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强夯法加固地基在机场工程中的应用
文章来源:本站收集  上传时间:2018-4-2  浏览量:1535
  强夯法处理地基是60年代末由法国Menard技术公司首先创用的。这种方法是将很重的锤(一般为100--400KN)从高处自由落下(落距一般为6.40米)给地基以冲击力和振动,从而提高地墓土的强度并降低其压缩性。强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点,得到广泛的应用。

  1.强夯法加固地基的机理

  强夯加固机理,首先应该分为宏观机理与微观机理。其次对于饱和土与非饱和土应该加以区分。而在饱和土中,粘性土与无粘性土还应该加以区分。另外对于特殊土,如湿陷性黄土等,应该考虑它的特性。

  再次,在研究强夯机理时应该首先确定夯击总能量中真正用于加固地基的那一部分,然后再分析此部分能量对于地基土的加固作用。总的来说强夯法加固地基的机理是:当强夯法应用于非饱和土时,压密过程基本上同实验室中的击实法相同,在饱和无粘性土的情况下,可能会产生液化,压密过程同爆破和振动压密的过程相似。对于饱和的细粒土,需要破坏土的结构,产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排水通道,空袭水压力消散,土体被压密。考虑到强夯法加固地基的方式,则加固作用应与土层在被处理的过程中三种

  明显不同的机理有关。即:第一,加密作用,指空气或气体的排出:第二,固结作用,指的是水或流体的排出:第三,预加变形作用,指的是各种颗粒成分在结构上的重新排列,还包括颗粒组构或型态的改变。

  2弓虽夯参数的确定

  强夯参数包括: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、加固范围和夯点的布置等。

  2.1单点夯击能

  一般根据加固土层的厚度以及选用吊机的大小按下式确定:

  (1)H=a

  固影响深度(m)式中H

  W重(KN)

  人距(m)

  我国所用的锤重为80-250KN,落距25m,其加固深度可达40m.

  单点夯击能二锤重X落距

  2.2最佳夯击能的确定

  所谓的最佳夯击能是指从理论上讲,在这样的夯击能作用下,地基中出现的空隙水压力达到土的自重

  作者简介:田大战(1971.04).男,山西坛城市人,暇士研究生,从.结构工怪研究

  许金余(1963.10.男。古林蜻宇县人,博士。吸很,博.,从事结构工祖.防护工口砚究

  漂扣曰于

  《工程力学》增刊2003年创0--'qw$

  压力。

  粘性土的最佳夯击能取4次的总能量520KN-m为最佳。砂性土最佳夯击能为50KN锤在16。落距的条

  件下能量取4800KN-m为宜。

  2.3夯击遍数的确定

  国内大多数工程夯2-3遍,最后并进行低能量的“搭夯”,即锤印彼此搭接。

  2.4相邻夯击两遥之间的间歇时间确定方法

  通过实验发现:对于软粘土,孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间,当每遍的总夯击能越大,则孔隙水压力的消散时间越长。因此,间歇时间不能小于4周。对于砂性土,孔隙水压力的消散时间只有3-4分钟,间歇时间很短,即可以连续作业。

  2.5加固范围

  加固范围比加固地基的长度L和宽度B各大出加固厚度H,即

  S=(L+H)x(B+H)(2)

  3工程实例

  3.1原始资料分析

  山西运城民航机场设计为山西省的省内支线机场,其建设可以为进一步改变运城地区乃至整个晋北地区的交通状况,发展当地经济建设。运城机场位于运城市以北llKm,大运公路和南同蒲铁路以北1.5Km处,在陶村、张孝、张金和北王村之间.海拔高程在378M-384M之间.设计跑道中心地理坐标为El11'02

  ‘02.90836",N35007'00.74693"跑道方向为真北78001'09.043",地势平坦交通便利.运城机场位于运城盆地的腹地,地貌单一,地势平坦,北高南低,自然地面坡度为5%o,地上构筑物有公路、水渠、架空电缆、微波塔,GSM基站等,土地多为耕地。机场场地地基土为河湖相沉积物,属上更新统(Q3),由黄土状粉质粘土,粉质粘土,砂质粘土,粘土等组成。属典型的湿陷性黄土、湿陷类型

  等级为非自重湿陷I级一非自重湿陷II级,地基夯点分布如图1,

  图1机场道面夯点分布网格图

  3.2强夯工程施工工艺

  工程特点,主要工序施工方案论证:

  通过对原始资料的分析,本合同段的主要工程特点为:

  (1)机场是在老机场墓础上改建,具有工程情况、现场情况较简单的特点。施工用水、电、道路、通讯的条件较好。

  (2)场区内土方挖填基本平衡,不需要借土弃土,无高挖方、填土区。土方及强夯工作量较大,S期较为紧张。

  (3)场区土方以非自重湿陷性黄土为主,工程施工过程中要特别注意排水。

  (4)场地比较平整开阔,周围无其它建筑物且离村庄较远便于强夯施工。

  根据场区的自然地质情况和上述工程特点结合设计说明和民航机场施工技术规范及补充技术要求,对施工拟采用以下主要施工方案:

  3.2.1强夯设计参数

  根据本工程地质报告,结合本工程地基处理的要求,综合分析比较,认为强夯施工技术参数符合本

  ·佣J,’Rv,夕《工程力学》增刊2003年

  工程的实际情况。

  (1)点夯一遍完成,单点击数一次完成;满夯一遍。

  (2)点夯停夯标准:打足单点击数,最后两击的累计夯沉量不大于50mm;满夯停夯标准:打足单点

  击数,最后两击的累计夯沉量不大于30mm,

  (3)控制每通夯,推平及碾压等工序均有一定的间歇时间,点夯与满夯的间歇时间应达到规范要求

  时间;点夯夯坑可在满夯前的3-5天推平,满夯后应间隔一段时间再做平整碾压。

  (4)夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

  (5)控制夯坑深度,不应发生起锤困难。

  3.2.2机械设备的选用

  (1)、夯锤

  夯锤材料:根据本工程施工的实际情况及设计技术要求,锤底静压力为98-196KN:使用的夯锤为园台

  形的钢筋混凝土锤,每个锤有4个。25-30cm通气孔。

  锤底面积的大小与加固地基土的土质和加固土层的厚度等有关。因此根据本工程的地质情况,在满足

  技术要求的锤底静压力的前提下,尽量加大夯锤的着地面积,用以提高强夯对地基的加固效果。

  (2)、起重设备

  起重能力按照地荃加固深度、锤重和落距三者确定。按照能级不同选用起重能力为20-30T的履带式

  起重机。根据本工程的强夯机具设备,使用滑轮组起吊夯锤,利用自动脱钩装置,使锤形成自由落体。

  3.2.3施工步骤

  (1)清除耕植土并平整施工场地;

  (2)测量放点,同时标出第一遍夯点位置:

  (3)夯机就位,使夯锤对准夯点位置:

  (4)测量夯前锤顶高程;

  (5)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:

  (6)重复步骤(5)按设计规定的夯击击数及控制标准,完成一个夯点夯击:

  (7)重复步骤(3)一(6),完成第一遍全部夯点的施工

  (8)在达到规定时间后,用推土机将夯坑填平,并测量场地高程:

  (9)在满足间隔时间后,用推土机进行平整,并测量标高,且用低能量夯锤进行满夯;

  (10)重复步骤(3)一(6),完成第二遍全部满夯的施工:‘

  (11)现场进行干密度检测;

  (12)间隔时间在满足孔隙水压力消散要求后,用推土机将场地平整,井测量标高;

  (13)提交竣工资料。

  3.2.4排水系统

  强夯法加固地墓,主要是土体受到夯击能的隙水压力不断提高,土体开始液化,夯坑周围在夯击能作

  用下形成许多树枝状裂缝,孔隙水沿土体裂缝处排出。因此,强夯排水十分重要,它直接影响强夯对地基

  处理的效果。

  在强夯过程中主要考虑排除雨水、地下水和强夯过程中消散的孔隙水。因此,在整个标段施工区域采

  用周围排水明沟作为强夯排水系统,并用集水井进行场内集中强制排水的措施。同时.为避免雨季对强夯

  施工的影响,我部除采取强有力的排水措施外,做到尽早结束强夯施工.

  为了解决排水问题根据对雨水量、地下水渗透和强夯孔隙水等流量的计算,采用挖设一条底标高为

  2.8-3.Om,边坡1:1,底宽1.50m,沟底纵坡。.5%o-1.O%的排水明沟.及时将场内水量排除。

  为了使明沟内积水能够及时排出,在明沟的特殊部位设集水井,采用7.5-15KW潜水泵不停地将明沟

  内积水抽至场外水渠内,保持沟底积水不超过20cm.

  明沟两侧坡面及沟底经常派人进行修整,保持坡面稳定,沟底流水通畅。

  《工程力学》增刊2003年空O,2---卿

  3.2.5强夯过程中几个常见问题的处理措施

  由于地基本身的不均匀性和施工过程中受到外界条件的影响,因而在工程中可能会遇到一些反常的现

  (1)“弹篮土”的处理

  产生弹簧土的原因是由于地基表层土体的含水量高或者由于夯击能过大,地基发生塑性剪切变形破坏

  或者强夯后,遍与遍之间的间隔时间不够,孔隙水压力未消散。

  采取的措施:

  ①排水。

  ②在夯间打设竖向排水通道,加快土体的排水固结。

  ③翻晒,暂停夯击。

  ④采取“换土法”,即将局部“弹簧土”挖除.

  (2)有些夯点在达到规定的夯击次数后,最后两击仍达不到贯入度的要求,或在夯击过程中夯坑周围

  隆起t过大,夯点出现剪切、重塑变形破坏。

  措施:

  ①排水采用加深明沟,降低场内地下水位:打设碎石桩(或砂桩等)竖向排水通道,加快孔隙水压力

  消散,加速土体固结

  ②在坑内放里混山石或块石

  ③改用底面积大的锤,调整锤击能t和夯击次数。

  ④将达不到要求的夯点,在平面图上标明,过一段时间以后推平,重新补夯,直到达到要求为止。

  (3)夯锤无法按规定击数夯击,造成拔锤困难.

  措施:

  ①加强场内排水和降水

  ②调整夯锤底面积,用锤底面积大,接地比压力小的夯锤。

  ③调整强夯施工参数.

  4结语

  象也是正常的。根据挽们以往施工经验,主要有以下几方面:

  通过工程实践.我们得出强夯法在地墓处理中还是有非常大功效的.通过工程积累了经验,得到了锻

  炼。经济效益非常明显。

  参考文献

  [1〕地荃处理手册.北京:中国建筑工业出版社,1992

  [2」尚世佐.强夯法加固地荃若干问且探讨.建筑结构学报,1983

  阳〕运坡机场工程资料汇偏.保定:中国航空港,2002

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