淺談強夯(重夯)PPT課件

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淺談強夯(重夯)在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用與施工部竹青（中鐵五局機械化公司湖南省衡陽市洪塘沖32號）摘要:本文通過對黃土濕陷性內(nèi)因的分析，有機的結(jié)合工程實例，重點介紹了強夯法在濕陷性黃土地基處理中的各項施工參數(shù)、施工工藝、檢驗方法及質(zhì)量保證措施。關(guān)鍵詞:強夯濕陷性黃土處理應(yīng)用與施工1

1強夯法處理地基是六十年代末由法國menard技術(shù)公司首創(chuàng)，就是反復(fù)將很重的錘提至一定高度，使其自由落下，給地基以沖擊和振動，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性，改善地基性能，由于其具有效果顯著、設(shè)備簡單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟易行和節(jié)省材料等優(yōu)點，目前已廣泛用于地基處理施工中。濕陷性黃土由于具有欠壓密性（孔隙率在50%左右）以膠結(jié)材料遇水易溶的特點，受水浸泡后，在自重壓力或附加壓力與自重壓力共同作用下容易產(chǎn)生急劇顯著下沉，對工程建設(shè)危害大，在工程建筑施工中，遇此工程地質(zhì)如何采取合理、經(jīng)濟、有效的施工方法處理，從而消除濕陷性，就顯得尤為重要，下面結(jié)合繞南項目施工實例談?wù)剰姾辉跐裣菪渣S土地基處理中的應(yīng)用與施工。2

21黃土濕陷性的含義與判定天然黃土受水浸濕后，在自重壓力或附加壓力與自重壓力共同作用下產(chǎn)生急劇而顯著的下沉稱為黃土的濕陷性。濕陷性黃土受水浸濕后在土自重壓力下發(fā)生濕陷的稱為自重濕陷性黃土，反之稱為非自重濕陷性黃土。1.1黃土濕陷性的判定根據(jù)《濕陷性黃土區(qū)建筑規(guī)范》，按黃土室內(nèi)壓縮試驗測定的濕陷系數(shù)δs值進行判定，δs≥0.015時定為濕陷性黃土。δs＝(hp－h(huán)p’)/h0h0-土樣原始高度3

31.2黃土自重濕陷性的判定標(biāo)準(zhǔn)hp–保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土樣加壓至一定壓力時下沉穩(wěn)定后高度（CM）hp-上述加壓穩(wěn)定后的土樣在浸水作用下沉穩(wěn)定后的高度（CM）測定濕陷系數(shù)的壓力在基礎(chǔ)以下10m內(nèi)的土樣取200Kpa，在10m以上的土樣取300Kpa。在濕陷性黃土地基上,當(dāng)實測或計算自重濕陷量Δzs＞7cm時定為自重濕陷性黃土，反之為非自重濕陷性黃土。從土的受力角度定義，當(dāng)土的飽和自重壓力大于濕陷起始壓力時，可定為自重濕陷性黃土，反之為非自重濕陷性黃土。由于計算自重濕陷量不是太準(zhǔn)確，一般采用現(xiàn)場測試自重濕陷量的方法來判定，方法如下：4

41.3濕陷性等級的劃定1.3.1根據(jù)總濕陷量△s(cm)值進行劃分,如下表所列:在濕陷性黃土場地挖深50cm，直徑不小于濕陷性黃土厚度,且不小于10m，平底圓形的試坑，坑底鋪5~10m厚的砂，坑內(nèi)灌水并水頭高度始終保持30cm，在試坑外設(shè)沉降觀測點（觀測精度±0.1mm），當(dāng)試驗進行至最后五天的平均濕陷量小于1mm時，即認(rèn)為濕陷穩(wěn)定，沉降量即為濕陷量。5

51.3.2總濕陷量△s(cm)按下式計算：濕陷等級濕陷類型非自重濕陷性自重濕陷性濕陷量(cm)I≤15≤15Ⅱ15＜△s≤3515＜△s≤40Ⅲ＞35＞40Δs＝Δs＝式中：hi-第i層土的厚度（cm）δsi-第i層的濕陷系數(shù)n-計算深度內(nèi)土的分層數(shù)（其中δs＜0.015的層，不計入）6

