强夯法施工在纳泥区回填土中的应用.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023收稿日期：2023-03-02作者简介：蒋昊楠（1987），男，四川华蓥人，工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作E-mail：强夯法施工在纳泥区回填土中的应用蒋昊楠，李雷明（中国安能集团 第一工程局有限公司，广西 南宁 530000）摘要：强夯法是将重锤从高处自由落下对地基以冲击和振动，迫使土体压缩，孔隙率变小，从而提高地基土体承载力，降低其可压缩性的一种有效地基加固方法。强夯法是一种简单、经济、快速并且有效的地基加固技术。结合纳泥区回填土实例，从强夯加固深度、等级选择、施工方法、检测标准等方面，全面阐述了强夯法的施工原理和运用环境，得出了强夯法施工的参数。关键词：强夯法；重锤；孔隙压缩；加固深度中图分类号：TU375.2文献标志码：Bdoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.069纳泥区回填土工程位于揭阳大南海工业园，该工程占地面积约80 hm2，总回填土量约43万m3。揭阳大南海工业园58月为雨期，占全年降雨量的 88%，常在春夏之交发生洪涝灾害。园区内土质为粉细砂，地下水埋深为0.504.80 m。施工期处于多雨季节，连续降雨导致当地地下水位高、水量大，土质黏聚潮湿，给强夯施工带来一定难度。该区域回填土土质为粉质土，回填土厚度为35 m，回填土完成后，在5 m深范围内地基承载力不小于120 kPa，场平顶面回弹模量不小于15 MPa，压实度为90%。为满足设计文件要求，结合相关规范和当地实际水文地质条件，选用6 000 kN m能级进行强夯施工。1强夯加固有效深度验算强夯法是将重锤从高处自由落下对地基冲击和振动，迫使土体压缩，孔隙率变小，从而提高地基土体承载力，降低其可压缩性的一种有效地基加固方法。强夯法是一种简单、经济、快速并且有效的地基加固方法。强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在初步设计时可采用式（1）估算，在缺少试验资料时也可根据 湿陷性黄土地区建筑规范（GB500252004）和现行行业标准 建筑地基处理技术规范（JGJ792012）的有关规定预估。h=a WH（1）式中：h为强夯地基有效加固深度；W为锤的质量；H为夯锤落距；a为强夯法有效加固深度修正系数。6 000 kN m能级夯锤的质量约36 t、夯锤落距约18 m。根据式（1），6 000 kN m能级强夯地基有效加固最大深度h约为9 m，即强夯地基有效加固深度h范围为09 m，符合要求。根据 建筑地基基础设计规范（GB 500072011），初步计算强夯处理后厂房荷载影响最大深度满足要求，地基变形影响深度在强夯地基有效加固深度范围内。回填土按6 000 kN m能级强夯后，检测结果满足设计要求。2总体施工方案及试夯施工根据设计要求，回填区坡顶2 m范围内不可进行强夯作业，挡土墙3 m范围内不可进行强夯作业，并且距离挡土墙1.5 m范围内需人工夯实，排水管2 m范围内不进行强夯施工，并在两侧开挖宽约0.5 m、深2 m的隔震沟，除以上范围内均采用强夯施工处理地基。针对本场平工程施工工期短、任务量大的特点，确定地基夯实施工采用人工夯实、震动碾压、强夯等处理。根据设计要求，大面积施工前应选择适当区域试夯，试夯区域由工程部、设计、监理等单位共同确定，试夯完成后进行检测，根据检测结果适时调整强夯参数。试夯施工工序：场地平整标高测量第一遍夯点放样第一遍夯点施工场地平整标高测量第二遍夯点放样第二遍夯点施工场地平整标高测量满夯场地平整标高测量场地平整碾压验收。通过试夯，验证适宜本场地的施工参数，试夯可以验证本项目填土进行强夯法地基处理的可行性，正确选用并给出强夯参数，强夯参数包括夯点布置、夯点夯击次数、单点夯击能、最佳夯击能、夯击遍数、相邻两次夯击遍数的间歇时间、有效影响深度。