李忠立
湖南省機械化施工有限公司 湖南長沙 410000
強夯法利用重量為100-400kN的夯錘從高位自由落體的勢能對地基形成沖擊,通過相應(yīng)的沖擊和振動提高土體強度,降低土體壓縮性,20世紀70年代末開始在我國進行推廣應(yīng)用。在對雜填土、砂石土、粘性土、沙土、濕陷性黃土等地基進行處理的過程中,強夯法應(yīng)用較多。
通過反復(fù)重錘提升到一定高度,然后通過自由下落產(chǎn)生巨大沖擊,對地基進行夯實。使用強夯法能夠提高地基承載能力,降低土層壓縮性,改善其抗液化的能力,同時消除土層的濕陷性或溶陷性問題[1]。強夯法加固針對不同土體的機理是不同的,對于多孔隙、粗顆粒、非飽和的土體,強夯法是通過強夯的沖擊能量減少土體孔隙,使得土體變得密實,提升地基承載能力,在夯實過程中將土層中的氣擠出,其夯實形變來源于土顆粒的相對位移,對于細顆粒飽和土體,強夯法是通過動力將其固結(jié),強夯的沖擊能力破壞了土體結(jié)構(gòu),出現(xiàn)局部液化且產(chǎn)生裂隙,增加了土體排水的通道,為孔隙水的逸出提供通道,當超孔隙水的壓力消散后,土體固結(jié),就能有效提升土層強度。
首先,強夯法施工工藝、設(shè)備較為簡單,一般只需要一臺起重設(shè)備及配套的重錘,利用起重設(shè)備吊起重錘,然后使其自由落體,操作極為簡便,施工質(zhì)量控制非常容易;其次,強夯法能夠適應(yīng)多種情況的地基處理,可以針對各類軟土地基進行加固,特別是針對碎石類填土地基的處理效果更好;再者,采用強夯法的效果較好,經(jīng)夯錘夯實后地基土體強度提升較大,有效降低了土層的壓縮性和沉降量,可有效避免震區(qū)砂土液化問題,降低甚至消除大孔隙土體的濕陷等級;另外,強夯法施工效率高、速度快,有數(shù)據(jù)表明,單臺套設(shè)備設(shè)施每月可以處理五千到一萬平米的地基,遠高于樁基施工速度;最后,強夯法的經(jīng)濟性高,能夠大大減少地基處理過程中對于水泥、鋼材、木材等建筑材料的使用,相較于采用樁基方式進行地基處理的方式,整體加固成本較低。
強夯法施工工藝、設(shè)備較為簡單,一般只需要一臺起重設(shè)備及配套的重錘,因此,其施工設(shè)備的配置主要考慮兩個方面,一個是現(xiàn)場使用設(shè)備,另一個是附屬配套設(shè)施。
對于現(xiàn)使用設(shè)備來說,主要包括起重設(shè)備和配套重錘。起重設(shè)備可以使用十五噸以上履帶式起重機,其起重能力要大于夯錘重量的1.5倍,這種設(shè)備行走方便、穩(wěn)定性好,同時帶有自動脫鉤裝置,并保證十至十四米的起重高度,在施工過程中為了避免夯擊臂桿后仰,通過在臂桿端部設(shè)置輔助門架等措施進行防傾覆;配套重錘一般選擇十到四十噸重錘,底面為圓形或方形,一般情況下圓形較為適宜,其錘頭直徑及錘底面積要根據(jù)建筑工程現(xiàn)場情況進行確定[2]。為排除錘擊過程中存在的空氣,減少空氣阻力,可以在重錘底面對稱設(shè)置與頂面貫通的排氣孔。對于附屬配套設(shè)施,主要是電焊機、裝載機、加油機,以及相應(yīng)測試項目使用的檢查、試驗儀器。
強夯施工前必須先了解建筑工程施工區(qū)域的工程地質(zhì)情況,獲得基穴普探圖、夯位圖、基礎(chǔ)平面圖、強夯地基的設(shè)計要求、質(zhì)量保障措施及方案。在開夯前,要按要求清除地下管線、硬質(zhì)物體等障礙物。對于埋深大于處理深度的坑洞,應(yīng)該事先處理好。埋深較淺的洞坑、洞穴以及局部土質(zhì)比較松軟的地基,應(yīng)該在地面上做出相應(yīng)的標志,施工時應(yīng)注意加強夯擊。在施工過程中遇到的特殊問題無法解決,應(yīng)該及時和相關(guān)部門以及設(shè)計單位聯(lián)系,共同商討處理方案。
(1)強夯法施工前,要先將建筑工程施工區(qū)域的場地平整處理,若現(xiàn)場地下水位較高,底部積水會對強夯法施工存在影響,必須提前進行排水,以便降低現(xiàn)場地下水位。(2)實際施工過程中,強夯法處理要分段進行,按照從邊緣到中間的方向循序漸進。施工過程中按照起重機行駛路線進行推進,夯擊完成后要及時使用推土機進行場地平整,然后放線確定下一個處理周期的夯點位置[3]。(3)進行施工前,要根據(jù)設(shè)計要求確定相應(yīng)的強夯參數(shù),在施工過程中要保持落錘平穩(wěn)、夯位準確,在每次夯擊完成之后,及時安排使用新土將夯坑進行回填、平整。(4)對于現(xiàn)場土體,要嚴格控制其含水率,確保在最優(yōu)范圍內(nèi),若土體含水率低于最優(yōu)范圍,可以采取鉆孔灌水或灑水滲透的方式進行處理,在雨季進行強夯處理時,要在場地周邊設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施,避免雨水流入施工現(xiàn)場,影響整體施工效果。
強夯法通過重錘對地基施加沖擊,利用其在地基中出現(xiàn)的沖擊波和動應(yīng)力,提升地基強度,降低土層壓縮性,改善土質(zhì)的抗液化條件,而且夯擊可以提高土層均勻程度,減少地基的差異沉降。具有施工簡便、加固效果好、經(jīng)濟性強的優(yōu)點,逐漸受到越來越多關(guān)注和重視,隨著強夯法工藝水平的發(fā)展,地基加固處理工藝效果顯著,經(jīng)濟效益明顯,能夠更好地適應(yīng)建筑工程地基處理要求,推動建筑工程整體建設(shè)水平的提升。