浅谈强夯法加固地基的质量检测方法及应用

浅谈强夯法加固地基的质量检测方法及应用

杨康康

河南国正工程质量检测有限公司  河南  郑州  450000

摘要：强夯法作为基础补强方法在许多场合中被应用,特别是建筑基础补强施工中。论文先是阐述了强夯法的建筑特性,随后对其的基础性质进行了研究,继而阐述了强夯法的强化原理研究,最后对强夯法的建筑设计与工艺特点进行了研究,为今后的工程建设提出了必要的科技依据。

关键词：强夯法;建筑;地基加固;特点;机理;设计;施工要点

由于现代建筑物高度和功能的逐步提高,自重也在显著增加,所以对建筑物地基的承载能力和刚度要求也很高。当前我国各大中城市土地出让价格屡创新高,而部分地块又是散布于沙滩地、荒原等地质条件恶劣区域。为了使上述地块可以适应工程承载力要求,应当进行加强管理,而强夯法是较为普遍的补强手段之一。

1强夯法的施工特点及应用范围

1.1强夯法的施工特点

强夯法能被广泛应用于许多场所的地面夯实施工中,例如:住宅楼、桥梁道路、铁路、工业厂区、航空跑道等,同时对各种地质要求的地方都能使用;强夯法的加固效果好,能有效降低地层压缩性和提高结构强度,同时施工设备与技术人员简便,易于控制施工质量,综合成本也较低;且强夯法相对于其他方式其施工工期也较短,同时不需附加额外的材料,在施工完成后就能开展下一个施工,且连接更牢固。

1.2强夯法的应用范围

1.2.1加固砂土液化地基

在中国北方地区遍布着大量的砂土全液化基础,深度范围约为7~16m,全液化地基的承载能力远远达不到正常施工标准,特别是在下雨后的渗水会影响地基承载能力幅度,达到了百分之三十以上。解决该地基的传统技术为灰土挤密桩的技术,不过这种技术实施工期长且代价比较昂贵。强夯法可以有效解决地基液化现象,同时结合上钻孔灌注桩技术完全能够达到承载力要求。

1.2.2加固湿陷性黄土地基

在中国甘肃、宁夏一带发现了大量湿陷的黄土岩地层系统,厚达到零m以上,主要是大孔隙的黏性土和粉砂土,当水浸入时土体结构很快解体。强夯法可以显著减少黄土湿陷度,因此在一般的低层房屋上,用强夯法处理后的土壤其强度便满足了要求。但针对于较高层建筑,在进行强夯法处理时还一定要利用灌注桩法来解决此类地基。

1.2.3加固非均匀回填地基

目前中国许多南方城市近郊仍存在大面积未平整回填地区,这部分土地如果进行处置后就会成为城市化发展储备资源。常规的处置方法多采取分层置换回填法,但处置期限长、工作量大、成本高,但通过强夯法处置后仍可用作建筑低层的基础。

2强夯法作用机理过程分析

有关专家通过对强夯技术的宏观和微观方面分别进行了剖析,认为这种夯实技术机理过程大致包括四个步骤,分别为:

首先,将重锤的机械能转换为夯击能量阶段,此时地基中的空气被挤压到最外面,孔隙率减小,水压强增大,这样就会使土粒被强力挤压,土壤密实增大;然后,隨着重锤的继续进行会打破原水泥体内部结构,使水泥体形成液化现象,此时混凝土主体被彻底打散,强度急剧下降;然后,在混凝土主体完成夯点后结构又再被重新重构,并进入了排水胶结压密过程,同时混凝土体内原来的排水方式也被彻底改变,此时混凝土整体承载力已经大大提高;最后,当砼体胶结到最后阶段时,由于砼体残存的少量自然水分又变成了结合水,因此强度已经到达了很好的状态,而无法再发生压缩变化。

强夯法是用巨大的夯点力能对土壤一冲击,并在土壤上形成冲击波疗法,在冲击力作用下,夯锤对上部土壤产生强烈冲切,土体组织破碎,并产生大量夯坑.从而对周围的土壤产生强力挤压。强夯法的基础有三个不同的强化机制:动力加固、动力固结和动能置换,可根据基础土的类型和强夯施工工艺。

用强夯密实大孔隙、粗粒、非饱和地基主要是采用动力加固的原理,即利用冲击的推动作用,使土壤中的空隙逐渐减小,结构也更加紧密,进而增加了基础土硬度;但是,在强夯法处理较小粒径或饱和的土中时,则需要利用动力固结的方法,即强大的冲击动力使土中形成了巨大的内部应力波,从而打破了原来的空间结构,使土壤中局部出现液化并形成了很多裂缝,扩大了排水途径,使孔隙水顺利地溢出土壤,待超孔隙水压力消失后,混凝土体胶结;而动力置换又可分成整型置换和桩型置换:整式置换是通过强夯将碎石整体放入淤泥中,其作用原理相似于换填法处理垫层。而桩式置换则是利用强夯将碎石整体回填在土壤中,将部分碎石桩间断地夯入软泥中,从而产生的碎石桩,其作用原理也相似于振冲法等方法产生的碎石桩。