61.4濕陷性黃土地基處理深度β-考慮地基土的側(cè)向擠出和浸水機率等因素的修正系數(shù)。基底下5cm（或壓縮層）深度內(nèi)可取1.5。5m（或壓縮層）深度以下，在非自重濕陷性黃土場地，可不予計算；對自重濕陷性黃土場地，陜西地區(qū)取1.5。黃土濕陷性的處理深度應(yīng)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型及黃土濕陷性等級決定處理深度，同時應(yīng)滿足地基處理深度下的自重壓力與同一深度處土的附加壓力之和小于或等于同一深度處的濕陷起始壓力，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)物類型及不同濕陷性等級處理深度如下：7

7結(jié)構(gòu)物類型及不同濕陷性等級處理深度表2水流特征濕陷等級設(shè)計措施建筑類型（4）（4）措施丁1.20.80.51.5-21-1.50.8-1深度，m（3）（3）措施丙2-31-20.8-1置于非濕陷性土層中52-3深度，m乙（2）（3）（3）（1）（2）（2）（3）措施（1）（1）措施甲IIIIIIIIIIII季節(jié)流水經(jīng)常流水8

82濕陷性黃土地基處理方法注：甲類指較高墩臺和外靜不定橋梁結(jié)構(gòu)，乙類指一般橋梁基礎(chǔ)和拱涵及填土高度大天6米的路基，丙類指板涵或圓涵基礎(chǔ)及填土高度小于6米的路基，丁類指附屬工程。表中（）數(shù)字為采取的措施編號，其意義如下：1為墩臺基礎(chǔ)采用明挖、沉井或樁基，置于非濕陷性土層；2為采用強夯法或樁孔擠密，并采取防水和結(jié)構(gòu)措施；3為采用重錘夯實或換填夯實，并采取防水和結(jié)構(gòu)措施；在經(jīng)常性流水建筑物基礎(chǔ)下?lián)Q填3：7灰土；4為地基表層夯實。9

92.1工程概況根據(jù)濕陷性黃土地基的處理要求及不同結(jié)構(gòu)物類型和場地條件的不同，可以采取墊層法、夯實法、擠密法、樁基、預(yù)浸水法、單液硅化或堿液加固法等，在此結(jié)合繞南工程實例重點介紹強夯（重夯）法處理濕陷性黃土地基的施工。由中鐵五局第七分公司承建的西安繞南高速公路第十合同段全線長5.6km，均處于II級或III級自重濕陷性黃土地段，處理面積達36萬平方米，其中新近堆積濕陷性黃土地基（主要是沖溝人工回填地段）處理3千平方米，根據(jù)其上建筑物的不同分別采取了強夯或重夯的處理方式。10

102.2施工技術(shù)參數(shù)的確定2.2.1有效加固深度對填土高度小于6米路床基底（屬丙類）采取了重夯的方法處理，處理深度要求為0.5米，對于II級以上自重濕陷性黃土的構(gòu)造物基礎(chǔ)，填土高度大于6米的III級自重濕陷性黃土一般地段及新近堆積黃土按乙類建筑物處理，要求處理深度3米。根據(jù)梅那經(jīng)驗公式,有效加固深度與單錘夯擊能關(guān)系如下：H=aa對于黃土取0.34~0.5,H為加固有效深度,W為錘重(KN),h為落距。11

112.2.2單擊夯擊能本工程對丙類建筑物采取重夯，要求處理深度為0.5米，根據(jù)設(shè)計，錘重為10噸，落距為4米，本地區(qū)屬濕陷性黃土地區(qū)，a取0.35，由梅那公式計算得有效加固深度H=2.2＞0.5米，滿足要求；對乙類建筑物，采取強夯，錘重10噸，落距15米，計算有效加固深度H=4.2＞3米，滿足設(shè)計要求。主要根據(jù)加固土層的厚度及土的性質(zhì)確定,由梅那公式反算,對丙類建筑物單擊最小夯擊能應(yīng)≥20KN.M，實際設(shè)計為100KN×4=400KN.M，對乙類建筑物最小夯擊能應(yīng)≥735KN.M，實際為1500KN.M。12

