强夯加固地基施工工法.docx
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强夯加固地基施工工法
强夯加固地基施工工法
四川元坝场平项目部任鹏鹏
一、前言
强夯法又名动力固结法或动力压实法，这种方法是反复将重锤（一般为10～40t）提到高处（落距一般为10～40m），使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，提高地基的强度并降低其压缩性。
强夯加固地基施工方法自1969年首次应用于法国戛纳附近纳普尔海滨采石场废土石围海造成的场地上以后，逐渐成为了地基加固处理最常用的方法之一。
近年来随着强夯施工工艺的不断完善，该法已经广泛的应用到了各种工程的地基加固处理当中，并积累了丰富的数据信息。
我公司先后在元坝气田天然气净化厂场地平整及边坡治理工程、川东北阆中基地场地处理强夯工程中应用了本施工方法，并取得了良好的经济效益和社会效益。
二、工法特点
强夯法施工设备简单；施工方便、操作工艺易行；加固效果显著、一般地基强度可提高2～5倍，变形沉降量少、压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m；适用范围广、工作效率高、施工速度快。
强夯法加固地基不需加固材料，节省了材料费用。
强夯法加固仅改变原地基的物理特性，对地基土及周围环境不产生任何污染，简单易行、经济环保。
三、适用范围
常用于加固碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土和素填土、杂填土等地基。
四、工艺原理
强夯法加固原理在于将每锤较大的夯击能量，在极短的时间内转化为压缩波、剪切波和瑞利波等多种波形传到土体内，迫使土体结构破坏、土层孔隙压缩、土颗粒重新排列，排出颗粒孔隙间的空气和气体，同时土体局部液化、在夯点周围产生裂隙、形成良好的通道，将水或流体排出，改变自然土的初始状态，使土颗粒更加紧密地组合，经时效压密达到固结。
五、施工工艺流程及操作要点
1、施工工艺流程
强夯施工工艺流程图
2、操作要点
2.1、强夯试验
为确保强夯法在各工程地质条件下的可行性，在进行正式施工前，根据填料的差异、填土层的厚度、地质条件及施工分区等情况，设置试验性施工区域进行试验性施工，试验性施工区面积不小于1000平方米。
通过预埋仪器、仪表对空隙水压力和地表加速度等参数进行监测，确定强夯的设计、施工参数。
通过加固效果检测，确定强夯的正式施工参数。
2.2、强夯施工工艺
（1）清理并平整施工场地，测量场地高程，使场地达到强夯设计起夯面高程，施工过程中做好平面控制和高程控制工作。
高程控制
（2）测量放出强夯施工区域并测定标明第一遍夯点的位置。
测量放点
（3）起重机就位，夯锤对准夯点位置，测校脱钩高度，用脱钩绳定死脱钩位置高度。
夯锤落距标定
（4）测量夯前夯锤顶高程。
（5）将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量夯锤顶标高。
若发现因坑底倾斜造成夯锤歪斜时，应及时整平坑底。
（6）重复步骤（5），按规定的停锤标准，完成一个夯点的夯击。
夯击的停锤标准采用双控：
①每点夯击次数不得少于试夯确定的击数；
②以最后两击的平均夯沉量不大于下列数值作为主控：
单击夯击能小于4000KN.m时不大于50mm；
单击夯击能为4000～6000KN.m时不大于100mm；
单击夯击能大于6000KN.m时不大于200mm；
同时夯坑周围地面不应发生较大的隆起，不因夯坑过深而发生起锤困难。
如在施工中遇到起锤困难等异常情况，达不到上述要求时，可采用补夯的办法直至达到标准，补夯须在满夯之前完成。
（7）重复步骤（3）～（6），按设计强夯击点的次序图，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，标出第二遍夯点的位置。
（9）按规定的时间间隔，再按上述步骤，逐次完成全部夯击遍数。
（10）推平场地，按设计控制标准和要求，用低能量满夯两遍，将场地表层松土夯实后，测量夯后场地高程。
六、机具与设备
1、测量设备
A20E苏州一光GPS一组、水准仪若干台，用于测量放线、夯点布设及标高测量。
2、起重设备
强夯一般采用带摩擦离合器的履带式起重机进行施工，根据不同的强夯能级选择合适的起重机规格。
当起重机起重能力不够时，可以采取加设辅助支撑桅杆或龙门架的方法以增大起重能力、起重高度，当采用自动脱钩装置时，履带式起重机的起重能力一般取大于1.5倍锤重。
3、夯锤
根据不同强夯能级和要求配置夯锤重量，然后根据土的性质和锤重确定夯锤底面积，锤底静压力一般取为25～40kpa，对于粗颗粒土选较大值，锤底面积一般为3～4m2，对于细颗粒土宜取较小值，锤底面积一般不宜小于6m2。
