湿陷性黄土地基处理圆饼夯强夯施工工法.docx
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湿陷性黄土地基处理圆饼夯强夯施工工法
湿陷性黄土地基处理圆饼夯强夯施工工法
1前言
1.1湿陷性黄土是一种特殊性质的土，在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，有些杂填土也具有湿陷性。
湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土。
广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。
故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。
1.2在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。
湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。
常用的地基处理方法有：
土或灰土垫层、土桩或灰土桩、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸水法等。
各类地基的处理方法都应因地制宜，通过技术比较后合理选用。
对于Ⅱ级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。
近几年来，强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和推广。
2工法特点
2.1本工法是以动力固结理论为基础，采用起重机械，反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，使地基土加固，从而达到密实、消除黄土湿陷性的地基处理方法之一。
2.2工艺简单、适用范围广，本工法不适宜50m内有建筑物，或周围有潜在滑坡体的情况等。
2.3操作简便、安全、工效高，既可以消除地基湿陷性，又能提高地基承载力。
2.4施工过程中对环境无污染，有利于环保。
2.5本工法缺点是产生的振动及噪音大。
3适用范围
强夯法适用于处理碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理，对含有良好透水性夹层的饱和细粒土地基应通过试验后采用。
强夯地基处理可用于机场、道路、港口、堆场、储罐、仓贮和工业与民用建筑等工程场地的地基处理。
4工艺原理
湿陷性黄土，在高冲击能的作用下，地基土失去原结构，土粒重新排列，孔隙压缩，孔隙率减小，渗透性减弱，土体密实度得到极大提高，在一定深度范围内湿陷性能消除，承载能力提高。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
图5-1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1施工准备
⑴认真审核设计图纸和施工说明，充分了解设计意图。
⑵做好施工测量工作。
以线路中心线为基准，放出中桩位置，然后放出坡脚线位置，从而确定夯击范围。
并在试夯范围外设置坐标控制网点基桩，同时在其周围合理布置水准点作为观测高程、路基沉降的依据。
⑶在夯击开始前，检查所有施工机械性能，以确认其能够满足施工要求。
不符合要求的机械坚决不能使用。
⑷根据设计要求的强夯能级，选用带有自动脱钩器装置与夯锤重量相匹配的履带式起重机或其它专用设备。
⑸脱钩器的设计应保证强度和耐久性，结构形式应轻便灵活、易于操作。
⑹平整场地，清除表层土，进行表层松散土层碾压，修筑施工便道，保证机械出入通畅。
施工场地应平整，并能承受强夯机械的重力。
做好排水设施（坡脚线外3m处设20*20cm排水沟），保证施工区能够有效地进行路基排水。
⑺查明夯击场地范围内地下是否存在构造物、管线，查明其位置及标高，采取必要保护措施，防止因施工而造成破坏。
⑻测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线，标出夯点位置。
5.2.2测量放样
由技术准备中放出的基桩和水准点，首先放出第一个夯击点（边坡线外3m为夯击范围），用白灰做出标记，并测量地面高程。
而后由第一夯击点间距2.5倍锤距沿路基方向布置下一夯击点，以此类推，放出第一排第一遍夯击点；而后在每个第一遍夯击点中间放出第一排第二遍夯击点，用白灰做标记，并测量地面高程；由第一排第二遍夯击点按1.25倍锤距的正三角形放出第二排第二遍夯击点，用白灰做标记，并测量地面高程。
重复以上步骤将强夯区域放满为止。
