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浅谈强夯法在地基处理中的质量控制

【摘 要】为了提高地基承载力和降低土层压缩性,可以采取强夯法处理湿陷性黄土地基的方法。该方法施工方便、快速有效、节约投资,根据夯击类型不同,强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。因此,此方法是我国目前最为常用和最为经济的深层地基处理方法之一。在处理湿陷性黄土地基之中应根据实际情况分析影响因素,确定合适设备,制定切实可行的施工方案,从而达到质量要求，确保建筑整体的稳定性。

【关键词】强夯 强夯法湿陷性黄土地基 影响因素 施工工艺 质量控制

1、项目概况
临汾至吉县高速公路是青岛至兰州线山西境内的组成部分。按双向4车道高速公路技术标准建设。本项目被山西省交通厅列为山西省公路勘察设计典型示范工程。全线处于山区，填方较多，地基处理尤为关键。沿线湿陷性黄土不良地质分布范围大，占全线总长的很大比例，路基需大面积特殊处理。区内分部的第四系上新更统马兰组（Q3m）黄土，主要由粉土、低液限黏土和粉质黏土组成，土质较为疏松，大孔和虫孔发育，具有垂直节理，具有湿陷性，一般其地层构造自上而下依次为0.2—0.5m厚的耕土层;交替分布的风积黄土和残积古土壤。黄土的承载力标准值一般在160—180kPa,故土壤的承载力标准值一般在180—200kP。黄土和古土壤均具有湿陷性,场地多为Ⅱ级(中等)或Ⅲ级(严重)自重湿陷性场地。各层土的含水量W一般在12~24%,饱和度小于65%，平均含水量在16%~18%之间变化，地表下80m以内无地下水。因此对于桥头路基过渡段、挡土墙高度大于6m时，为了消除地基的湿陷性,强夯法则是最常用的软土地基处理方法之一。
2、一般规定  #kUm$L  
1iy<b:RK  2.1强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。
 2.2强夯施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验段，进行试夯或试验性施工。实验段的数量应根据实际情况而定 。
3、设计要求
3.1强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表预估。 
单击夯击能 (KN·m) 有效加固深度（m）
碎石土、砂土等 粉土、黏性土、湿陷性黄土等
（单击夯击能=锤重*锤落距）
1000 5.0～6.0 4.0～5.0； 
3000 7.0～8.0 6.0～7.0；
 注：强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。
3.2 强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000KN·m；细颗粒土可取1500～4000KN·m。
3.3 夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：
A.最后两击的平均夯沉量不大于50mm。
B. 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。 
C. 不因夯坑过深而发生起锤困难。 
3.4 夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。在本标段则选用强夯4遍施工方法，对第一遍夯击点依次完成为第一遍强夯施工，在第一遍强夯完成后，用推土机将场地推平，压路机碾压两遍后进行测量布置夯击点位置并测量。第二、三次按设计已夯点间隙中间，依次补点夯击，最后一遍采用轻夯或低落锤进行夯击，每点联夯3击，使表层土得到加固，形成一个硬壳层。锤印彼此搭接，搭接不小于1/4夯锤直径。如图1：

图1
3.5 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；对于渗透性好的地基土可连续夯击。 
3.6 夯击点位置采用矩形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取5～9m，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。本标段根据实际情况选择夯点间距8m,进行布点夯击。如图2

图2
3.7 强夯处理范围应大于结构物基础范围。 
3.,_e4K9dm& 8 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至数周后，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。 B1O0P'C
xbER|e&IPa   4、 施工要点 cJtvF/  
4.NX@Q+a\O1 Ⅰ、Ⅱ级非自重湿陷性黄土路段，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。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm。 itxW]g2  
G9*_0m   4.2 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。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施，防止落锤时机架倾覆。 C\fF.B1E
4.wdr$%cI1HT 3 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。 kn  
4.ocs\nUO_Y 4 强夯施工前，应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。 JNQ)
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4.r&?RGWSFI 5 当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备产生有害的影响时，应采取防振 或隔振措施。 F'Wi`8[  
4.&AzP_|yH( 6强夯施工可按下列步骤进行： <@.!Kv4#S  
:S7TE4nu  放样→布第一遍主夯点，测夯击点高程→强夯机就位，对点位进行编号→定位夯锤→测夯前夯锤顶高程→夯击一次并测量记录夯沉量 →重复夯击并测量记录夯沉量→换夯点（重复夯击并测量记录夯沉量）→平场地→碾压→第二遍插夯点、夯击（重复第一遍工序）→第三遍插夯点、夯击（重复第一遍工序）→最后低能量满夯测高程。
ICBs{q}RN 4.7强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作：
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；  
3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。 
4.8施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。 
5、质量检验
5.1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。
5.2夯击地基内每个夯点的累计夯沉量，不小于试夯时各夯点平均夯沉量的95℅ 合格。检查后。如质量不合格，应进行补夯，直至合格为止。
 5.3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。对于碎石土和砂土地基，其间隔可取1～2周；低饱和度的粉土和黏性土地基可取2～4周。  
5.4质量检验的方法，宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。对于一般工程应采取两种或两种以上的方法进行检验；对于重要工程项目应增加检验项目，也可做现场大压板载荷试验。
5.5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，每个结构物地基的检验点不应少于3处；对于复杂场地或重要结构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。
6、施工安全、环保控制要点
6.1在施工中，注意保护维持原有道路系统的畅通、使用，采取措施维护保证原有水系的畅通及周围环境的保护，施工便道经常洒水，尽量减少扬土。
6.2当强夯机械施工所产生的振动，对周围土体、邻近地上建筑物或设备、地下管线等地下设施产生有害影响时，应采取清除土体、防振或隔振等措施，并设置监测点进行观测，确认安全。
6.3加强组织领导，建立安全管理机构，在施工现场设立安全警示标志，强化安全意识，组织全体施工人员认真学习操作规范和有关规定，牢固树立“安全生产，生产必须安全”的思想，做到人人关心安全工作，确保安全生产，确保现场操作人员必须戴安全帽。
6.4没有接受安全知识和安全操作规程教育的人员不得上岗。
6.5应经常检查夯机的夯锤，脱钩装置及索具，及时维修和保养。
6.6强夯施工时，15米范围内不得有非强夯人员，以防夯击时飞石伤人。
6.7五级以上大风，或视线不清时，不准进行强夯施工。
6.8现场应划定作业区，非作业人员严禁入内；强夯施工应由主管施工技术人员主持，夯机作业必须有信号工指挥。正式施工前，要测土质含水量，当汗水量大于20%时，停止强夯施工。
6.9夯锤上升接近规定高度时，必须注视自动脱钩器，发现脱钩失效是，必须立即制动，进行处理。
6.10尽量减少夜间施工。停止作业时，将夯锤落至地面。
6.11起吊夯锤保持匀速，不得高空长时间停留，严禁急升猛降防锤脱落。
6.12沿线高压线较多，在机械移动，或施工时，这专人进行现场检查和跟踪。
7、结束语
用强夯法处理湿陷性黄土路基其本身具有施工工艺、设备简单,易操作和控制,工程造价低等诸多优点,是目前常用的一种地基处理方法,但其本身也有它的局限性和不足点,有待于我们日后不断的改进和创新,使其更广泛的应用于我们的工程施工过程中,更好的服务于工程建设工作。
参考文献：
[1]国家现行标准《地基与基础工程施工及验收规范》(GBJ202—83);
[2]国家现行标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—91)的规定执行;
[3] 《山西境临汾至吉县段高速公路施工图设计建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002);
[4] 刘玉卓.公路工程软基处理.人民交通出版社,2002;