122.2.3單點夯擊次數(shù)及最佳夯擊能單點夯擊次數(shù)由最佳夯擊能及單點夯擊能確定，最佳夯擊能是指在這種能量作用下地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土的自重壓力。對粘性土，由于孔隙水壓力消除緩慢，當(dāng)夯擊次數(shù)增多，夯擊能增大里，孔隙水壓力亦相應(yīng)疊加，只要觀測要求處理深度處的孔隙水壓力即可確定夯擊次數(shù)及最佳夯擊能。從外觀看，常以夯擊豎向壓縮量最大，側(cè)向位移即夯坑周圍土體隆起量最小為確定的原則；可由現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量的關(guān)系圖確定。本設(shè)計要求重夯及強夯最后兩擊平均沉降量不大天5厘米。根據(jù)現(xiàn)場試夯表面觀測及沉降關(guān)系圖確定重夯單點擊數(shù)為6擊，總夯擊能為2400KN.M，強夯為12擊，總夯擊能為18000KN.M。夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系圖如下：13

132.2.4夯擊遍數(shù)及間隔時間濕陷性黃土一般屬細(xì)粘土,按常規(guī)要求夯擊2~3遍,本工程強夯分3遍夯擊完成。夯擊間隔時間以孔隙水壓力消散為準(zhǔn)，本設(shè)計強夯施工間隔時間為1周。14

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152.2.5加固范圍一般比加固地基的長度和寬度各大出加固深度,本工程對重夯施工的寬度均大于路基底面寬度0.5米,對采取強夯的結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)均大出3米。2.2.6夯點布置對重夯，采用滿夯形式，一夯緊挨著一夯；對強夯，夯點采用梅花形布置，邊距為5.6米。2.3施工工藝2.3.1機械設(shè)備16

162.3.2試夯由于夯錘重10噸,選用具有自動脫鉤裝置的履帶式起重機,滑輪組最大起吊能力15噸,脫鉤裝置主要由定高度自動脫錘繩及U形卡組成。根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，強夯施工前選擇具有代表性的地區(qū)，在20×20平方米的范圍內(nèi)進行試驗，以確定根據(jù)以上各項參數(shù)施工是否達到設(shè)計效果，以便及時調(diào)整施工參數(shù)。2.3.3平整場地17

172.3.4施工步驟對挖方段路床或結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)試夯預(yù)估夯前沉降量，以此確定夯前地面標(biāo)高，然后采用推土機整平至夯前標(biāo)高，對填方段地基,應(yīng)先按規(guī)范清除表土,并大致整平。a在整平路基上標(biāo)出夯點的位置并測量夯前標(biāo)高；b起重機就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點位置；c測量夯前錘頂標(biāo)高；18

182.3.5施工技術(shù)質(zhì)量措施d夯機起鉤到預(yù)定高度（錘高+落距），設(shè)定好自動脫鉤裝置鋼絲繩長度，夯錘起吊后自動脫鉤，夯錘自由下落，放下吊鉤，測量錘頂標(biāo)高，若發(fā)現(xiàn)夯錘歪斜，及時調(diào)平夯坑；e重復(fù)上述步驟，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊；f換夯點，重復(fù)上述步驟，直到完成全部夯點的夯擊；g用推土機整平夯坑，測量場地標(biāo)高；h按上述步驟完成第二、三遍的夯擊（指強夯），間隔一定時間后檢測夯實效果。19

19a夯前應(yīng)將處理地基范圍內(nèi)的樹根及垃圾徹底清除干凈,同時作好地面臨時排水系統(tǒng),避免雨天積水而影響夯實質(zhì)量；b夯機就位后要墊平主車，夯錘準(zhǔn)確對準(zhǔn)夯點后，方可起錘施工，根據(jù)規(guī)范要求放線，布點的誤差控制在5cm以內(nèi)，夯錘就位的中心位移不得大于15cm；C起錘要平穩(wěn)，如夯坑出現(xiàn)較大傾斜時應(yīng)及時將夯坑填平后重新施夯，以保證夯擊能的有效傳遞；d如因土的含水量過大出現(xiàn)較大隆起時，應(yīng)采取隔點不隔行的施工工藝，并增加兩遍間歇時間，分2~3遍點夯完畢；e認(rèn)真做好夯前及每遍夯后場地標(biāo)高測量工作，以保證施工質(zhì)量符合設(shè)計要求；20