强夯法地基处理后，验证回填土相关物理力学指标及变形是否满足设计要求，强夯振害安全距离为25 m，该建筑物基础采用强夯法地基处理代替桩基础（以夯代桩）方式可行，各项施工指标符合规范和设计要求，可以进行强夯施工。3原始地貌测设及夯击步骤利用现场提供的水准点，在施工现场设置测量控制网，绘制原始地形图，以计算回填区填方量。强夯施工阶段高程控制内容：夯坑标高以及强夯完成面标高的测量。及时记录好水准测量数据，测量结束后，计算高差闭合差复核数据偏差情况。若结果不满足精度要求，则重新测量，结果满足精度要求后按照所测水准点的高程数据编写水准测量成果表。测量放线按照排距进行点夯点位置确定。夯击过程中，若点位移动，则重新标定该点位置后方可组织强夯作业。夯击作业步骤：标出第一遍夯点位置、测量场地高程起重机就位测量夯前锤顶高程夯锤吊到预定高度自由下落夯击，测量锤顶高程按规定夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击完成第一遍全部夯点的夯击用推土机将夯坑填平，测量场地高程间隔7 d后按上述程序完成第二遍夯击低能量满夯，测量夯后场地高程。4施工工艺流程及要点作业采用6 000 kN m点夯两遍，各遍点夯夯点间距均为6 m6 m，“梅花形”布置。6 000 kN m两遍点夯每点67击，由第0击起开始记录，且各遍点夯最后连续两击的平均贯入度150 mm，若不满足夯沉量要求可适当增加击数。点夯结束后用2 000 kN m满夯二遍，满夯夯印搭接1/4，每点击数2击，不得留有空白。两遍夯击之间时间间隔不少于714 d，施工过程中结合强夯分区，在周边布置超孔隙水压力监测点，最终间歇时间以超孔隙水压力消散时间为准。如实记录点夯夯点施工记录表，签字完善后整理入册。各能级满夯均彼此搭接1/4锤印，采用2 000 kN m满夯两遍，每遍夯击数为2击。整平压实通过推土机进行，并用振动碾碾压，以保证整平后的地基土承载力满足要求。根据设计，起夯面在分层标高或场平标高基础上增加65 cm作为强夯后整体夯沉量；超出场平标高65 cm要求采用纯石料进行堆填。强夯前采用自卸车运输碎石，安排SD32推土机进行地基处理区域场地的平整，直至规定标高。第一遍点夯结束后，用自卸车运 135人 民 黄 河2023年S1输石料，挖掘机配合进行夯坑补料。补料结束后，用推土机推平至预定标高后进行第二遍点夯。第二遍点夯结束后，用挖机或推土机推平。满夯结束后平整场地，用振动压路机进行场地面层的整体压实。为确保夯锤达到单位夯能量，夯击时夯锤必须提升到设计高度。落锤须平衡，夯击地面不平时用沙土将夯坑填平再进行下一次夯击，当夯坑或施工场地积水时，采取明沟排水，晾干夯击土后再进行夯击，每次夯点夯击中心距偏差不得大于 10cm。点夯夯击成坑后必须立即推平夯坑，发生提锤困难时用碎石或砂卵石等回填夯坑，继续夯击直至最后二击的平均夯沉量符合设计要求。重复以上步骤，参数指标达到设计要求时即完成该夯点的夯击，以此类推，按顺序交替作业夯击，完成回填土夯击作业。待夯击结束后，用粉质土或碎石将夯坑填平，并复核回填土顶面高程，而后用夯锤能量的1/4进行满夯，将场地表面松土拍实夯紧，并测量夯后场地高程。夯击过程中，做好现场原始施工记录，内容包括：原始地面标高、施夯日期、夯锤质量、夯击数、每击夯沉量、夯后地面标高等1。作业前，施工人员检查夯点位置，夯击完成后，施工人员再次复查该点位是否与设计要求一致。为了防止落锤时夯机倾覆，在每次夯机移动准备夯击前检查夯机水平垂直度，确保满足施工要求。5质量控制要点地基强夯处理要求土石方回填时土方与石方分层回填，根据设计施工要求，填料强度应满足规范要求，填料为粉质土，土方回填至设计标高后再满铺65 cm厚的碎石。施工质量控制：夯点测量定位允许偏差50 mm，满夯后场地整平，平整度允许偏差100 mm。施工中质量检测要求见表1。6强夯验收要点强夯处理后进行地基竣工验收，承载力检验相对应的检测方法：地基静载荷试验（板面积2 m2）、圆锥形（重型、超重型）动力触探试验、现场密实度（灌砂法、灌水法）检测、多道瞬态瑞雷波检测。采用单墩静载荷试验进行承载力检验完成后，再采用动力触探等查明置换墩着底情况及密度随深度的变化情况。