南水北调某标段地基强夯试验方案.doc

南水北调中线一期工程总干渠xx段第七施工标段

基础强夯处理试验方案

中国xx水电开发总公司
南水北调xx段第七标段项目经理部

200x年5月16日

南水北调中线一期工程总干渠xx段第七施工标段
基础强夯处理试验方案
1、工程概况
南水北调中线一期工程总干渠xx段，位于xx铁路西侧，从xx北岸、xx市所辖xx县与xx县界开始，经过xx县及xx市区，最终与xx涵洞式渡槽进口相连接，全渠段总长度40322.1m，其中渠道长度39358.7m。
本标段总长5275.3m，包括2座左岸排水建筑物，4座公路交叉建筑物及渠道工程的施工
本标段桩号AY26+892.9～27+172.3长279.4m为易液化的饱和砂土，设计采用强夯处理。单击夯能3000KN.m，锤击20t，底面直径2.5m，夯点间距6.5m，落距15m，采用10击3遍，处理面积30650㎡。
桩号AY27+172.3～27+415.6和AY32+000.0～AY32+168.2长度411.5m范围为湿陷性黄土,本段黄土湿陷性设计采用强夯处理，单击夯能2000KN.m，锤击20t，底面直径2.5m，夯点间距6.5m，落距10m，采用10击3遍，处理面积18710㎡。
2、试验前的准备工作
2.1试夯目的
通过试夯检验对地基土强夯所能达到处理效果。

通过两个试夯区之间及试夯前后测试数据的对比，检验强夯效果，为施工提供技术数据,确定合理的工艺参数、夯击顺序。
2.2确定现场强夯试验区
在桩号AY26+892.9 ~ 26+942.9液化的饱和砂处理范围内选定一块平坦的区块，作为本次试验的Ⅰ号试验区位，试验区面积20×20m；桩号AY27+215.6~27+265.6段湿陷性黄土处理范围，选择本次试验的Ⅱ号试验区，试验区面积20×20m。强夯位置及试验区平面布置与Ⅰ、Ⅱ号试验区夯点布置见图。
2.3 强夯人员配置表
强夯试验单机人员配置表 表1
工种
数量

职责范围
机长
1
指挥本班全部工作
技术员
2
进行施工记录，控制高程，测量
吊车司机
2
操作吊机。
吊装工
2
挂钩，卸钩。
推土机司机
1
推平
普工
3
整平、辅助测量及其他杂工
合计
11

2.4 强夯机械试验投入的主要机械
投入的主要机械设备表 表2
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
履带起重机
50t
台
2
2
夯锤
20t
个
2
3
推土机
74kw
台
1
4
洒水汽车
5-10t
台
1
5
自卸汽车
10t
辆
1

2.5试验区整平、放样
用推土机对试验段内场地进行清基30cm并整平，自卸汽车配合挖掘机对试验区清基土方及大的石块或垃圾拣出试验区，以免影响试验效果。
测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线，标出夯点位置，并在不受强夯影响地点，设置若干个水准基点。
施工排水：根据目前的实际情况，强夯要在雨季施工，孔隙水对强夯施工影响又特别大，故施工排水比较重要，在夯击区外侧设置截水沟和集水坑，用水泵进行抽排，在前后两遍间歇时，如果遇到降雨，在雨前用彩条布将夯击区进行覆盖。

2.6原状土试验
在II号试验区位，施工图纸显示有一个地质探坑，探坑位置在桩号27+218处。通过该处探坑资料可以知道地面下各层原状土的含水量、干容重、湿陷性、压缩性、剪切性试验指标，同时可以绘制出土层深度与含水量、干密度的曲线图。同时在II号试夯区27+200附近做原状土标准贯入试验，贯入深度6m；
I号湿陷性黄土试验段内原状土取样设在26+930附近，取样深度距地面7m，同时在在处理范围内做原状土标准贯入试验，贯入深度7m。
3、强夯试验组数
本工程在桩号26+930和27+218处的两个地质勘探孔地质报告数据可以作为本次试验前的地质基础数据。试夯后分别在Ⅰ号、Ⅱ号试验区内各挖一组探坑，对夯击终止时的夯面以下5～8m深度范围内每隔1.0m分别取样进行室内试验，得出夯后的技术数据如：各层原状土的含水量、干容重、湿陷性、压缩性、剪切性试验指标，同时也可以绘制出土层深度与含水量、干密度的曲线图。然后与夯前地质数据进行比较，得出最佳强夯试验参数，上报监理工程师批准后作为强夯施工的控制参数。
4、强夯试验步骤
4.1强夯机具的选择
4.1.1夯锤的选择
根据规范规定：圆形锤印易于重合，本工程选择圆形锤；本工程夯锤直径2. 5米,选择夯锤重20吨，为铸钢材料，吊环为φ50，4φ300排气孔。
4.1.2起重机的选择
本工程拟投入50t吨履带式起重机两台，采用自动脱钩装置，起重能力大于1.5倍锤重，50t＞20t×1.5=30t，最大落距为15米。
4.1.3自动脱钩装置
50吨履带式起重机采用自动脱钩装置。拉绳一端固定在锁柄上，另一端穿过转向滑轮

