【强夯内幕】填起来,然后夯实它!

2024-09-06


针对场地地下水位高、饱和砂土易于液化的特点,采用强夯技术处理地基液化沉陷问题。通过研究饱和砂土地基强夯加固机理,明确了地下水位应低于夯击碰撞面这一关键技术,进而基于监测数据提出了合理的设计方案和施工措施。

一、人工填土强夯地基的填料选择应符合下列要求:

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1)级配良好的粗粒料。

(2)性能稳定的工业废料、建筑垃圾。

(3)以粉质黏土、粉土作为填料时,其最优含水量可采用重型击实试验确定。

(4)潮湿多雨地区的填土地基不宜采用成分单一的粉质黏土、粉土作填料,应掺人不少于30%的粗骨料。

根据近几年的强夯经验,在南方湿润多雨地区当填土材料中土与石的比例小于或等于7:3(石料占比不少于30%)时,填土地基的加固效果较好。在强夯置换施工中,垫层材料和置换材料土石比小于或等于3:7(石料占比不少于70%)时,既可满足置换墩的强度要求,也可满足透水性要求。因此土石比控制是填土地基和高饱和度地基强夯质量的一个有用指标。

补充说明:规范中对强夯置换要求“墩体材料可用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等硬质粗颗粒材料,填料中粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%,最大粒径不应大于800mm。”这是因为,墩体材料级配不良或块石过多过大,均易在墩中留下大孔,在后续墩施工或建筑物使用过程中使墩间土挤入孔隙,下沉增加,因此本条强调了级配和大于300mm的块石总量不超出填料总重的30%。

(5)不得使用淤泥、耕土、冻土及有机质含量大于5%的土。

(6)膨胀性岩土可作为地下水位以上高填方地基填筑体下部的填筑材料,并满足条件:


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(7)泥岩、页岩、板岩等易软化、泥化岩石可作为地下水以上部位填土地基的材料。在气候潮湿多雨的地区,可用于排水条件良好的高填方地带。

(8)砂岩、泥岩等易风化岩作为填土材料,应考虑地基发生渗透变形和渗透破坏的可能性,并制定相应地防止渗透变形和破坏的级配控制标准、回填方法和施工措施。

泥岩作为填土材料,在我国工程界历来有较大争议。但在我国西南地区,泥岩分布很广,在这些地方建造高填土地基,泥岩成为填土地基材料主要来源。如果不就地取材,从外地购入填土材料,将会加大地基处理成本。同时在土石方平衡、环境保护方面,也造成很大的困难。近年来,在贵州发耳电厂、湖北宜都电厂、四川宜宾福溪电厂,采用泥岩作为填土材料,取得了很好的效果。

(9)大块石填土材料最大粒径不应大于800mm。

关于块石填土地基的强夯,国内目前并没有适用的相关规范,目前所依据的是建设部2004年第218号公告,关于发布《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告中,将“强夯法处理大块石填土地基”列为推广应用新技术。其主要技术性能特点为:“适用于填料粒径大(最大可达800mm)的高填土地基分层强夯地基处理。与碾压法相比,可减少填料破碎和分层铺填费用。分层出来的厚度可达4m,可降低造价和缩短工期。其适用范围为大面积、大块石高填土地基,如开山填谷,开山填海,西部机场和道路工程。”


二、 人工填土地基回填前的场地处理应符合下列规定:


(1)人工填土地基填筑前应先清除或处理场地填土层底面以下的耕植和软弱土层;

(2)回填场地回填前的场地软弱土层的处理可采用抛石挤淤、强夯和强夯置换、挖除换填、振冲桩等方法。可根据现场工程地质条件、水文地质条件进行经济技术比较,择优选用;

(3)当高填方地基原地基需要加固,其天然坡度在1:5~1:2.5之间时,应将天然地面开挖成倒坡台阶形状,台阶宽度不应小于2m;当天然坡度陡于1:2.5时,应验算地基整体稳定性。


三、人工填土强夯地基的回填应符合下列规定:


(1)成分简单、粒径均匀的回填土可采用抛填;

(2)成分复杂、粒径不均匀的块石和碎石土回填地基,除抛石填海和抛石挤淤地基外,应采用分层堆填,禁止抛填。分层堆填的厚度可根据运输车辆的吨位,可取0.8~1.2m。

中国建筑科学研究院地基所甘厚义、焦景有等在龙洞堡机场填方工程中针对堆填和抛填两种不同的填筑施工方法进行了对比试验。试验结果表明,在填筑厚度及填筑粒料相近的条件下,不同施工方法填筑而成的大块石填筑层,不但颗粒级配及密实度有着明显的差别,整体均匀性也存在着很大差异。采用堆填法填筑而成的大块石填筑地基,无论颗粒组成的级配还是地基加固效果以及填筑地基的整体均匀性都明显优于抛填法。

此外,通过爆破-开挖-装车-堆卸-推土机推平-机械破碎锤二次破碎大颗粒几道工序,使填料得到最充分的拌和,达到最好的级配。这样强夯地基处理,才能够达到最好的加固效果和最经济的成本。

(3)强夯填土地基的填筑厚度应根据强夯的有效加固深度确定,对于填土高度较大的高填方地基,应将填土分层回填、分层强夯。填土地基的强夯分层厚度可按表4.5.3确定。

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由于强夯加固深度并不随着能级的增高而按比例增长,高能级、超高能级强夯施工设备体积较大且笨重,行走不便。对于高填土场地,设备运行转移难度大,故高填土地基强夯不宜采用高能级和超高能级,宜采用能级较低的分层强夯加固法,高能级和超高能级强夯适用于处理一次性回填处理的厚度大的填土地基。

国内工程近年多采用的强夯能级为3000kN·m、4000kN·m和6000kN·m,故本规程在表4.5.3中只提供了这三种能级强夯的填土分层厚度。

(4)当填筑材料为石料时,应根据其软硬程度,按如下要求确定分层厚度:

a.当填土材料为泥岩、板岩和页岩等软岩成分时,这类岩石泥化后的沉陷量大,而级配的控制又不可能完全避免土层中的空隙在强夯后消失,故强夯时,需要较大的能量,将块石击碎,强夯的分层厚度应适当降低(较表4.5.3相关要求),并宜通过试夯确定分层厚度。

b.对砂岩等易风化的中等硬度的岩石,风化后的沉降量较大,同时还可能产生渗透破坏与变形,而级配的控制也不可能完全避免土层中的空隙在强夯后消失,故强夯时需要更大的能量,强夯分层厚度应进一步降低(较表4.5.3相关要求),分层厚度应通过试验确定,检测时应开挖探槽,直接观察了解孔隙的消除情况。

c.对于石灰岩等较硬岩石,强夯不可能将岩块击碎,只能靠级配严格,夯实挤密,同时这类地基也不易产生泥化、风化,故分层厚度可参考本规程表4.5.3的数据。

(5)当填土区有地下径流、泉水、裂隙水出露时,应在填筑体中构筑排水盲沟网。排水盲沟网应设在两个强夯地基处理分层的中间;排水盲沟网可根据填土区的高度设一层或数层;排水盲沟应用土工布包裹。



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