一、强夯原理及适用范围
公路软土地基的孔隙比较大,含水量较高,承载力较低,在外部荷载特别是长期荷载作用下,土的沉降变形较大,极易破坏其上路基的稳定性并影响行车质量。强夯原理在于通过重物夯击对软土施以强大的外部作用力,减小土的孔隙比,排除孔隙水,降低含水量;软土在排水固结后结构得到改善,承载力提高,承受外界荷载时土的沉降量较小,从而提高路基的稳定性。强夯适用于含水量较高的粘性土、湿陷性黄土地基施工,此外还可用于碎石、砂土及人工填筑地基施工。
二、强夯法的特点
当天然地基相对较为软弱,亦即是软土不能满足工程设计的要求和变形的要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时,则先要经过人工加固处理后再修建路基。这种对软弱地基进行补强加固的过程称为软土地基处理。而强夯法是一种地基加固方法,强夯法处理地基是用来处理填土、饱和砂土、冲积土以及大量的软土地基的一种重要地基加固方法。其主要工作原理是将起重机械8~30t(最重可达200t)的夯锤起吊到6~30m(最高可达40m)高度后,自由落下,给地基以强大的冲击能量的夯击。强夯法具有加固效果好、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低的特点。
三、强夯技术施工影响因素
1.路基土质直接影响夯实的效果,当应用于非饱和土时,强夯的压实过程基本上同室内的击实实验相同。对于饱和的粘性土,其夯实的效果绝对没有非饱和土那样优秀,所以在施工的同时必须采取一些必要的排水措施。
2.施工地基的含水量以及地下水位。无论是过干的还是过分湿润的土质对夯实效果的影响都是不利的。高填土、杂质土的夯后承载能力提高明显,而对于饱和土、淤泥强度提高效果却差强人意。
3.夯机的夯击能力以及夯锤的选择。强夯加固技术对公路路基拓宽的施工很重要,夯击加载工具必须与夯锤相配套,锤形及其尺寸也是强夯加固效果的重要影响因素,锤形一般有圆形和方形两种形状适用于不同的施工状况,锤体的尺寸主要体现在与地表土有效接触面积的大小,根据不同土质的软硬程度选择适当的垂体尺寸。
4.夯点的布置。夯点的布置与施工地基土的类型和处理深度有关,布置合适的夯点后一般采用多次夯击的方法进行地基的夯实。施工时应遵循先进行主夯点的施工,然后进行次夯点,先周边后中间的施工顺序,从而减少地基内部向外部的侧向挤出,在第二次夯点布置时要与第一次的布置相错开以提高夯实加固效果。
四、当前工程建设地基基础施工中存在的问题
1.地基建设中的塌方问题
在工程的地基建设过程中,如果出现了塌方问题,必然会使地基土受到扰动,进而影响到地基的整体承载力,不仅会对自身的工程建设造成危害,同时还会严重影响周围建筑物的安全,甚至会造成安全事故,造成重大的人员伤亡。特别是在基坑开挖深度较深并穿过不同的土层时,施工方如果不去根据不同土层的工程特性(地基土的内摩擦角、粘聚力、湿度、重度等)来确定地基基坑的边坡开挖坡度和支护方法,就会使得边坡顶部受到堆载或外力的振动产生变形,由此引发塌方问题。或者是因为工程施工方在开挖土方时施工不当,在应该作支护的时候没有去做应有的保护,也会造成塌方。
2.地基缺乏保护
工程项目的地基建设中另一个重要问题就是地基缺乏足够的保护,特别是在长江以南多雨地区进行工程施工,如果不能解决好地下水的问题,就会对地基建设带来严重的危害。如果地基的基础缺乏足够的保护,或者是防水、排水措施不到位,就可能会造成地基进水,这样就不仅会造成地基基础施工困难,同时对于地基的质量也会造成损害。特别是在多雨季节,一定要保证地基建设的基坑没有积水,对于被水浸泡的地基表层土要将其松软部分清除。
3.软土路基路在路堤填土施工完成后和路堤填筑施工过程中,道路路基会产生相应的较大的路基沉降和剩余沉降。如何进行沉降控制,如何控制残余沉降达到设计标准,如何确保所有的不同结构接合处的平稳,如跳车等现象已经成为继续解决的问题。
五、施工方法
定出控制轴线、强夯场地边线,钉木桩或点白灰标出主、副夯点位置,并测量场地高度,设水准基点。分段进行强夯,顺序从边缘夯向中央,一排一排夯,起重机直线行驶,从一边向另一边进行。起重机就位,使夯锤对夯点位置。测量夯前锤顶高程,确保夯击能。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行,起吊夯锤保持匀速,夯位应准确,不得高空长时间停留,严禁急升猛降防锤脱落。待夯锤自由下落后,放下吊钩、测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜时,应及时将坑底整平。
停止作业时,将夯锤落至地面。夯锤起吊后,臂杆和夯锤下及附近15m范围内严禁站人。有建筑50m范围内不宜采用强夯措施。强夯开始时应检查是否处于中心,若有偏心时,应采取在锤边焊钢板或增加混凝土等办法使其平横,防止夯锤倾斜。夯坑随夯随填,不过夜,以防积水,并视天气情况变化而定。施工过程中,必须做好施工记录,强夯过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录。按设计规定次数及控制标准,完成各夯点的夯击。点夯完成后用推土机整平场地,最后用低能量满夯一遍。干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。当风力大于5级时,应停止强夯作业,以防机械倾倒,保证安全。为防止飞石伤人,现场工作人员应戴安全帽。在夯击时,所有人员应退出安全线以外,机械设备应严格按照操作规范进行操作。夯锤上应设通气孔,如遇堵塞,应立即开通,加强强夯施工过程的监测,施工中应有专人负责监测工作。
六、技术措施
施工现场应设排水沟,以利地表积水及时排出场外,夯坑内积水应及时排出。根据勘察地质报告表明场地内填土绝大部分天然含水率较大,可能在施工过程中出现部分无法强夯区域,应会同监理、设计、建设单位及时采取措施处理。强夯应分段施工,由边向中,沿着地下水的排池方向施工,以免破坏天然排水通道的连续性形成“水囊”而造成的隐患。终夯条件:按设计要求最后两击平均夯沉量小于50mm。根据地质勘察报告提供的填土层天然含水率平均值,如果大大超过了最佳含水率,加之现在施工正是雨水较多的季节,因此对强夯施工质量会有很大影响,而且工期要求紧,不能按有关规定进行试夯;对于在施工过程中需建设、设计、监理及施工各方加强联系及时沟通,强夯完工后及时按规定进行检测,为设计提供可靠数据。
七、结语
总之,虽然地基施工中有较多问题存在,但在地基处理技术质量的不断坚持与完善会有较大水平的提升。对新材料和新工艺的使用得到大力推进,通过对地基的巩固,在该过程中,强夯地基技术发挥着极为重要的作用,不仅对公路地基软弱问题得到弥补,而且使建设工程施工技术得到明显提升。
参考文献
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