进一步平整布放夯点（放线偏差 5cm）夯机就位点夯施工夯孔推平满夯施工检测验收竣工资料整理、提交。施工前期准备现场平整，清理地面土壤，进行表面松散土壤碾压，并建立了机械输送通道，疏导地表水，同时设置了施工区域的周围排水沟，以保证现场排水畅通，并避免水浸泡和积水。安全措施，在强夯工程建设前应当确定在施工区域内的地下构造物和管道的位置和高度，并做好必要的安全措施，以避免强夯工程建设对其产生影响破坏。测量位置，划定控制线、强夯场界线，标记夯点定位，并在免受强夯影响的地区，设置多个水平基准点。在施工前，须做好工艺性试夯试验，以确定强夯参数。通过对比强夯前后的测量数据，能够判断强夯成效，从而判断相应的工艺参数。施工参数确定确定机械设备强夯设备的核心组件包括夯锤、起重机和脱钩装置。在挑选夯锤时，我们需将起重设备、地基土质和加固深度纳入考量。对于起重机和脱钩装置，我们通常会选用履带式或轮胎式起重机，若地基需要加固，我们应选用大型夯锤，并制作专门的起吊三脚架，采用两台起重机协同进行夯锤的吊装作业。然后通过滑轮组将夯锤吊到设定高度，并使用脱钩装置实现自动脱落。简单来说，强夯设备的主要工作原理是通过夯锤的自由落体运动，对地基进行冲击和压实，以达到加固和稳定的效果。在强夯施工过程中，我们选用的是 25t 以上、配备自动脱钩装置的履带式起重机或其他专业设备。为了防止臂杆在落锤时发生倾覆，我们在臂杆端部设置了辅助门架或其他安全措施。根据给定的夯实要求，来决定使用多大的夯锤底面积和夯锤重量，底面呈圆形，对于不同种类的土壤，锤底面积的范围也有所不同：对于不同类型的土壤，锤底面积的要求也不同，对于黏性土、砂质土和碎石土，锤底面积需要在 36之间；而对于淤泥及淤泥质砂等，锤底面积则需要不小于6。这样的要求是为了保证在不同土壤条件下，锤底能够与土壤充分接触，达到更好的夯实效果。通气孔洞在夯锤内部均匀分布，这些气孔有助于减少夯锤着地时的应力峰值。自动脱钩装置采用了开钩法或使用副卷筒来开启钩子，这样可以确保施工过程的安全与效率。确定夯锤落距锤重按下式可以进一步表述为：影响深度=系数（单击夯击能）1/2。其中，单击夯击能是根据锤重和落距计算得出的，公式为：单击夯击能=锤重 落距。确定夯击遍数为了消除黄土地基的湿陷性，需要设计夯击遍数。根据实验结果，通常需要夯击 23 遍。在第一遍夯击时，每隔一个点跳夯，第二遍则补充第一遍的空隙，为补充前两遍夯击留下的空隙，需进行低能量满夯，使锤印彼此重叠。夯击次数的确定强夯施工中对每个夯点的夯击次数都有严格规定，这些次数是根据现场试夯的夯击次数与夯沉量关系曲线确定的，以优化强夯效果。为确保施工质量和安全，需要满足以下条件：（1）当单次夯击能量不大于 4 000kNm 时，要求最后两次夯击的平均沉降量不得超过 50mm。（2）当单次夯击能量超过 4 000kNm 时，则最后两次夯击的平均沉降量不得超过 100mm。（3）在夯击过程中，要密切关注夯坑周围地面的隆起情况，确保其不超过安全标准。（4）还需要考虑夯坑的深度，以防止因过深而导致的起锤困难问题。强夯施工中的夯击次数是根据试夯结果确定的，同时要确保施工质量和安全，防止周围地面隆起和夯坑过深等问题。每个夯击点均配备专人进行详尽的检查，并准确记录每次夯击的次数。此举旨在通过严谨的监控流程，强化施工质量的保障。夯击点的布置按照基底的平面形态，夯击点可选择梅花状或方块加以选择。同时，夯击点间的空隙也可以设定为夯锤孔径的1.22.2 倍。确定夯击遍数间隔时间在强夯施工过程中，必须等待超静孔隙水压力消散后再进行夯击，以确保施工安全和质量。黄土和黏性土地基的间隔时间差异主要取决于土质和超静孔隙水压力的消散速度。对于黄土，为了确保足够的稳定性和安全性，通常需要至少-57-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024中国科技信息 2024 年第 9 期两星推荐7天的间隔时间。而对于黏性土地基，由于其特殊的物理性质，需要更长的时间来使超静孔隙水压力完全消散，因此间隔时间应不少于 34 周。