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摘要：本文结合某工程实例，对强夯法在建筑工程地基处理中的应用作出分析，并对强夯法施工的技术要点进行了阐述，指出了利用强夯法对建筑工程地基进行处理时应注意的事项，以及为相关工程提供借鉴。
关键词：强夯法；建筑工程；地基处理
近年来，在我国的铁路、公路、桥梁、房屋建筑、机场跑道等特殊地基处理工程中，广泛应用到强夯法。常常用来加固砂类土、湿陷性黄土、杂填土、非饱和粘性土等特殊地基基础，效果十分显著。采用夯实法，其设备十分简单，能有效节省材料、经济实用、施工起来十分方便，使用范围也十分广泛等。
一、作用原理
1.加固地基机理
强夯法的作用原理，是采用巨锤至高出自由落下，使得地基受到其强大的冲击波以及冲击能，产生较大的冲击应力。其中，锤重一般保持在80kN至250kN范围内，自由下落的落距通常为8～40m范围内。因为土是由气态、液态以及固态组成的，在冲击应力的作用下，土体实现瞬间变形，使得土层中的各种不同大小的孔隙不断压缩，土体局部出现液化，夯击点周围产生裂缝，使得排水通道形成良好的系统循环，土中的气体以及孔隙水便随机溢出，导致土粒重新开始排列，随着时间的沉淀，土质密度进一步加强，使得地基的承载力得以提升，压缩性降低。此外，强夯法还能对砂类土的抗振液化能力起着一定程度的促进作用。对黄土的湿陷性进一步改善，是一种既经济又实用的特殊地基加固方法。
2.振动波圧密理论
在采用强夯施工时，会产生巨大的冲击能量，土体的振动效应十分强烈，导致土体结构受到破坏，使得出现局部液化。对于湿陷性黄土地基的处理方法十分众多，地基土质不同、结构物不同，选择地基处理方法也不相同。夯实法是为了提高地基承载力，充分利用强大的夯击能，减小土体孔隙。其低投资、高效率、效果突出的特点被广泛应用到黄土地基的改良中。
二、夯实施工
1.准备工作
在工程施工前，首先应将强夯范围内的地质状况、地下管线、地下构造物以及地表附着物相关的位置和标高进行检查和核对，如果发现还存在不利因素，应及时采取有效措施排除隐患。由于强夯施工会产出强大的振动，可能会对周边的建筑物或建筑设备造成负面影响，因此，在施工前，应在其周围根据需要设置相关的监测点，同时采取开沟减振或防振方针，将现场的排水设施与临时防护措施落到实处。
2.施工试夯
应用强夯法处理特殊地基，首先应根据设计图纸采取不同的夯击能以及夯击次数完成施工试验。在强夯处理之前，一般都有专门的勘察单位进行施工现场的土质结构、环境等多方面的勘察，并提供较为全面的勘察报告。比如对于地基承载力、天然含水量、湿陷性系数、天然密度等与施工地基相关的各种数据，在有条件的情况下，可以在施工场地进行各种数据的现场测量，同时做好夯前标准贯入试验、液塑限试验以及静力触探试验等。对于夯点的数量取值，应根据设计的具体要求以及地基的复杂程度、建筑物类别、土质的均匀性等综合因素。一般情况下，同一地基的土性基本相同，对其试验段施工只需选择一处便可。对于土性差异较大的基地，应将其差异明显的地段分开进行。在进行试夯试验中，应将每个夯点击一次所引起的夯沉量进行测量。最后的两次夯击与夯击次数的平均夯沉量的确定应根据试夯记录的夯沉量和夯击次数之间的关系进行确立。其中夯击次数最好达到最佳频次。在试夯结束以后，还应在夯前原地面与夯后形成的深度之间，每隔一段距离获取适量的土样重新进行室内试验。如果测试结果与设计要求不相符，应对有关的参数进行调整，重新进行试夯直到达标为止。通过试夯试验，不仅可以为施工时对特殊地基处理所需的有效深度提供依据，同时还能验证强夯方法是否真正达到经济的合理性、技术的可行性。
3.施工工艺
在施工规程中，首先应将施工场地清理平整，将第一遍的夯点位置标出来，相关工作人员对场地的高程进行测量。然后将起重机安置到设定位置，调整夯锤与夯点之间的位置。其次，应将夯前锤顶高程测量出来，将夯锤吊到设定的高度，然后脱钩，使其自由下落实现夯击。将其夯击过程的锤顶高程测量出来。然后进行反复夯击，根据控制标准与预订的夯击次数完成每个夯点的夯击。当第一遍夯击点全部夯击完成后，应使用推土机填平夯点。当全部夯击遍数完成以后，应采用低能量满夯夯实施工场地表层松土，最后测量出夯后场地的高程参数。
4.措施要求
（1）在强夯施工前，应采用仪器设备将夯点中心位置确定好，并做好标识。在施工过程中，要保持对点的准确性。
（2）在施工过程中，必须按照规定的控制指标、锤击数以及锤高度等的标准要求严格施工程序，不能随意更改。当发现偏锤时，应暂停施工，重新对准中心点。如果出现歪锤现象，应及时使用填料垫平坑底。
（3）如果表层土过于干燥也被是满夯时，应通过增加含水量等措施改善土质。
