强夯和强夯置换施工工法

强夯和强夯置换施工工法

强力夯实法（简称强夯法）是用起重机械将夯锤（8～30吨）提至一定高度（6～30m），自由落下给地基土以强大能量的夯击（势能作用力原理）迫使土颗粘重新排列、排除孔隙中的气和水，从而提高地基土强度，降低其压缩性的一种地基加固方法，其特点：适用于加固碎石土、砂土、黄土、高填土及杂填土和低饱和度的粉土与粘性土等地基，强夯置换法可用于高饱和度的粉土与软塑~流塑状态的粘性土地基，并对变形要求不严格的工程，夯后地基压缩性可降低2～10倍，承载力可提高2～5倍，造价比桩基础均低24%～50%倍，同时工艺简单，使用范围广、效果好、速度快、材料和费用省，为一种经济简便而有效的地基加固方法。

（一） 工艺流程：场地勘察施工准备→试夯确定试夯参数及方案→放出主夯夯击点线→施夯（主夯→次夯→满夯）→检测；

施工场地勘察施工准备：开工前要对施工现场进行调查，对施工场地不平地段进行推平、碾压，必须时要铺垫一层（0.5m~2.0m）砂石垫层，确保机械行驶方便，邻近周围建筑物及构筑物小于15m处要设置防震沟（沟深要超过建筑物基础深）等防震、隔震措施。在施工现场强夯影响范围以外处加设排水沟、沟深不小于2m，保证孔隙水压力的充分消散、畅通。

（二）试夯确定参数和方案：

根据地质土报告资料，选择不同地质土有代表性试夯区，进行试夯或试验性施工，试验区数量应根据建筑物场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定，根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯，待试夯结束一至两周后，对试夯场地进行试测，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯结果确定本工程采用的各项强夯参数。

1、强夯参数的选择

强夯法所用锤重、落距、夯击点间距、夯击遍数、两遍之间的间隙时间、加固范围（宽度）等参数，要根据现场地质条件和要求加固深度，经现场试验后确定。

（1）锤重和落距

锤重Q（吨）与落距（h）通常根据要求加固土层的深度（即影响深度）H（米）按下列经验公式选定：

H≌K√Qh

锤重一般用8、10、12、16、25吨，落距一般不小于6米，通常采用8、9.5、10、13、18、20、25米等几种，每一击的夯击能E=Q×h 一般取60～500吨.米/米2。

（2）夯击点间距：一般按正方形或梅花形网格布置间距。加固深度大、土质软、单击能量大者，其间距应大些，反之应小些。通常取夯锤直径的3倍，其间距多为5～15米，对工业厂房可按柱网来设置夯击点（采用单点夯），为使深层土得以加固，第一、二遍为间夯，夯击间距要大一些，随后几遍减少，最后一遍以低能量（为前几遍能量的1/4～1/5）进行“搭夯”（即锤印彼此搭接）。夯击点不宜太密，否则相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递。

（3）夯击遍数：一般加固深度大，土质软，要求高者夯击遍数多些，反之，遍数应少些。通常为2～5遍，前2～3遍为“间夯”，最后一遍为低能量的“满夯”，也有的夯1～8遍。每夯击点的夯击击数，以使土体竖向压缩最大而侧向移动最小，或最后两击沉降量或最后两击沉降量之差小于试夯确定的数值为原则，一般夯击数为3～10击。开始两遍夯击数多些，随后各遍击数逐渐减少，最后一遍只夯1～2击。

（4）两遍之间的间隔时间：通常待土层内超孔隙水压力大部分消散，地基稳定后再夯下遍，一般间隔1～4周。对于粘土或冲积土常为3周，若无地下水或地下水位在5米以下，地质条件较好时亦可采取1～2天或进行连续夯击。

（5）加固范围：对于重要工程应比设计的地基长（L）、宽（B）各大出一个加固深度（H），即（L+H）×（B+H）；对于一般建筑物，在离地基轴线以外3米布置一圈夯击点即可。

2、施工机具、设备的选择

夯锤可用钢或用钢板为外壳、内部灌筑混凝土制成。锤底形状有方形和圆形两种，而以圆形较好，不易旋转，定位方便，重合性好，消耗能量少，为适应多种深层加固，夯锤亦可作成装配式的。锤底尺寸取决于表层土质，对于砂质土和碎石类土，锤底面积一般宜为3～4平方米，对于粘性土或淤泥质土和垆坶等软弱粘性土，不宜小于6平方米，使得夯击坑的深度不要超过夯锤宽度之半，否则将有一部分能量消失于土中。夯锤中宜设置1～4个上下贯通的排气孔，以利空气排出和减少坑底的吸力。