3强夯法设计及施工要点分析

3.1强夯法参数设计分析

3.1.1单次夯击能设计

单次夯击能直接决定了设备选取、施工成本、加固效果等多个关键结果,若夯击能太小,则达不到加固效果;若夯击能太大,则造成资源浪费,而且会使某些土体产生"橡皮土问题",因此必须要慎重考虑设计。单次夯击能以重锤提高高度h来设计。

3.1.2夯击次数设计

夯点次数设计也直接影响了建设效益和加固效益,这些系数在工程设计中必须同时符合下列三项要求:①最后二击的土体下沉率均低于五十mm;②夯击点附近土壤地表没有出现明显凸起情况;③在夯打工程中并没有发生提锤困难的现象。当土壤属于填土、砂土、或低于土壤饱和湿陷的黄土等性质的,就应该尽可能采用增加单次夯击能、降低夯点总数量的实施方法,但由于这类土壤的水份很易于渗透,因此过量夯击容易导致周围土壤的膨胀。

3.1.3夯击间隔设计

夯击作业有时候必须分为二次完成,不过中间一定会间隔一些小时,以便使砼体内的水份迅速渗出以降低孔隙水压。两遍的夯点时间间隔由夯击点部位、砼体性能、水份浓度等诸多要素共同决定。经过总结后的实践结果表明:①针对粘性混凝土体,因其通透性较不好,所以时间间隔相对较长,也可在时间间隔三星期以内;②针对细砂性砼体,因其通透性相对较好,所以时间间隔控制在一星期以内即可,也可以持续夯打。

3.1.4夯击点位置设计

目前针对的房屋基础夯实项目,夯击点通常分为长方形、梅花形状二类方案,具体夯击点长度可由现场测量确认。但必须格外小心:夯击点要分为一序和序,要在一序孔的夯点结束后才能进行序孔浇筑,尽量让砼体较长时间的水份洇出来。

3.2强夯法施工要点分析

3.2.1首先要对现场土壤做出详尽的地质勘探,包括土壤性质、厚度、土壤水份浓度等,并通过试夯来判断土壤水分横向与纵向的变动范围。

3.2.2对重锤提高的误差要限制为±,并且每个重锤上都应该有孔径零cm以上的重排吻突,并采用"由轻到重、少击多遍"的操作方法。

3.2.3强夯工程完成后,通过原位贯入试验测试法进行工程加固有效性的测试,所检测夯击点不少于百分之十,其平均值为工程最终数值。

4强夯施工过程中的监测内容

在开夯之前,检测夯锤重力与落距.并确认单击夯击力量符合要求;在每遍夯点之前,对夯点的施工放线情况进行复核,在夯实完后检测夯坑情况,出现的误差以及漏夯应进行适当校正;按照设计规定,检查了各个夯点的最大夯击次数以及每击的夯沉量,单击最大夯沉量为1.8m,最少为1.5m,当夯满十五击次后,夯沉量最大为0.47厘米;在浇筑过程中,对所有参数和整个浇筑流程都做出了详尽记载,当强夯结束后,该桥地基的平均沉降率为八十一厘米,全部采取卵砾石回填法,并保证压实度达百分之九十五。

结束语：

土地加固对释放我们宝贵的土地资源作用巨大,特别是在目前随着农业人口进入城市,城市化的增长很快的背景下,使土地资源紧张现象得以有效解决。强夯法比加强基础方法更直接有效,但对于某些对地基承载能力需要很大的基础工程来说单靠强夯法并不能满足要求,同时需要结合其他的基础方式,这就要求工程技术人员针对项目特点加以选择。

参考文献：

[1]侯蕊.强夯法加固地基的机理及施工要点[J].广西城镇建设,2021(03):84-85.

[2]许亚杰.强夯法加固地基的优化设计[J].黑龙江水利科技,2020,48(11):74-75.DOI:10.14122/j.cnki.hskj.2020.11.019.

[3]杨海宾.强夯法加固地基检测方法研究[J].中国建材科技,2020,29(01):12-13.

[4]付海军,李娜,冯康,孙茂前.浅谈强夯法加固地基的质量检测方法及应用[J].价值工程,2014,33(13):128-130.DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2014.13.082.

[5]彭思平.强夯法在地基加固处理与质量检测中的应用[J].广东建材,2008(06):177-179.