（4）雨季施工期间，应避免雨水浸泡施工现场，如果夯坑内出现积水，应及时排除后才能进行施工。如果是在冬季施工，应避免采用满夯施工。满夯是强夯最重要的一个环节之一。在满夯施工时必须保持精心细致的态度，做好每一步，不然就会导致表层质量降低，或造成建筑物沉降不均匀等现象。
5.注意事项
首先，土的含水量在采用强夯法中显得十分重要。土的天然含水量应比塑限含水量低，大概为其含水量的百分之三左右。在夯实土层中，如果土的天然含水量低于其塑限含水量低于百分之十时，应及时对其增加湿度达到最佳含水量要求。如果其天然含数量高于塑限含水量的百分之四时，应采取措施降低其含水量。
其次，如果湿陷性黄土低于或处于最佳含水量标准，其孔隙内一般都不会有自由水出现。因此，在施工过程中，每夯实一次可以继续夯击、降低吊车移位频次，不仅可以降低大量的工程造价，同时也使得强夯施工效率进一步提高。再次，要将黄土层湿陷性等特殊地基的有效深度消除去，其确定必须根据试夯结果设定。在满足设计要求所设定的湿陷性深度的消除范围内，其湿陷系数应低于0.015。最后，应根据规定要求严格进行逐点夯击。做好每一次的高程记录。
3强夯加固地基设计方案
场地为素填土厚度大于7m，设计时分两层进行夯实，即开挖5.0～6.0m后进行第一遍强夯施工。采用3000kN?m的单击夯击能进行一遍点夯，点夯夯点按正方形插档布点，夯点间距5.0m×5.0m；点夯采用铸铁圆锤；强夯范围大于建筑物边线外延4～5m宽度范围。
待该层强夯施工结束检测合格后回填，回填土方至高出±0.00标高70～80cm后进行第二遍强夯施工：采用3000kN?m的单击夯击能进行点夯（每个夯击点击数为5～10击），点夯夯点按正方形布点，夯点间距4.0m×4.0m；点夯采用铸铁圆锤；强夯范围大于建筑物边线外延4m宽度范围。最后采用低能级1000kN?m的满夯2遍，满夯夯击锤印1/4搭接。
工程夯前填土标高应高出夯后标高50～60cm。强夯采用3000kN?m、1000kN?m两个能级。采用3000kN?m和1000kN?m的夯击能，围墙地基采用1000kN?m的夯击能。施工图划分各区域的施工能级时，已经考虑了强夯后填土将会被夯沉的因素。强夯施工参数根据试验性施工确定在进行正式施工前应进行试验性施工。隔震沟位于强夯区域外15m，沟深2.0m，沟宽度1.5m。试验性施工试夯区的布置为12.5m×12.5m的正方形区域，本工程选择在场地上方、围墙范围内。试验性施工的具体要求：确定夯点的最佳夯击次数；地基变形沉降测试；主要确定强夯后的有效加固深度；承载力和变形模量。本次试验的主要检测设备可采用承压板、千斤顶、力传感器、百分表、数据采集仪等。为了满足设计文件对强夯地基的技术要求，评价强夯地基加固的效果，需要对夯前和夯后的地基沉降变形和土体物理力学参数进行测试分析。
三、强夯法加固地基的施工工艺
4.1强夯法施工步骤
在实际的工程施工中，应用强夯法进行工程的地基加固时应当按照以下顺序进行施工，首先应当清洁平整施工场地，然后标记好第一夯点位置，并测量地面水平；然后调配起重机就位，并将锤夯点对准位置；在夯锤顶高程测量，锤提升到预定高度锤脱钩自由下落。放下钩顶部平锤；然后重复以上步骤，根据夯击次数对强夯完成控制标准的设计要求；对夯点，重复步骤第三到第六，完成全部夯点第一压实；用推土机将夯坑填平，测量地面水平；在指定的时间间隔，按照上面的步骤依次完成所有压实；低能量强夯场地表面污垢压实，压实后的高程测量现场。具体的施工步骤如图1所示。
图1强夯法施工步骤
4.2强夯法施工要点
（1）施工前应平整地面，用推土机按前两次。如果地下水位站点比较高，底部的水对建筑材料的影响，应提前采取措施，降低水位或0.5～2填充。一般夯锤重可10～20T、形体的底面宜采用圆形；锤底面积应根据土的性质确定，锤底静压力值可以是25～40kPa，细粒土锤底静压力应较小；锤的底面应与顶面对称设有多个通过排气孔，必须保持开放。
（2）动态施工应采用履带式起重机脱钩装置或其他特殊设备的自动化，采用履带式起重机，吊钩钢丝绳自动挂钩装置固定在手柄上的吊钩装置，另一端穿过侧板上的起重机吊钩的滑轮吊臂焊接固定在轴的底部。当锤吊到预定高度，钩绳拉紧，打开锁钩装置的下降使锤。
四、结语
在建筑工程建设中，强夯法是处理地基的最有效的方法之一，但是在实际的施工作业中，也会存在很多问题，因此，需要更多的技术人员以及专家学者加强强夯法在建筑工程地基处理中应用的探讨和探索，对现有的强夯法进行改进和完善，并结合国外相关技术经验，提高夯实的效果，有效减少或者是避免地基软化现状的发生，提高建筑物的安全性。
论文作者:赵学磊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/5
标签：地基论文; 含水量论文; 高程论文; 夯实论文; 测量论文; 土质论文; 范围内论文; 《防护工程》2017年第28期论文;