强夯法在建筑工程地基处理中应用

2019-11-29 02:41李忠立
商品与质量 2019年22期
关键词:重锤夯法压缩性

李忠立

湖南省机械化施工有限公司 湖南长沙 410000

1 强夯法概述

1.1 基本概念

强夯法利用重量为100-400kN的夯锤从高位自由落体的势能对地基形成冲击,通过相应的冲击和振动提高土体强度,降低土体压缩性,20世纪70年代末开始在我国进行推广应用。在对杂填土、砂石土、粘性土、沙土、湿陷性黄土等地基进行处理的过程中,强夯法应用较多。

1.2 基本机理强夯法

通过反复重锤提升到一定高度,然后通过自由下落产生巨大冲击,对地基进行夯实。使用强夯法能够提高地基承载能力,降低土层压缩性,改善其抗液化的能力,同时消除土层的湿陷性或溶陷性问题[1]。强夯法加固针对不同土体的机理是不同的,对于多孔隙、粗颗粒、非饱和的土体,强夯法是通过强夯的冲击能量减少土体孔隙,使得土体变得密实,提升地基承载能力,在夯实过程中将土层中的气挤出,其夯实形变来源于土颗粒的相对位移,对于细颗粒饱和土体,强夯法是通过动力将其固结,强夯的冲击能力破坏了土体结构,出现局部液化且产生裂隙,增加了土体排水的通道,为孔隙水的逸出提供通道,当超孔隙水的压力消散后,土体固结,就能有效提升土层强度。

1.3 基本特点

首先,强夯法施工工艺、设备较为简单,一般只需要一台起重设备及配套的重锤,利用起重设备吊起重锤,然后使其自由落体,操作极为简便,施工质量控制非常容易;其次,强夯法能够适应多种情况的地基处理,可以针对各类软土地基进行加固,特别是针对碎石类填土地基的处理效果更好;再者,采用强夯法的效果较好,经夯锤夯实后地基土体强度提升较大,有效降低了土层的压缩性和沉降量,可有效避免震区砂土液化问题,降低甚至消除大孔隙土体的湿陷等级;另外,强夯法施工效率高、速度快,有数据表明,单台套设备设施每月可以处理五千到一万平米的地基,远高于桩基施工速度;最后,强夯法的经济性高,能够大大减少地基处理过程中对于水泥、钢材、木材等建筑材料的使用,相较于采用桩基方式进行地基处理的方式,整体加固成本较低。

2 强夯法在建筑工程地基处理施工中的应用情况

2.1 配置施工设备

强夯法施工工艺、设备较为简单,一般只需要一台起重设备及配套的重锤,因此,其施工设备的配置主要考虑两个方面,一个是现场使用设备,另一个是附属配套设施。

对于现使用设备来说,主要包括起重设备和配套重锤。起重设备可以使用十五吨以上履带式起重机,其起重能力要大于夯锤重量的1.5倍,这种设备行走方便、稳定性好,同时带有自动脱钩装置,并保证十至十四米的起重高度,在施工过程中为了避免夯击臂杆后仰,通过在臂杆端部设置辅助门架等措施进行防倾覆;配套重锤一般选择十到四十吨重锤,底面为圆形或方形,一般情况下圆形较为适宜,其锤头直径及锤底面积要根据建筑工程现场情况进行确定[2]。为排除锤击过程中存在的空气,减少空气阻力,可以在重锤底面对称设置与顶面贯通的排气孔。对于附属配套设施,主要是电焊机、装载机、加油机,以及相应测试项目使用的检查、试验仪器。

2.2 施工前的准备工作

强夯施工前必须先了解建筑工程施工区域的工程地质情况,获得基穴普探图、夯位图、基础平面图、强夯地基的设计要求、质量保障措施及方案。在开夯前,要按要求清除地下管线、硬质物体等障碍物。对于埋深大于处理深度的坑洞,应该事先处理好。埋深较浅的洞坑、洞穴以及局部土质比较松软的地基,应该在地面上做出相应的标志,施工时应注意加强夯击。在施工过程中遇到的特殊问题无法解决,应该及时和相关部门以及设计单位联系,共同商讨处理方案。

2.3 施工重点内容

(1)强夯法施工前,要先将建筑工程施工区域的场地平整处理,若现场地下水位较高,底部积水会对强夯法施工存在影响,必须提前进行排水,以便降低现场地下水位。(2)实际施工过程中,强夯法处理要分段进行,按照从边缘到中间的方向循序渐进。施工过程中按照起重机行驶路线进行推进,夯击完成后要及时使用推土机进行场地平整,然后放线确定下一个处理周期的夯点位置[3]。(3)进行施工前,要根据设计要求确定相应的强夯参数,在施工过程中要保持落锤平稳、夯位准确,在每次夯击完成之后,及时安排使用新土将夯坑进行回填、平整。(4)对于现场土体,要严格控制其含水率,确保在最优范围内,若土体含水率低于最优范围,可以采取钻孔灌水或洒水渗透的方式进行处理,在雨季进行强夯处理时,要在场地周边设置相应的排水设施,避免雨水流入施工现场,影响整体施工效果。

3 结语

强夯法通过重锤对地基施加冲击,利用其在地基中出现的冲击波和动应力,提升地基强度,降低土层压缩性,改善土质的抗液化条件,而且夯击可以提高土层均匀程度,减少地基的差异沉降。具有施工简便、加固效果好、经济性强的优点,逐渐受到越来越多关注和重视,随着强夯法工艺水平的发展,地基加固处理工艺效果显著,经济效益明显,能够更好地适应建筑工程地基处理要求,推动建筑工程整体建设水平的提升。

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