固定在臂杆底部横轴上，当夯锤起吊到预定高度时，开钩绳随即拉紧，而脱钩装置开启，夯锤脱钩下落。同时可保证每次夯击落距相同。
4.2强夯施工的技术参数
强夯法加固地基要根据现场的地质情况、工程的具体要求和施工条件，根据试验选择确定有关技术参数，包括锤重、落距、夯击点布置及间距、夯击击数、夯击遍数、两遍之间的间歇时间、平均夯击能、加固范围及深度等（通过室内试验测定土的干密度、空隙比和湿陷系数。I号试夯区强夯设计采用3000KN.m，夯位于饱和液砂性土上，击能的处理深度为7m，测定相对密度大于0.75，湿陷系数小于0.015。II号试夯区强夯设计采用2000KN.m，位于轻粉质壤土上，夯击能的处理深度为6m，测定其干密度不小于1.65g/cm3、湿陷系数小于0.015；
4.2.1锤重及落距
锤重（G）和落距（h），它直接决定每一击的夯击能，影响加固效果的重要因素。本工程选定锤重20吨、落距5~15米。
4.2.2夯击点布置
本工程属大面积强夯,试验拟采用正三角形和正方形两种布置，因本工程土质为粉质壤土，强夯机夯锤直径为2.5米，从规范JSJ79-2002查得：（1）、正三角形布置：强夯地基第一遍采用间距为夯锤直径的2.5~3.5倍，应为6.5m，落距10m，以后间距逐渐缩小，落距根据沉降情况亦可逐渐减少；（2）、正方形布置（脱离规范，根据强夯施工经验和本标段地质情况）：强夯地基第一遍拟采用夯点间距5m，落距15m，以后间距逐渐缩小，落距根据沉降情况亦可逐渐减少。
4.2.3夯击击数和夯击遍数
按土体竖向压缩最大，两侧向移动最小的原则，通过单点试夯，观测夯击坑周围土体变形来确定夯击击数和夯击遍数，按规范规定，当单击夯击能小于4000KN.m时,最后两击的平均夯沉降量不大于50mm，并且夯坑周围地面不应发生过大的隆起。当夯击到每一击所产生的瞬时沉降量达到规范标准时，即认为基础已经夯实。此时的夯击数，即为最佳夯击次数。每夯击点的夯击数一般为3~10击。按规范规定，根据地质情况一般为2~3遍。

单点试夯时瞬时沉降量记录表（水准仪测量） 表3
夯击次数
夯击前记录数
夯击后记录数
高差（mm）
1

---------

N次（最佳夯击数）

50

4.2.4两遍之间的间歇时间
两遍之间的间歇时间，取决于强夯产生的孔隙水压力的消散情况。一般土质颗粒细、含水量高、透水弱、粘土层厚的，间歇时间宜加长，间歇时间一般为2~3周；对于粘土或冲积土为3周左右；前一遍夯击完成后，间歇时间达到要求后将工作面推平，进行下一遍夯击。本工程属于地下水位较低、含水量较小轻粉质壤土间歇时间拟采用2~3周时间。
4.2.5夯击能及其遍数的选择
根据设计要求和现场设备情况，以及工期要求，尽量减少夯击遍数。第一遍采用现场设备最大夯击能20t×15m=3000KN·m，以后逐渐减少。最后一遍选择最小的夯击能20t×5m=1000 KN·m，连续排夯。
夯击能的改变：夯击能的改变拟采用改变落距的办法来改变各级夯击能的大小。
强夯加固公式估算：
一般按法梅那拉氏公式估算：
h =（H／K）2／G
K——系数，一般取0.4~0.7，取值由试验确定。
G——夯锤重（t）
h——落距（m）
H——加固影响深度
h=｛7／(0.4~0.7) ｝2／20=147 m ~3.9 m

我们取其中间值h=15~4，夯击能3000 KN·m ~800 KN·m。
4.2.6强夯加固面积
按设计要求范围。处理范围超出基础外边缘线3m。

4.3强夯试验参数的确定
根据以上试验结果，夯锤重、落距、夯击点距离、夯击击数及夯击遍数、两遍之间的间歇时间、夯击能、强夯影响范围、强夯加固深度等都符合设计要求及施工规范时，并经现场监理工程师批准后，作为控制渠堤基础强夯施工的技术参数。
4.4夯击过程的监测

宇洋热线www.yu-强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外，还应有专人负责施工过程中的监测工作：
（1）宇洋热线www.yu-（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。若夯锤使用过久，往往因底面磨损而使重量减轻；落距未达设计要求的情况，在施工中也常发生。这些都将影响单击夯击能。  
（2）强夯点位偏差应小于 15cm,夯锤应保持垂直，其倾斜度应不大于30°。
（3）宇洋热线www.yu-强夯施工中夯点放线错误情况常有发生。因此，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，发现偏差或漏夯应及时纠正。
（4）宇洋热线www.yu-施工过程中应按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。
4.5夯击后土的干密度的现场试验和室内分析：
夯击过程结束后,现场钻孔试验取样并进行室内分析, 包括干密度、含水量、湿陷系数、压宿曲线、孔隙比和标贯（标准贯入试验：其设备是在钻机的钻杆下端连接标准贯入器，将质量为63.5kg的穿心锤套在钻杆上端组成的。试验时，穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm〈此时不计锤击数〉，随后按规范操作步骤将贯入器打入土层30cm的锤击数即为实测的锤击数N），以达到设计和规范要求。
5、强夯施工、质量检查和验收
强夯施工开始前，应会同监理人复核强夯点位的现场放样成果，经监理人签认后，方可开始强夯。
强夯施工步骤
（1）清理并平整场地；
（2）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；
（3）起重机就位，夯锤置于夯点位置；
（4）测量夯前锤顶高程；