第三遍夯点在第一、二遍夯完的基础上采用一遍全幅满夯搭接，放出满夯每排基准线，夯痕搭接不小于1/4D。
5.2.3布设夯点
根据测量放样中布置好的夯击点进行布设，具体见夯点平面布置示意图（备注:
1代表第一遍夯点,2代表第二遍夯点）
图5-2夯点平面布置示意图
5.2.4夯前试验
在强夯段落，按土质分段取样作标准重型击实、土的液塑限、天然含水率试验，为填土的夯实提供质量控制依据。
5.2.5夯击施工
5.2.5.1强夯参数
强夯参数见表5-1。
表5-1强夯参数表
序号
项目
主夯
副夯
满夯
1
单点夯击能（KN.m）
2000
2000
500
2
间距（m）
6.25
3.125
1.875
3
落距（m）
16
16
4
4
锤重（t）
12.5
12.5
12.5
5
底面形状
圆形
6
锤底面积（m2）
4.91
7
锤底直径（m）
2.5
（注：
夯击能=mgh,m代表质量，g=10N/kg,h代表落距）
5.2.5.2第一遍夯击
夯机就位
将强夯设备安装就位，夯锤置于夯点位置，起重机起吊夯锤回转移动应保持起重机稳定，夯锤对准夯点位置，同时应检查夯锤重心是否处于形心，若偏心时应采取在锤边焊钢板或增减混凝土块等办法使其平衡，防止夯坑倾斜。
测量夯前锤顶标高
夯前应测量夯锤标高，填强夯施工记录，计算每一击夯沉量。
用水准仪测量时，水准仪设在夯区边50米之外，以防止夯击振动对水准仪的影响。
夯击
将夯锤起吊到预定高度，提升脱钩器，标定落距并锁定脱钩器钢丝绳长度,提升夯锤，开启脱钩器待夯锤自由落下进行夯击。
吊车吊起夯锤自由落下为一次夯击。
测量锤顶标高
测量每次夯击后锤顶标高时，确定其是否满足落距要求，塔尺放置的位置应与夯前测量时一致。
重复夯击达到规定的单点夯击次数后（单点夯击次数不少于5次），完成一个夯点的夯击。
吊车和夯锤移位到下一个夯点，重复⑴～⑷，完成第一遍全部夯点的夯击，第一遍以正三角形夯击，夯击点间距采用2.5倍锤径（见图5.2-1），夯完后随即用推土机将场地推平。
5.2.5.3第二遍夯击
⑴按第一遍步骤完成第二遍夯击，第二遍夯击点位于第一遍夯击点正三角之间（夯点布置见图5-2），单点夯击次数不少于5次。
⑵在每一遍夯击前应对夯点放线进行复核。
夯击时，夯击点中心线位移偏差应小于150mm，当夯坑底倾斜大于30°时，应将坑底部填平后再继续进行夯击。
⑶前两遍点夯以最后两击的沉降量应不大于5cm。
5.2.5.4第三遍夯击
⑴用推土机将场地推平，然后进行低能量满夯夯击（单点夯击能为500KN·m），夯痕搭接不小于1/4D的原则逐点夯击，每个夯点需夯击3～4次，夯沉量以最后两击的平均沉降量不大于2cm控制。
逐排夯击，完成一遍满夯，夯完后将场地表层松土夯实。
⑵用装载机或推土机碾压平整场地。
⑶测量场地标高。
测量场地标高时应与夯前测量的方法和位置一致，以便计算强夯之后地面下沉的平均值。
5.2.6监测与记录
强夯过程中做好检测与记录，检查锤重与落距，确保夯击能达到2000KN·m，夯击前对夯坑进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差与漏夯及时纠正；检查每个夯点夯击次数和沉降量，对各项参数做好详细的施工记录。
施工质量偏差控制应符合下列规定：
⑴夯点测量定位允许偏差±5cm。
⑵夯锤的就位允许偏差±5cm。
⑶满夯后场地整平平整度允许偏差±10cm。
5.2.7试验检测
夯击结束后，应从夯击终结时的夯面起至其下3m范围内每隔1m取样进行室内试验，具体如下：
做土工分析（含水量采用烘干法,液塑限采用液塑限指标法），夯后取样应在夯实满三天。
5.2.8施工注意事项
⑴夯击前，对起重机、滑轮组及脱钩组等进行全面检查，并进行试吊、试夯，一切正常方可进行夯击。
⑵开夯前检查锤重和落距，以确保单击夯能量符合设计要求。
⑶夯锤气孔保持畅通,如遇堵塞,应随时将塞土清除。
⑷如施工中发现锤偏离坑中心，应立即调整对中,夯击后如发现坑底歪斜较大,需及时用土将坑底垫平后,方可继续夯击。
⑸按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击击沉量。
⑹认真做好施工记录,对每击的沉降量都应进行沉降观测和记录,并掌握好停锤标准。
⑺密切注意异常现象,对夯沉量异常,夯锤反弹,地表隆起,要加强监测,如实记录,并及时报告业主和监理工程师研究解决办法。
⑻对场地沉降量有控制要求时,每遍夯前和夯后都应对场地夯沉量进行测量。
⑼起吊夯锤保持匀速，不得高空长时间停留，严禁急停猛降，防止夯锤坠落，停止作业时，将夯锤落至地面。
夯锤起吊后，臂杆及夯锤下15m范围内严禁站人。
⑽桥台、涵洞附近需进行强夯施工时，先进行强夯施工后进行结构物。