203質(zhì)量檢驗3.1檢驗內(nèi)容對路基基底處理主要檢測濕陷性消除深度能否滿足設(shè)計要求的處理深度,對結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)還應(yīng)按規(guī)范要求檢測基底承載力是否滿足設(shè)計要求；本工程結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)基底承載力設(shè)計要求不小于200KPa。3.2檢驗方法對濕陷性的檢測主要采取挖探井取樣試驗的辦法，承載力檢測可采用平板荷載試驗或動力觸探試驗。21

213.3濕陷性試驗根據(jù)本工程類型，測定濕陷性時所用壓為200KPa，對沖溝新近堆積黃土5m以內(nèi)采用150KPa，5m以上10m以內(nèi)采用200KPa。取樣時采用人工挖抗，然后在不同深度內(nèi)的孔壁上取樣，取樣時注意不要擾動原狀土，以免影響試驗結(jié)果。試驗時間應(yīng)在夯實施工完成后間隔一段時間，以消除土中超靜水壓力。3.4承載力試驗3.4.1動力觸探試驗22

223.4.2平板荷載試驗在此采用輕型觸探，在強夯施工完成間隔1~2周后進行，按經(jīng)驗公式[R]=5.8+0.29N10(10KPa)計算承載力。N10指10Kg的錘自由落錘測試貫入深度30cm的錘擊數(shù)。繪制P-S曲線圖，找出比例荷載點（當(dāng)?shù)鼗蓧簩嶋A段進入局部破壞階段時所對應(yīng)的荷載），比例荷載點所對應(yīng)荷載即為地基承載力；或者采取相對沉降量S（沉降量）/b（承載板直徑）確定，一般濕陷性黃土地基，可取s/b=0.02時所對應(yīng)的荷載作為地基承載力。23

233.5試驗結(jié)果及結(jié)論3.5.1濕陷性試驗本工程采用相對沉降量確定承載力，所用承載板直徑為600mm，平板荷載試驗時，以設(shè)計承載力的2倍作為加載極限荷載（400KPa），分10級，每級加載均換算為壓力表讀數(shù)，便于操作；試驗采用快速加載方法，荷載加到沉降量為12mm或出現(xiàn)破壞為止。每級加載后按每隔10分鐘記錄百分?jǐn)?shù)讀數(shù)，每級加載時間為30分鐘。根據(jù)沉降量達12mm時的荷載確定地基承載力。24

24濕陷性試驗數(shù)據(jù)表0.30.50.811.31.822.533.5重夯0.0010.0030.0080.0130.0140.015強夯0.0010.0020.0040.0070.0080.0090.010.0110.0120.014深度（m）處理方式δs注：表中數(shù)值均為多測點的平均值從上表可看出，重夯濕陷性消除深度達1.8m，強夯達3.5m，均達到設(shè)計的處理效果。25

253.5.2承載力根據(jù)現(xiàn)場輕型動力觸探試驗，多測點N10平均值達70擊，換算[R]=261KPa＞200KPa，滿足設(shè)計要求。根據(jù)多測點平板荷載試驗，多測點沉降量達12mm時的對應(yīng)荷載為280KPa＞200KPa，滿足設(shè)計要求。4結(jié)束語26

26在中國大部分地區(qū)，濕陷性黃土是較為普遍的工程地質(zhì)情況，由于它對工程建設(shè)危害大，且具有偶然性，在國家基本建設(shè)飛速發(fā)展的今天，尋求一種既經(jīng)濟合理、又方便有效的施工方法處理此類地基，已是我們急待解決的課題；強夯法施工具有方便、經(jīng)濟、有效的特點，在處理此類工程地質(zhì)中無疑是首選的一種施工方法，但由于強夯法施工目前仍沒有成熟的理論和計算方法，特別是如何與濕陷性黃土地基建立有效的鏈接和模式，仍將是我們需要進一步研究開發(fā)的課題。27

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