在强夯施工过程中，必须准确记录每遍夯击的次数以及每次夯击之间的时间间隔，同时，需要根据实际现场情况调整施工流程，保证各个区域之间的夯击能连续进行，防止因未达到规定的间隔时间而强行施工，这样可以有效保证强夯施工的质量和安全性，防止因不规范的施工操作导致安全事故或工程质量问题。强夯施工强夯施工过程中，按照试验结果制定的主要技术参数实施是非常重要的。这些参数包括单夯夯击能、夯击遍数以及对各个夯点的夯击频率等重要控制数值，通过严格控制这些参数，可以确保施工过程中的地表平均沉降量在一个可接受的范围内。进行了第一遍强夯时，首先采用推土机和压路机进行回填和碾压，然后计算和安排新的夯击点部位和测量现场高度。在第一次强夯一周之后，等候土中的孔隙水压除去，接着在已夯点间距之间按设计补点完成第二次夯击。对渗透性不好的细粒土壤，若有需要，应当加大夯击的数量。最后，采用极低能量的满夯方式，轻捶或低落锤多次夯实，以保证双锤印搭接不低于四分之一夯锤的长度。点夯夯击能量：2 000KNm。夯击数：每点 57 击。两遍点夯间隔时间：根据规范及现场夯击试验确定，暂按一周考虑。夯点布置及间距：采用两遍点夯施工，夯点布置间距不小于 4m4m，梅花形布置。满夯每一次都是一击的力量是 1 000KNm 的满夯，使用的是搭接夯实的方法，使得夯印能够搭接。在满夯的过程中，相邻锤印的搭接长度不得超过锤径一/3D，并且相邻的二排夯点也需要相互交叉进行。强夯施工步骤如下。（1）在强夯施工现场范围内布放夯点。按点夯夯击能每台夯机以锤重来确定锤的落距，锁定脱钩绳。（2）夯机就位，夯锤对准夯点。（3）记录锤顶的高度。（4）将夯锤提升至预设高度，在夯锤自由落体后，测量锤顶的高度，计算出夯沉量。（5）在满足最后两次夯击沉降量平均值小于或等于50mm 的前提下，持续重复步骤（2）（4），直至达到预设的夯击次数。同时确保周边土体的隆起高度不超过100mm。当选用较大的夯击能量时，应确保地面不会因冲击过大而发生过度的隆起现象，并应避免锤击过深导致起锤困难的情况发生。如果夯坑底部的倾斜度超过 30，应先将底部填平，确保其平整后再进行夯实。（6）移动至下一点开始夯击，重复（2）（5）过程，直至结束所有点的夯击施工。二次夯击之间的时间间隔，取决于土中静孔隙水压的消散时间。当确定了土壤的渗透性之后，人们就能够明确夯实的时间间隔。对渗透性不好的黏土，宜待至少 34 周后再加以夯实。但对于渗透性较好的地基土，则可连续加以夯实。在最后一个夯实中，则通过较少的功率对整个场地加以夯实。此次夯实的有效深度不应低于 3m，并且夯实的印记也应部分重叠，重叠的范围为锤底层面积的 1/31/5。质量控制现场建立质量管理体系，建立质量管理领导小组，在公司项目经理和总工程师及技术人员的领导下，在施工过程中进行技术问题和质量检查。质量控制强夯施工应按照设计要求确定夯击工作面，若未给出规定，应尽量延长相邻轴线的夯击间隔时间，特别是在土的含水量较高时，必须确保夯锤的气孔保持畅通，以确保其平稳落地，此外，每个夯点都应预先进行放线定位。每 100 个夯点按桩号划分单元，从字母 a 开始横向垂直坝轴线编号，从数字 1 开始纵向编号。例如，第一点可以标记为相应桩号加a1。夯点定位的偏差应控制在 50mm 范围内，夯完后应检查夯坑位置，如有偏差或漏夯应及时纠正。在强夯施工过程中，需记录并整理以下数据。在实施满夯操作时，要密切关注每个夯点的夯坑深度、体积以及隆起高度，确保夯实效果均匀，同时，要观察场地整体是否发生隆起或下沉，特别是邻近的建构筑物附近，以防止因夯实作业造成的不均匀沉降。在每遍夯击后，要测量场地的夯沉量，并及时补充外部填料，此外，要持续监测附近建筑物的变形情况，确保其安全。在开始满夯前，要根据设计基底标高预留足够的夯沉量，并整平场地，以确保满夯后场地标高与设计值接近。最后，要记录最后 2 击的贯入度，确保其满足设计或试夯要求。遵循这些注意事项，可以确保满夯作业的顺利进行和预期效果的实现。质量检验部分是强夯处理中非常重要的环节，直接关系到整个工程的质量和安全。因此，必须严格控制夯击点的布置，确保其满足设计要求。对于检验数量，应采用全部检验的方式，对每一个夯击点进行仔细的检查。在检验方法上，观察和尺量是最常用的两种方法，通过这两种方法可以有效地判断夯击点的布置是否符合要求。另外，满夯时需要注意夯锤的搭接长度和宽度。