4、脱钩装置
脱钩装置一般采用自制可自动复位的滑轮组脱钩装置，可控制每次夯击落距一致。
5、推土机
推土机用于场地平整、夯坑回填。
七、质量控制
1、规范标准
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
2、质量控制措施
（1）施工之前对施工人员进行技术交底，将施工过程、质量控制要点交代清楚，做好施工技术准备工作。
现场技术交底
（2）严格控制回填料质量。
回填材料来自于挖方区，主要由泥岩、砂岩、粘土组成。
施工过程中保证回填土的应级配良好，块石粒径不宜大于500mm，且粒径大于300mm的块石含量不宜大于30％。
碎块草皮及有机质含量大于5%的土不得用作回填料。
（3）强夯施工前，需进行强夯试验以确定正式强夯施工参数，试夯区面积不小于1000m2。
（4）强夯施工必须按试验确定的施工参数和强夯施工工艺进行施工，夯点布置偏差不得大于50mm。
（5）夯击时，落锤应保持平衡，夯点错位不大于20cm，夯坑底倾斜大于30度时用砂土或碎石将坑底整平，再进行下一击夯击。
（6）加强强夯监测工作，强夯施工过程中派专人负责下列监测工作：
开夯前应检查夯锤锤重和落距，以确保单击能量符合设计要求；每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每次的夯沉量，严格执行双控停锤标准。
（7）施工方向及含水量控制
强夯施工应顺着原始地貌的流水方向从高往低依次夯击，以利于地下水、孔隙水的排放，有利于消散孔隙水压力，避免破坏天然排水通道的连续性形成水囊而造成隐患，当地下水位较高时，宜采取人工降低地下水位等办法使其位于坑底以下2m以上。
强夯施工时，土壤含水量应控制在13-23%之间，现场简易测定可采取“手握成团，落地开花”的准则，即：
用手捏紧后，易变形而不挤出，松手土不散，抛在地上即呈碎裂为合格。
含水量过大，应采取加入干土、碎石、石灰粉等措施予以改良；含水量过小，应及时浇洒水，洒水后待全部渗入土中，一昼夜后方可进行强夯施工。
施工前，应根据现场情况布设好排水沟，施工中如遇小雨，未发生积水前，视情况夯击，如发现积水，必须停止施工，进行排水，如遇大雨，需积极采取排水措施，如人工加修小型排水沟，推除表面稀泥和软土，待土壤含水量达到23%以下方可继续施工。
3、强夯加固地基检测
3.1、基本要求
强夯加固处理后的检验分层检验，即在每次地基处理之后均进行检验，检验合格后方可进行下一步的施工。
3.2、检测时间、方法
（1）检测时间
强夯法施工结束5天或10天后进行检测工作，具体以试夯得出的检测结果确定。
（2）检测方法
强夯检测一般采用下列方法：
N120动力触探测试、静载荷试验、土质物理力学试验、地面瞬态瑞雷波测试和地质雷达探测。
3.3、检测技术要求
（1）N120动力触探测试
检测点数量：
300m2至少一个检测点；
（2）静载荷试验
A、检测点数量：
1500m2至少一个静载荷试验点；
B、承压板面积要求：
回填土深度为6～8m时，承压板面积不小于2×2m2；
回填土深度为4～6m时，承压板面积不小于1.5×1.5m2；
回填土深度为2～4m时，承压板面积不小于1×1m2；
回填土深度小于2m时，不做静载荷试验；
（3）土质物理力学试验
A、对填土层做大单容试验及颗分试验，每个施工层不少于一组，每一组不少于6个。
B、对强夯后的1~3层取样，本场地不少于三组，每一组不少于6件。
（4）地面瞬态瑞雷波测试
布置不少于一条勘探线进行地面瞬态瑞雷波测试，勘探线与N120动力触探和静载荷试验点重合，以便地面瞬态瑞雷波测试与N120动力触探和静载荷试验进行对比、验证。
（5）地质雷达探测
布置不少于一条勘探线进行地质雷达探测，勘探线与N120动力触探和静载荷试验点重合，以便地质雷达探测与N120动力触探和静载荷试验进行对比、验证。
4、技术改进措施
加强强夯源头控制，严格控制回填料级配；强化过程控制，消除工序质量缺陷，加强对施工人员“质量第一、顾客至上”的质量意识教育；强化岗位责任制，定期组织技能和现场指导，提高强夯工人操作技能；加强现场管理，搞好文明施工，消除环境因素造成的工序质量缺陷；规范施工，严格操作规程，消除施工方法不当造成的工序质量缺陷；做好技术交底及质量记录，确保工程质量处于受控状态。
八、安全措施
1、劳力组织
人员组织按照表8.1数量拟定，做好职责分工。
表8.1人员组织及职责
序号
名称
数量
职责
1
项目经理
1人
负责全面生产管理
2
项目技术负责人
1人
负责施工、技术管理
3
专职安全员
2人
负责强夯安全管理
4
专职质检员
1人
