强夯法施工的.ppt

路基路基强夯施工技夯施工技术 强夯技夯技术交底交底1.主主要要 内内 容容1 1 1 1 加固机理加固机理 3 3 施工方法施工方法 4 4 质量量检验2 工程工程实例例2.强夯是法国夯是法国MenardMenard技技术公司于公司于19691969年首年首创的一的一种地基加固方法，我国于种地基加固方法，我国于19781978年首次由交通部一航年首次由交通部一航局科研所及其局科研所及其协作作单位在天津新港三号公路位在天津新港三号公路进行了行了强夯法夯法试验研究。它通研究。它通过一般一般8 830t30t的重的重锤(最重可最重可达达200t)200t)和和8 820m20m的落距的落距(最高可达最高可达40m)40m)，对地基土地基土施加很大的冲施加很大的冲击能，提高地基土的能，提高地基土的强度、降低土的度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件等。性、改善砂土的抗液化条件等。概述概述3.等等等等 强夯法适用土夯法适用土层碎石土碎石土砂土砂土 低低饱和和度的粉度的粉土与粘土与粘性土性土湿陷性湿陷性黄土黄土 杂、素、素填土填土 对对于高于高于高于高饱饱和度的可采和度的可采和度的可采和度的可采用用用用强强夯置夯置夯置夯置换换法法法法概述概述4.建筑地基建筑地基处理技理技术规范范(JGJ79-2002)(JGJ79-2002)规定定 概述概述 强夯法适用于夯法适用于处理碎石理碎石土、砂土、低土、砂土、低饱和度的粉土和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素与粘性土、湿陷性黄土、素填土和填土和杂填土等地基。填土等地基。强夯夯置置换法适用于高法适用于高饱和度的粉和度的粉土与土与软塑流塑的粘性土等塑流塑的粘性土等地基上地基上对变形控制要求不形控制要求不严的工程。的工程。强夯置夯置换法在法在设计前必前必须通通过现场试验确定其确定其适用性和适用性和处理效果。理效果。5.概述概述强夯法的夯法的优点点加固效果好加固效果好使用使用经济施工施工简单强夯法加夯法加袋装砂井袋装砂井 软粘土地基的粘土地基的综合治理合治理6.概述概述国内国内发展展阶段段自引进到80年代初，约8年。本阶段工程应用强夯能级比较小，一般仅为1000kN*m，处理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。80年代初到90年代初。本阶段兴建国家重点工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷性，国家化工部组织开发了6250kN*m能级强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。90年代初到2002年，本阶段以兴建国家重点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发了8000kN*m能级强夯，使强夯消除黄土湿陷性的深度达到15m。2002年底至今，强夯工程最高应用能级已经达到10000kN*m。为了更进一步扩大强夯的应用范围，在强夯技术的基础上，还形成了强夯置换和柱锤冲扩等新技术。7.概述概述 以以处理理饱和和软土土为目目的的低低能能级强夯夯技技术三个三个研究研究方向方向 强夯夯与与其其他他地地基基处理理技技术优势互互补，发展成展成为组合式地基合式地基处理技理技术。以以处理理高高填填土土和和深深厚厚湿湿陷陷性性黄黄土土，以以及及消消除除湿湿陷陷为目目的的的的高高能能级强夯夯技技术；8.施工方法施工方法 质量量检验加固机理加固机理工程工程实例例 9.夯夯锤地面地面挤压土体土体隆起隆起夯夯击能能冲冲击力力冲冲击波波冲切上部冲切上部土体土体结构破坏构破坏形成夯坑形成夯坑挤压周周围土体土体1 加固机理10.1 加固机理某工程某工程测得的得的单点夯夯坑夯沉量及点夯夯坑夯沉量及周周围地表隆起情况地表隆起情况 11.1 加固机理对非饱和土地基压密过程基本上同实验室中的击实实验相同，挤密振密效果明显。对饱和无粘性土地基土体可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相同。对饱和粘性土地基产生超孔压，并且逐渐消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。12.三三种种加加固固机机理理 动力力密密实加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小土孔隙，提高强度 超孔隙水压力消散，土体固结 分为整式置换和桩式置换 加密、碎石墩置换、排水的组合 处理细颗粒饱和土 局部产生裂缝，增加排水通道 1 加固机理动力力固固结动力力置置换13.动力力固固结 巨大的冲巨大的冲击能量在土中能量在土中产生很生很大的大的应力波，破坏了土体原有的力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部构，使土体局部发生液化并生液化并产生生许多裂隙，增加了排水通道，多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固力消散后，土体固结。由于。由于软土的触土的触变性，性，强度得到提高。度得到提高。1 加固机理14.1 加固机理Menard首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱和土是可压缩的新机理。1.饱和土的压缩性：进行强夯时，气体体积压 缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。2.