质量检验项目包括：地基土承载力检验、地基土均匀性检验、地基土压缩模量检验、地基土有效加固深度检验。N120动力触探测试：检测点数量为300 m2至少1个检测点，检测深度为穿过检测层底进入下部地层不少于0.5 m，检测点的具体位置由监理单位、业主现场代表、地勘单位及设计单位现场代表共同在现场随机选取确定。静载荷试验：检测点数量为顶层1 500 m2一个静载荷试验点，每层强夯完成面不少于3个点；非顶层部分3 000 m2一个静载荷试验点，每层强夯完成面不少于3个点。静载荷试验检测点的具体位置由监理单位、业主现场代表、地勘单位及设计单位现场代表共同在现场随机选取确定。地面瞬态瑞雷波测试：地基土有效加固深度检验、地基土均匀性及压实度检验可采用超重型动力触探、多道瞬态瑞雷波以及室内土工试验综合确定，布置形式可采用“井”字形、“十”字形或“X”字形。点位布置由监理单位、业主现场代表、地勘单位及设计单位现场代表共同在现场选取确定。强夯施工的竣工验收检测在施工结束后间隔714 d进行,强夯置换施工的竣工验收检测在施工结束后间隔1428 d进行，地基竣工验收的检验位置选在夯后整平面以下0.50.8 m，检测内容根据相关规范执行。7结语全面阐述了强夯法在粉质土中的实践和运用，该文将强夯作业作为施工过程中的一个控制要点，通过制定科学的施工方案，解决了强夯作业过程中的重难点问题，为强夯作业在该类土质中的实施提供了新思路和方法。伴随着打夯机最后一锤的落下，纳泥区回填土强夯作业顺利完成，为广东揭阳纳泥区地上部分其他项目的全面开展打下了良好基础。参考文献：1 楼杰.抛石强夯地基加固研究 D.武汉：武汉理工大学，2009：9-20.【责任编辑吕艳梅】表1强夯质量检测标准检查项目夯锤落距/mm锤重/kg夯击遍数及顺序夯点间距/mm夯击范围（超出基础宽度）夯击击数允许偏差或允许值300100按设计要求500按设计要求按设计要求检测方法钢尺量，钢索设标志称重计量法钢尺量钢尺量计量法（上接第124页）固液界面的吸附能力及其对岩石润湿性的影响程度。4结语针对不同的实际情况，应采取不同的钻井液配方，但目前水利钻探行业钻井液配方大多以经验法配制，其科学理论依据较少。同时，从事该液体体系研究的专业人员较少，这些都导致了钻探过程中取心质量、钻进效率具有一定差别。黏弹性表面活性剂钻井液体系具有较好的润滑性、流变性等优点，本文通过分析水利钻探过程中存在的问题，提出将黏弹性表面活性剂用于水利工程钻探，使其能够更好地发挥减振、护胶、紊流减阻作用。在水利钻井液用黏弹性表面活性剂的研究应用层面，应加强以下几个方面的工作：开发高效、经济的钻井液体系，特别是可以利用高矿化度水直接配制的钻井液体系，解决现场用水问题；研究含量在0.1%以下的具有良好流变性的黏弹性表面活性剂以及与之配套的施工工艺；加强表面活性剂在钻井液中应用机理研究，以提高钻井液用表面活性剂的整体水平；高度重视提升人才队伍技术水平，解决钻探过程中存在的技术难题，以满足水利钻探技术不断发展的需要。参考文献：1 李胜.SM植物胶在钻探施工中的应用 J .新疆有色金属，2009（3）：2.2 孙昆鹏.新型植物胶开发与改性处理剂应用研究 D.成都：西南交通大学，2014：1-61.3 何建平，王伟，龙海涛.绳索取心钻进中钻杆内泥皮成因分析与预防 J.资源信息与工程，2018，33（1）：108-109，111.4 李钦，陈馥.黏弹性表面活性剂及其在油田中的应用 J.日用化学工业，2004，34（3）：173-175.5ROSE G D，TEOT A S.Viscoelastic surfactants rheology controlwithoutpolymersorparticulates C/lStructureandFlowinSurfactant Solutions，Washington，DC：ACS Symp Ser，578，1994：352-369.6 贺垠博.分子自组装在钻井液技术中的应用研究 D.北京：中国石油大学（北京），2019：1-115.7 张强.表面活性剂胶束钻井液体系研究 D.青岛：中国石油大学（华东），2014：1-65.【责任编辑许立新】136