（5）将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，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）重复步骤5，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；
（7）换夯点，重复步骤3至6，完成第一遍全部夯点的夯击；
（8）用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；
（9）在规定的间隔时间后，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。
强夯施工过程中，定时进行强夯点位偏移值、夯击次数、夯锤落距、每个夯点的最后两击夯沉量、夯锤倾斜度。各区强夯施工结束后7～14天，应按施工图所示或监理人的指示进行标贯和探坑检查。部点位置综合考虑随机性和代表性，监理人根据施工情况确定。
强夯基础工程全部完工后，应会同监理人按规定进行检验和验收。
6强夯施工中应注意的几个问题
（1）强夯前对起重机、滑轮组及脱钩器等全面检查，检验夯锤是否处于中心，若有偏心，应采取锤边焊钢板或增减混凝土等办法使其平衡，以免夯坑倾斜。并进行试吊、试夯，一切正常方可开始施工。
（2）夯击时落锤应保持平稳，夯位正确。如错位或坑底倾斜过大，应及时用壤土将坑底整平。
（3）强夯施工必须以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值，也可采用试夯后确定的最后两击的平均沉降量小于50mm控制。夯击深度应用水准仪测量控制。
（4）干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。强夯施工应尽量避免雨雪天进行，以防止强夯场地积水，否则土质含水量增加，土质变软，会产生挤出现象，降低强夯效果。
（5）强夯施工在冬季施工，应将冻土击碎，要清除大的冻土块。夯击能和次数应适当增加。
（6）强夯后的土体强度随夯击后间歇时间的增加而增加，一般检验强夯效果，宜在强夯之后的2～4周进行，不易在强夯结束后立即进行检验，否则，测得的强度偏低，不能反映实际效果。
（7）本工程强夯处理深度为6～7m，且其影响范围一般为10～15m，为防止因强夯施工造成损坏，公路桥桥台附近先进行堤基范围的强（重）夯，再施工桥台；倒虹吸附近在洞身
外侧回填前进行强（重）夯处理，利用倒虹吸外侧的基坑起减震作用。
7、强夯施工中的安全防护措施
（1）履带式起重机、夯锤、自动脱钩装置要保持性能良好，操作机械工要持证上岗。
（2）夯击前对起重设备、所用索具卡环等进行全面检查，并进行试吊、试夯，检查各部位受力情况，一切正常方可进行施工。每天开机前，应检查吊锤机械各部位是否正常及钢丝绳有无磨损等情况。发现问题，及时处理。
（3）对桅杆等机具应经常检查是否平稳和地面有无沉陷，桅杆底部应垫80～100mm木板。
（4）吊锤机械停稳并先对好坑位后，方可进行重夯作业。起吊夯锤，吊索要保持垂直；起吊夯锤或挂钩不得碰冲吊臂，应在适当位置挂汽车轮胎加以保护。
5）夯锤起吊后，臂杆和夯锤下15m内严禁站人，且不得在起重臂旋转半径范围内通过。非工作人员应远离夯点30m以外，现场操作人员应戴安全帽。
（6）起吊夯锤速度不应太快，不能在高空停留过久，严禁猛升猛降，以防夯锤脱落；停止作业时，不得将夯锤挂在高空。
（7）夯击过程中应随时检查坑壁有无坍塌可能，必要时采取防护措施。
（8）为减少吊臂在夯锤下落时的晃动和反弹，应在起重机的前方用推土机拉缆风绳作地锚。
（9）作业时应有专人统一指挥，起重机司机应熟悉信号。吊车司机、推土机司机都要集中精力听从起重指挥员的号令，不得盲动，夯锤起吊后，禁止任何人从吊杆下方通过。
（10）吊车司机应严格遵守安全操作规程。
（11）干燥天气进行作业，在夯击点附近应洒水降尘。起重机应设防护罩或防护网，操作司机应戴防护眼镜，以防落锤时飞石、土块击碎驾驶室玻璃伤人。

附图：1. Ⅰ、Ⅱ号试验区夯点布置图

说明：
1、夯点布置：第一遍夯点正三角形布置，用空心圆表示，第二遍夯点在第一遍夯点之间布置，用实心圆表示，第三遍满堂布置。夯实后表面进行整平处理。
2、强夯地基第一遍采用间距为夯锤直径的2.5~3.5倍，采用夯点间距6.5m，落距10m或15m。
3、夯前强夯范围内需清基，其最小厚度不小于30cm。