产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相 应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。继 续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。3.渗透性变化：超孔压大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂 隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排 出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。4.触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达 到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压 的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。15.1 加固机理夯夯击三遍的情况三遍的情况 从左图可以看出，每夯击一遍时，体积变化有所减少，而地基承载力有所增长，但体积的变化和承载力的提高，并不是遵照夯击能的算术级数规律增加的。16.1 加固机理静力固静力固结理理论与与动力固力固结理理论的模型比的模型比较a)a)静力固静力固结理理论模型模型 b)b)动力固力固结理理论模型模型静力固结理论(图a)动力固结理论(图b)不可压缩的液体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的弹簧刚度是常数活塞无摩阻力含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的弹簧刚度为变数活塞有摩阻力17.2 工程实例三淅高速三淅高速TJ08TJ08标新新积黄土地基黄土地基强夯夯处理理 工程概况工程概况 三淅高速灵三淅高速灵卢段段TJ08TJ08标是河南省的重点在建是河南省的重点在建项目。目。它的修建保它的修建保证了了卢氏氏县的的经济发展，也使的河南省展，也使的河南省县县通高速的通高速的设计规划得以划得以实现。我。我标段有段有3 3段新段新积黄土地，黄土地，设计要求要求强夯施工。夯施工。设计要求要求经强夯法加固原地面，使原地面地基承夯法加固原地面，使原地面地基承载力达到要求，开始路基填筑。保力达到要求，开始路基填筑。保证了路基施工的了路基施工的质量。量。18.2 工程实例夯夯击点的布置点的布置夯夯击点的布置点的布置根据基底平面形状等等边三角形三角形等腰三角形等腰三角形正方形正方形应考虑施工时吊机的行走通道 强夯置换墩位布置 等等边三角形三角形正方形正方形独立基础或条形基础根据基根据基础形式布置形式布置处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计深度的1/22/3，并不宜小于3m。19.2 工程实例夯夯击点的布置点的布置夯夯击点的点的间距距确定原则：一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。1.强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。2.对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。3.强夯置换墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的23倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.52.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。20.2 工程实例夯夯击击数和遍数数和遍数夯夯击击数数 国内确定夯国内确定夯击击数的方法有所数的方法有所不同：有的以孔隙水不同：有的以孔隙水压力达到液化力达到液化压力力为准准则；有的以最后一；有的以最后一击的夯的夯沉量达某一数沉量达某一数值为限限值；也有的以；也有的以上、下二上、下二击所所产生的沉降差小于某生的沉降差小于某一数一数值为标准。准。总之，各夯之，各夯击点的点的夯夯击数，数，应使土体使土体竖向向压缩最大，最大，而而侧向位移最小向位移最小为原原则，一般，一般为4 41010击。21.2 工程实例夯夯击击数和遍数数和遍数夯夯击遍遍数数 夯夯击遍数遍数应根据地基土的性根据地基土的性质确定，可采用点夯确定，可采用点夯2 23 3遍，遍，对于渗于渗透性透性较差的差的细颗粒土，必要粒土，必要时夯夯击遍数可适当增加。最后再以低能量遍数可适当增加。最后再以低能量满夯夯2 2遍，遍，满夯夯还可采用可采用轻锤或低落或低落距距锤多次夯多次夯击，锤印搭接。印搭接。22.2 工程实例间歇歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间 砂性土消散快消散快间歇歇时间很短很短连续夯夯粘性土消散慢消散慢孔孔压叠加叠加间歇歇时间长设置袋装砂井置袋装砂井加速消散加速消散缩短短间歇歇时间23.2 工程实例现场测试设计地面地面及及深深层变形形目的：目的：1.1.了解地表隆起的影响范了解地表隆起的影响范围及及垫层的密的密实度度变化；化；2.2.研究夯研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯点最佳夯击能量；能量；3.3.确定确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究以研究强夯的加固效果。