负责施工质量控制
5
测量工程师
2人
负责强夯测量控制
6
资料员
1人
负责资料整理
7
施工员
4人
负责强夯施工管理
8
强夯工人
60人
负责强夯施工
2、HSE管理
（1）坚决贯彻“安全第一、预防为主”的安全生产方针，严格按照国家现行《建筑机械使用安全技术规程》、《建设工程施工安全技术操作规程》、《建筑施工安全技术统一规范》等组织施工。
（2）认真执行各级安全生产责任制，健全安全体系，落实安全技术措施。
搞好安全教育和安全生产宣传工作，提高全员安全意识。
（3）针对碎石等易溅起物，准备好足够的安全防护用品和防护器材，强制穿戴防护用品，提高施工人员自我防护能力。
（4）起重工挂钩后，及时避入安全区，并密切注意落锤后飞溅物走向，避险迅速有效，无论在什么情况下，严禁将头、手、脚伸入锤下，修整坑底时首先将夯锤降落至安全区。
（5）夯击时，保证履带吊臂杆伸角不宜过大，防止落锤时机架倾覆，臂杆上部悬挂废轮胎，以防止脱钩与扒杆相碰，吊车挡风玻璃前设置防护罩。
（6）机械设备操作人员必须持证上岗，所有机械设备、均应定期进行检查和维护保养，不得“带病”运转和超负荷使用，定期检查钢丝绳及各机具的磨损情况，发现损坏及时更换，换班时交班清楚。
。
（7）多机组施工时，注意安全距离，避免互相干扰、尤其第一遍和含水量较大时易发生飞溅物伤人。
（8）发生交叉作业时，协调好与相关单位的施工距离，保证安全生产。
（9）遇到雨、雾等能见度低的恶劣天气，严禁施工。
九、环保措施
1、坚决贯彻执行国家和地方有关环境保护的法律、法规，杜绝环境污染和扰民事件发生。
2、定期进行环境保护宣传教育活动，不断提高职工的环保意识和法制观念。
3、施工垃圾及时清运，严禁随意抛洒。
4、施工现场土方作业采取防止扬尘措施。
5、施工设备、车辆应保持清洁，尾气排放要符合国家环保排放标准的要求。
6、施工现场严禁焚烧各类废弃物。
7、施工现场按照现行国家标准《建筑施工场界噪音限值及其测量办法》（GB12523-2011）制定降噪措施。
十、效益分析
通过施工过程中的不断实践和总结，我公司在元坝气田天然气净化厂场地平整及边坡治理工程的强夯施工过程中严格控制回填料的粒径、强夯的停锤标准，不但保证了强夯加固地基的质量，使得一次验收合格率达到100%。
而且提高了施工速度，节省了费用支出，降低了成本，获得了良好的经济效益和社会效益。
1、经济效益分析
回填料粒径的严格控制保证了回填料的良好级配，使得每一个夯点的夯击次数都能控制在设计要求的最低限，从而在保证质量要求的同时节约了成本。
元坝气田天然气净化厂场地平整及边坡治理工程强夯分6000kN.m、4000kN.m、2000kN.m三个能级，设计要求分别为：
6000kN.m强夯每一夯点需满足10～14击；4000kN.m强夯每一夯点需满足8～12击；2000kN.m强夯每一夯点需满足8～10击。
通过回填料良好级配的控制，实际施工中达到设计停锤要求时的夯击数分别为：
6000kN.m强夯每一夯点夯10击，比设计平均节省2击；4000kN.m强夯每一夯点夯8击，比设计平均节省2击；2000kN.m强夯每一夯点夯8击，比设计平均节省1击。
表10.1成本节约分析表
强夯能级
面积（m2）
夯点数（个）
单点节省
击数
节省击数
每击成本（元）
节省成本（万元）
6000kN.m
268266.5
10950
2
21900
45
98.55
4000kN.m
59880.2
3327
2
6654
25
16.635
2000kN.m
50449.8
4036
1
4036
15
6.054
合计
121.239
2、社会效益分析
元坝气田天然气净化厂场地平整及边坡治理工程是国家“十二五”重点工程，工作任务重，施工工期短。
我们通过加强对强夯施工过程的控制，保证了施工的质量，一次验收合格率达到100%，缩短了检测间隔时间，避免了大量机械设备的停滞，在节约成本的同时，也提高了工作效率，为本工程在规定工期内保质保量的完成提供了重要的保障，为元坝气田净化厂后续施工计划的开展创造了有力的条件，同时也为公司承建类似项目打下了良好的基础，获得了良好的社会效益。
十一、工程实例
序号
工程项目名称
工程量（m2）
开竣工日期
应用效果
1
元坝气田天然气净化厂
场地平整及边坡治理工程
378596.5
2012.09～2013.01
经检测达到
设计要求
十二、参考资料及规范
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《强夯地基技术规程》YSJ209-92、YBJ25-92
《强夯地基处理技术规程》CECS279：
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