1强夯法概述
强夯法也被称作是固结法或者动力压实法,在具体实施操作的时候主要是反复地将10t到40t的重锤提高到一定高度之后让其自由下落,落距一般在10m到40m。在重锤的作用下能够实现对地基有规律的夯击处理,由此更好地稳固地基。强夯法在使用时所应用的加固机理具体包含以下三个方面的内容:第一,动力固结。以往的固结理论是采取有效的方式将孔隙内部的水排除干净,从而确保饱和颗粒土出现沉降。但是从实际实施情况来看,受瞬时荷载的影响孔隙内部的水无法充分排出。后来有学者根据饱和土强夯后的瞬时沉降距离来判断出饱和土是可以被压缩的,由此提出了新的动力固结模型。第二,动力夯实。强夯加固多孔隙颗粒的操作机理是动力夯实,即土体在冲击能量的作用下会被机械设备夯实,由此会提升土体的强度。第三,动力置换。在动力能量的影响下会将碎石、砂石等材料填入饱和软土层,实现对饱和软土的充分置换,形成比较密实的砂石层。根据动力置换作用的不同,具体可以将其划分为整式置换和桩式置换。整式置换法利用强夯的重大力量将碎石整体压入淤泥之中,桩式置换法是使用强夯的方式来将碎石和碎石桩子夯实到软土中,借助碎石之间的摩擦角来对桩间土产生平衡作用。
2强夯法的分类
强夯法包括强夯置换、动力密实、动力固结。(1)强夯置换法适用于软黏土地基,工作机理是首先将符合标准的石料满铺于软黏土地基上,再利用高强度夯击能将石料夯入土基中重复夯击和填石,直到穿透软土层抵达下部持力层,形成一个一个的颗粒墩,墩与墩间土形成复合地基,从而实现对原有软土地基的加固,以提高地基承载力,减少沉降。(2)动力密实法适用于粗颗粒土和非饱和地基土,利用冲击荷载,降低孔隙率,使土壤更加密实,产生硬壳层,从而增加地基的强度,提高地基承载力。(3)动力固结法适用于细颗粒饱和土,受到强夯的冲击作用,土体会产生裂隙并发生液化,从而增加排水通道促使孔隙水排出。受到强夯作用,土体的强度将会大幅降低,但随着时间的推移,土体强度会逐步恢复并进一步增强。
3优缺点分析
第一,优点。强夯法的操作设备比较简单,在具体实施操作的时候会节省材料,简化工程施工。在对路基路面进行充填处理的时候要正常设计回填料粒径的大小,从而方便施工,降低工程的施工成本。同时,在强夯法的使用下还能够减少道路出现塌方的可能,增强整个工程施工的安全性。第二,缺点。地基土层中存在的软弱夹层会对强夯法的应用效果产生深刻的影响,最终导致夯击力度达不到规定的要求。
4强夯施工流程及技术要点
4.1施工工艺流程
相比于堆载预压法、换填垫层法等软土地基加固技术,强夯施工的流程比较简单,大体可以分为三步:首先,根据地质勘查结果和工程设计方案,确定强夯施工的范围和参数,并通过试夯检查效果。若达不到要求,则调整参数,如增加锤重、增加落距等,直到试夯满足地基施工要求;其次,在标记好的夯点上,依次完成强夯加固;最后,随机抽取若干夯点,检查加固效果。验收不过关的,复夯。
4.2技术准备
(1)项目部编制路基施工技术方案,上报监理工程师审批;在施工之前,总工程师和技术负责人要对施工人员进行技术交底,使施工人员掌握设计意图,熟悉技术标准和规范要求。(2)施工前,用推土机平整场地,方便施工机具进入施工现场;测定路线边线、中线和标高控制点,固定线路测量桩点,根据设计要求布设夯点。
4.3设备的选择
根据地面土质的类型来选择夯锤,多数夯锤是圆弧形状的,锤底的面积大小依据锤身的重量和重心的高度确定。在一般情况下使用的夯实锤子是钢铁或者铸铁加工制作的,由于这类材料的重心比较低,因而在使用的时候对夯实地面的冲击会比较小,不会出现坍塌的现象。在选择夯锤的时候要充分考虑夯锤对地面的影响,在土质较细的地方用质量较小的夯锤;在土质较粗的地方就要用质量较大的夯锤。同时,每一个夯锤都设计了排气孔,目的是减少夯锤下落过程中阻力的影响。
4.4确定施工技术参数
强夯法下软土地基的加固效果,与强夯参数有密切关联。例如夯击点的间隔距离、强夯次数、夯锤的重量和落距,甚至夯锤的形状、地面平整度等,都会对夯击加固效果有一定影响。例如,在土层结构、夯锤形状与重量等条件相同的情况下,将夯锤提升至更高的高度,落距增大,那么夯锤自由下落产生的夯击能也会越强,进而使土体加固、密实效果更理想。当然,一味增加夯锤高度,也会增加对机械设备的要求,施工成本相应上升。因此,在施工准备阶段必须要科学设计施工参数,在满足建筑地基施工要求的前提下,科学设计施工方案,才能在工程质量和施工成本之间达到统筹兼顾。
4.5夯点布置
在夯点布置中,布置的合理与否直接关系着强夯的效果和施工过程中的便利性。布置之前要根据建筑物的结构类型具体分析,若路基的基础面积较大,可以按照等边三角形或正方形的形状进行布点。如果路基是条形,可以根据路基中承重位置的轴线进行布点。且路基中的颗粒土较细时,稍大的夯点间距可以分散超孔隙水压力,并且在加固深度较大时,形成的密实层,会影响夯击能继续向下传播。
4.6强夯试验
(1)施工前进行试验,确定夯击能、夯击遍数、夯间距、间歇时间、建筑物安全距离等参数,为正式强夯施工提供执行依据;选择表面平整的区域进行试夯,布设夯点,测量场地标高,记录夯沉量。(2)每夯击一次后,对夯击面的标高进行重新测量。如果在第一遍夯击中的第一次夯击后,沉降量超过5cm,则可以进入第二遍夯击试验;如果第二遍夯击中的第一次夯击沉降量不足5cm,则必须进行第二次夯击。如果第二遍夯击中的第一次夯击沉降量超过5cm,则可以进入第三遍夯击;如果第三遍夯击中的第一次夯击沉降量不足5cm,则必须进行第二次夯击。如果第三遍夯击中的第一次夯击沉降量超过5cm,则可以停止试验。通过试验确定每一遍夯实中的最佳夯击次数,同时夯击次数还要充分考虑夯沉量关系曲线、施工作业成本等因素。
结束语
在当前的建筑行业内,关于软弱土地基的加固施工方法多种多样,相比于换填法、挤密法等加固方法,强夯法的优势主要体现在操作步骤更加简便、适用范围更加广泛,以及地基加固效果良好。施工单位在应用这一技术时,一方面要提前开展充分的地质勘查,在此基础上确定强夯加固施工方案,另一方面还必须加强施工技术管理以及严格做好加固效果检测,才能让地基处理达到要求,保障工程结构安全。
参考文献
[1]崔荣升.强夯法在填海陆域形成地基处理施工技术中的应用探讨[J].建材与装饰,2019(36):20-21.
[2]杨胜业.开山石料高填方地基强夯施工技术[J].建筑技术开发,2019,46(24):123-124.