夯的加固效果。手段：手段：地面沉降地面沉降观测、深、深层沉降沉降观测和水平和水平位移位移观测。24.2 工程实例现场测试设计地面地面及及深深层变形形夯夯击次数次数(或夯或夯击能能)与夯坑体与夯坑体积和隆起体和隆起体积关关系曲系曲线 阴影面积为有效压实体积，越大表示效果越好。25.施工方法施工方法 质量量检验加固机理加固机理工程工程实例例 26.3 施工方法施工机械施工机械西欧国家西欧国家大吨位的履大吨位的履带式起重机式起重机 稳定性好，行定性好，行走方便走方便 日本日本轮胎式起重机胎式起重机 国外国外还制造了三足架和制造了三足架和轮胎式胎式强夯机，用于夯机，用于起吊起吊40t40t夯夯锤，落距可达，落距可达40m 40m 国外所用履国外所用履带吊都是大吨位的吊机，通常在吊都是大吨位的吊机，通常在100t100t以上以上27.3 施工方法施工机械施工机械我国只具我国只具备小吨位起重机的施工条件，只能小吨位起重机的施工条件，只能使用滑使用滑轮组起吊夯起吊夯锤，利用自，利用自动脱脱钩装置装置 强夯脱夯脱钩装置装置图 1-1-吊吊钩 2-2-锁卡卡焊合件合件 3 3、6-6-螺栓螺栓 4-4-开口开口销 5-5-架架板板 7-7-垫圈圈 8-8-止止动板板 9-9-销轴 10-10-螺母螺母 11-11-鼓形鼓形轮 12-12-护板板 28.3 施工方法施工步施工步骤 强夯法施工的步夯法施工的步骤：1)1)清理并平整施工清理并平整施工场地；地；2)2)铺设垫层，使在地表形成硬，使在地表形成硬层，用以支承起，用以支承起重重设备，确保机械通行和施工。同，确保机械通行和施工。同时可加大地下水可加大地下水和表和表层面的距离，防止夯面的距离，防止夯击的效率降低的效率降低;3)3)标出第一遍夯出第一遍夯击点的位置，并点的位置，并测量量场地高程；地高程；4)4)起重机就位，使夯起重机就位，使夯锤对准夯点位置；准夯点位置；5)5)测量夯前量夯前锤顶标高；高；29.3 施工方法施工步施工步骤 6)6)将夯将夯锤起吊到起吊到预定高度，待夯定高度，待夯锤脱脱钩自由下自由下落后放下吊落后放下吊钩，测量量锤顶高程；高程；若若发现因坑底因坑底倾斜斜而造成夯而造成夯锤歪斜歪斜时，应及及时将坑底整平；将坑底整平；7)7)重复步重复步骤6)6)，按，按设计规定的夯定的夯击次数及控制次数及控制标准，完成一个夯点的夯准，完成一个夯点的夯击；8)8)换夯点，重复步夯点，重复步骤4)4)7)7)，完成第一遍全部，完成第一遍全部夯点的夯夯点的夯击；9)9)用推土机将夯坑填平，并用推土机将夯坑填平，并测量量场地高程；地高程；10)10)在在规定的定的间隔隔时间后，按上述步后，按上述步骤逐次完成逐次完成全部夯全部夯击遍数，最后用低能量遍数，最后用低能量满夯，将夯，将场地表地表层土土夯夯实，并，并测量夯后量夯后场地高程。地高程。30.3 施工方法施工步施工步骤 强夯置夯置换法施工的步法施工的步骤：1.1.清理并平整施工清理并平整施工场地，当表土松地，当表土松软时可可铺设一一层厚度厚度为1.01.02.0m2.0m的砂石施工的砂石施工垫层；2.2.标出夯点位置，并出夯点位置，并测量量场地高程；地高程；3.3.起重机就位，夯起重机就位，夯锤置于夯点位置；置于夯点位置；4.4.测量夯前量夯前锤顶高程；高程；5.5.夯夯击并逐并逐击记录夯坑深度。当夯坑夯坑深度。当夯坑过深而深而发生起生起锤困困难时停夯，向坑内填料直至与坑停夯，向坑内填料直至与坑顶平，平，记录填料数量，如此重复直至填料数量，如此重复直至满足足规定的夯定的夯击次数及次数及控制控制标准完成一个墩体的夯准完成一个墩体的夯击；31.3 施工方法施工步施工步骤 6.6.按由内向外，隔行跳打原按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的完成全部夯点的施工；施工；7.7.推平推平场地，用低能量地，用低能量满夯，将夯，将场地表地表层松土松土夯夯实，并，并测量夯后量夯后场地高程；地高程；8.8.铺设垫层，并分，并分层碾碾压密密实。32.施工方法施工方法 质量量检验加固机理加固机理工程工程实例例 33.4 质量检验 强夯施工夯施工结束后束后应间隔一定隔一定时间方能方能对地基加地基加固固质量量进行行检验，对碎石土和砂土地基，其碎石土和砂土地基，其间隔隔时间可取可取7 714d14d；对粉土和粘性土地基可取粉土和粘性土地基可取141428d28d。强夯置夯置换地基的地基的间隔隔时间可取可取28d28d。强夯夯处理后的地基竣工理后的地基竣工验收收时，承，承载力力检验应采用采用原位原位测试和室内土工和室内土工试验；强夯置夯置换后的地基，后的地基，承承载力力检验除除应采用采用单墩墩载荷荷试验检验外，尚外，尚应采采用用动力触探等有效手段力触探等有效手段查明置明置换墩着底情况及承墩着底情况及承载力与密度随深度的力与密度随深度的变化，化，对饱和粉土地基允和粉土地基允许采用采用单墩复合地基墩复合地基载荷荷试验代替代替单墩墩载荷荷试验。34.4 质量检验 竣工竣工验收承收承载力力检验的数量，的数量，应根据根据场地复地复杂程度和建筑物的重要性确定，程度和建筑物的重要性确定，对于于简单场地上的一地上的一般建筑物，每个建筑地基的般建筑物，每个建筑地基的载荷荷试验检验点点不不应少少于于3 3点点；对于复于复杂场地或重要建筑地基地或重要建筑地基应增加增加检验点点数。数。强夯置夯置换地基地基载荷荷试验检验和置和置换墩着底情况墩着底情况检验数量均不数量均不应少于墩点数的少于墩点数的1 1，且不，且不应少于少于3 3点点。检测点位置可分点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯布置在夯坑内、夯坑外和夯击区区边缘。检验深度深度应不小于不小于设计处理的深度。理的深度。35.36.