一般来说，搭接长度应大于 1/4 的夯锤直径，而相邻锤印的搭接宽度不得小于 300mm。对于这一部分的检验，同样需要采用全部检验的方式，通过观察和尺量来确保每个夯锤的搭接都符合要求。最后，强夯加固后的地基承载力和有效加固深度是衡量强夯处理效果的重要指标。在检验这一部分时，需要通过专业的检测方法和仪器来进行测试，确保其满足设计要求。同时，也需要对检测结果进行详细的分析和评估，以确保整个强夯处理工程的质量和安全性。这些试验都需要在特定的时间范围内进行，以确保我们能得到精确且可靠的结果，我们需要针对土质的差异选择合适的检测方法，并且要确保这些检测在规范允许的时间范围内进行，以确保检测结果的准确性和可靠性。在每 5001 000 的区域内，应从各夯实点中国科技信息 2024 年第 9 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION May.2024-58-两星推荐中选择一个点进行土样室内试验，以测定土的干密度、压缩模量和湿陷系数等参数。强夯地基处理范围、横坡的允许偏差、检验数量及检验方法应符合表 1 的规定。表 1 强夯地基处理范围、横坡的允许偏差、检验数量及检验方法表序号 检验项目允许偏差检验数量检验方法1范围不小于设计值路线纵向每 100m 抽样检验 5 处尺量2横坡0.5%沿线路纵向每 100m 抽样检验 5 个断面坡度尺量序号检验项目的允许偏差和检验数量范围：不得小于设计值。每 100m 线路，随机抽查 5 处，使用尺量进行检验。横坡：允许偏差 0.5%。每 100m 线路，随机抽查 5个断面，使用坡度尺进行检验。完善技术、质量交底管理体系和质量检测制度在施工前，专职质检人员需向操作人员进行技术质量交底，保证作业技术人员确定的品质要求、工艺、作业要求、工程技术参数等。交底内容：强夯施工参数、操作办法和技术条件，确保作业技术人员掌握重要信息。强调质量标准和实施工艺方法，为保证施工效率的强大保障。交底内容需包括相关测量依据、设计图纸、施工规程和标准，以及特定工艺和重要工序的施工管理规定。有关施工设计变更的具体内容，需作出详尽描述，以便保证作业人员掌握变动状况并进行适当调整。质量检查制度：专职质检人员需要不间断地监控施工质量，以便及时发现问题并采取纠正措施。技术负责人需进行巡回检查，每天的抽检次数不应少于 3 次，以加大质量监控力度。施工机组的技术、质量负责人应跟班管理操作，确保各项操作符合规范要求。采取以上方法，可以保证作业技术人员明确各项条件，提升施工品质。建立自检制度在夯实工程中，我们还开展了全方位的自查检查工作，形成了自查、互相检查和监理检查三个一体的质量管理体系。为保证施工品质，我们开展了中间阶段的自身品质检查。在自检方法和数量上，我们必须按照强夯施工的检测方法进行。另外，我们还采用了二级检测机制：第一由施工机组的技术质量主管进行初步的自检，确定合格后，再交付给项目部的专门质检员进行检查。在必要的情形下，项目部技术主任还会进行再次复检。为进一步提高质量，我们还采用了将自查和监理工程师监察相结合的方法，建立了双重保障体系。雨季施工措施施工中要通过各种手段掌握天气变化情况，在下雨前及时推平夯坑；并在现场合理布置排水渠道。要根据现场土质含水情况，控制好两遍间歇时间。操作人员在施工过程中，应当遵守建筑安装工人安全技术操作规程和本公司制定的相关规程，每天（开工前）要及时发动、预热后施工以保证有效工作时间。夜间施工措施在夜间施工，应当设置车前灯和场地灯光灯，其照明要确保司机对施工现场的监视与管理，同时强夯建筑后，要提高对夯击贯入度观测记录的质量。因为夜间建筑施工的特点，在进行夜间建筑施工之前，对所有设施和索具进行全面检验。每次夜班完成后，将在白天安排人员对夯机和索具等进行检测，以保证百分之一百的质量完好率。保障夜班职工的充足的睡眠，应安排专门工作人员夜间值班。结语随着水利工程事业发展速度的不断提升，水利工程施工中，各种施工机械设备交叉施工作业存在一定的安全隐患，要加强安全教育，科学安排，遵守各项规章制度；在强夯施工过程中，只有有效控制工程的技术质量，优化各项技术指标，并规范施工步骤，才能提升水利工程的施工效率，降低成本，并全面提升工程的质量，从而延长其使用寿命。