⑾干燥气候下进行强夯施工时，需进行洒水降尘。
⑿当风力大于5级时，应停止强夯作业，以防止机械倾倒，保证安全。
6材料与设备
6.1材料
主要材料为透水性路基填料。
6.2设备
表6-1主要机械设备表
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
夯机
QUY50A
台
1
2
夯机
QUH35A
台
1
3
夯锤
12.5t/D=2.5m
个
1
4
夯锤
12.41t/D=2.3m
个
1
5
挖掘机
PC200型
台
2
6
推土机
T140
台
2
7
压路机
22T
台
2
8
自卸车
10t
辆
4
9
平地机
Y-180
台
1
7质量控制
7.1施工质量保证措施
7.1.1建立质量保证体系。
以技术质检部为龙头，成立质量管理领导小组。
在各级组织、各个环节都有专人负责，对工程质量实施全面监控，从上到下形成质量控制网络。
7.1.2夯前质量保证措施
⑴夯点布设、放样。
在夯机就位施夯前，布设、放样夯点位置，复核夯点偏位误差，确保夯点偏位误差不大于5cm。
⑵夯前高程控制。
夯前高程是计算夯沉量的依据，夯前必须认真测量、确保高程准确并记录完整。
⑶夯击能检查。
施夯前，检查落距、夯锤重，保证夯击能满足要求。
⑷夯锤偏心检查。
施夯前，检查夯锤是否偏心，若偏心，应采取帮焊钢板或增减混凝土等方法纠偏平衡，以免夯坑发生偏斜。
7.1.3夯击过程质量保证措施
⑴夯机偏位、倾斜控制。
夯击过程中，严格检查夯击偏位和倾斜，当夯坑偏位大于5cm或倾斜大于30°时，应立即纠偏和回填夯坑，确保夯击能平均传递。
⑵夯击击数控制。
施夯过程中，严格按施工统计表，记录每个夯点的夯击次数。
夯击时，若夯坑周围地面发生过大隆起，应立即停止夯击，检查和分析原因，此夯点的夯击次数不作为正常记录。
若发生夯坑过深且提锤困难时，应立即停夯，检查和分析原因，待处理后方可继续施工。
当夯击到最后两击，测得的平均沉降量不大于2cm时，此夯点即完成。
7.1.4夯后质量保证措施
⑴每遍夯击完成后，对已夯夯点的夯坑进行逐个检查、校对，若发现漏夯、夯点偏位超标时，及时予以补夯。
⑵夯后高程测量。
每次夯击完成后，用推土机将夯坑推平压实，对夯坑场地进行高程测量，并以此检查夯沉量是否有异常。
⑶夯后现场取样检查。
严格按照重夯设计要求及相关规范要求的时间、方法、标准、次数、顺序、项目和内容进行夯后现场取样检测和室内试验。
7.2强夯检验标准
强夯检验标准见表7-1
表7-1强夯检验标准
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检测方法
1
夯锤落距
mm
±300
钢尺量，钢索设标志
2
锤重
kg
±100
称重
3
夯击遍数及顺序
设计要求
计数法
4
夯点间距
mm
±500
钢尺量
5
夯击范围（超出基准看度）
设计要求
钢尺量
6
间歇时间
设计要求
7
夯击击数
设计要求
计数法
8
最后两击平均夯沉量
设计要求
水准仪
8安全措施
8.1建立完善的安全生产管理制度，设置专职安全员负责现场安全监督、检查工作。
8.2对上岗人员进行安全教育培训，考核合格后上岗。
对特殊操作人员必须持证上岗。
8.3设置安全标志，包括防护用品、信号、危险警示标志等。
8.4对机械设备做好日常维护，并有计划的进行检修，避免机械设备带病作业，防止事故的发生。
8.5操作前应检查设备或工作现场，排除隐患，严禁非施工人员及车辆进入施工场地。
9环保措施
9.1对易飞扬的细颗粒散体材料，应遮盖存放。
9.2施工现场设置洒水降尘器具，制定专人负责现场洒水降尘。
9.3对弃土车进行遮盖，防止运输车辆行驶中沿途洒落土粒。
9.4施工中与当地政府部门配合，与周围自然环境和人文环境搞好协调，做好文明施工，施工的废土、废渣不得随意弃于河沟。
10效益分析
采用本工法能够加快施工速度，缩短工期，降低工程成本，保护环境。
通过实际工程应用证明，本工法具有较好的技术经济效果和较高的推广应用价值。
11应用实例
山阴至平鲁高速公路第二合同段（起讫里程为K165+060～K177+050），该工程位于山西省山阴县境内，区内广泛分布的Q3黄土，岩性为灰黄色粉土、红褐色粉质粘土，疏松。
具虫孔及溶蚀形成的大孔隙，垂直节理发育，形成独特的黄土地貌。
本工程采用本工法进行施工，在确保工程质量、加快施工进度、缩短工期等方面较其他软基处理方法具有显著的优越性。
施工现场实景照片（11-1～11-5）
图11-1主夯夯点布置
图11-2主夯施工
图11-3副夯夯点布置
图11-4副夯施工
图11-5满夯施工
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