起重机械可用15、20、25、30、50吨带有离合摩擦器的履带式起重机或专用三脚架，或其他专用的起重设备，但必须满足起重量和提升高度要求。当起重机吨位不够时，亦可采取加钢支腿办法。其起重能力：当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，应大于夯锤重量的1.5倍。施工宜尽量采用自由落钩。开钩系利用直径9.3毫米钢丝绳，通过吊杆顶端的滑轮，固定在吊杆上作为拉绳，当夯锤提至要求高度使自由脱钩下落。吊车起落速度为1次/1～2分。为防止突然脱钩，吊车后仰翻车造成安全事故，一般在吊车前端用缆风绳拉住或用推土机作地锚。

（三）施工放线

桩位（夯点）测放及标高测量仪器采用全站仪、水准仪和塔尺。

桩位（夯点）测放前，应根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和桩位（夯点）的坐标，经复核无误后，填写《施工桩位（夯点）坐标一览表》，以备测放桩位(夯点)时使用。向全站仪内输入坐标时应两人进行复核，防止出错。

桩位（夯点）可根据施工进展用极坐标法分批测放。桩位（夯点）采用白灰做标识，夯点测放误差应满足规范和设计要求。

（四）强夯施工控制点

（1）主夯单击点施工：应由邻近建筑物开始夯击，逐渐向远处移动，顺序从边缘夯向中央，施工机械尽量直线行驶，按放出夯击点进行机械就位，步骤为：吊车就位，使夯锤对准夯点→测量夯前锤顶高程→将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底段斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。夯击时，检查夯点偏差、提升高度、锤重、夯实间距、夯击次数是否与试夯参数相符合。夯击过程中，应根据填土的含水量及土体饱和状态等土质条件不同的强夯施工工艺，对含水量大于40%的饱和粘土采用强夯置换方法，置换可采用石块、碎石及建筑垃圾，对于填土含水量25%～40%间的非饱和土体，施工中易夯成橡皮土或地表隆起、施工时采用在夯坑中推填干土料或部分块石的置换施工方法，以形成强度较高的置换墩体，并吸收填土中自由水，达到降低其含水量的目的，对于填土含水量较低，小于25%接近击实实验最优含水量（20.8%）的非饱和土体，采用直接强夯的方法。

（2）夯击时应满足下列条件要求：① 最后两击的平均夯沉量，当单击夯击能小于4000KN.m时不大于50mm，当单击夯击能在4000KN.m～6000KN.m时不大于100mm，当单击夯击能大于6000KN.m时不大于200mm，当平均夯沉量达不到要求时，应分析原因。② 不因夯坑过深而发生提锤困难。③ 夯坑周围不应产生过大的隆起。

（3）次夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压的消散时间，当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于饱和粘土，地基间隔时间应不少于3～4周，对于渗透性好的地基可连续夯击。

（4）起夯面整平标高允许误差±100mm。

（5）夯点位置允许偏差为200mm，当夯锤落入坑内倾斜较大时，应将坑底填平再夯。

（6）施工中质量控制：夯击点夯击次数、夯锤深度，最后两击的夯沉量小于原体试夯确定值。施工过程中应防止因降水或暴晒原因，使土的湿度便离设计值过大。

（7）次夯点位于主夯点中间，重复主夯施工步骤要求夯击，搭夯部分要求夯印搭接，搭接部分不应小于锤底面积的1/5，搭夯完成后平整、碾压，满夯可以轻夯。

（五）施工检测与验收

（1）强夯处理后的地基竣工验收应对承载力试验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取7-14d；粉土和粘性土地基可取14-28d。

（2）竣工验收承载力检验的数量，对一般建构筑物，每个建构筑物地基的载荷试验检验点不少于3 点；对重要的建构筑物，每个建构筑物地基应增加载荷试验检验点的数量。

（3）夯后有效加固深度内土层的压缩模量通过原位测试（标准贯入、取样和平面载荷试验）或土工试验确定。

（4）强夯地基经检测后，当地基土的物理力学性质指标达不到原定设计要求时，应采取补夯等其它措施。

（六）质量要求

强夯地基质量检验标准应符合下表：

项 序 检查项目 允许偏差或允许值

检查方法

单位 数值

主控项目 1 地基强度 设计要求 按规定方法

2 地基承载力 设计要求 按规定方法

一般项目 1 夯锤落距 mm ±300 钢索设标志

2 锤重 kg ±100 称重

3 夯击遍数及顺序 设计要求 计数法

4 夯点间距 mm ±500 用钢尺量

5 夯击范围（超出基础范围距离） 设计要求 用钢尺量

6 前后两遍间歇时间 设计要求