强夯法地基加固应用实践与总结

科技创新与应用ｌ　２０ｌ２年５月（中）　建筑科学　强夯法地基加固应用实践与总结　丁武保　（青岛地矿岩土工程有限公司，山东青岛２６６０７１）　摘要：强夯法地基加固方法实践证明其效果显著，且具有施工简单、速度快、节省材料等优点。本文结合某工程实践简要介绍了　这种地基加固方法的作用机理、操作工艺和常见问题。　关键词：强夯法地基加固；作用机理；操作工艺；常见问题　建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度　某工程包括１８幢５层住宅，场地地形起伏较大，发育南北向冲沟，　的１／２－２／３，并不宜小于３ｍ（第一遍自建筑物外墙外放３ｍ，第二遍外放　并贯穿整个场地，其中有１５幢楼位于冲沟上，冲沟上部宽约３０，－－４０ｍ，　５ｍ）。　深６－－７ｍ，设计采用强夯法进行地基加固处理，要求夯后地基承载力特　３．２强夯施工参数的确定　征值ｆａｋ能达到２２０ｋＰａ，加固地层为原有素填土和新近回填土，加固厚　３．２．１强夯有效加固深度　度约７５～８．０ｍ。　强夯有效加固深度应从最初起夯面算起，可用经验公式ｚ—ｍ（Ｍ・　工程场地较偏僻，周边５００ｍ范围内无建筑物，场地内未见架空电　Ｈ）０．５估算。　线，地下无埋没管线、电缆等障碍物，水电供应充足，施工条件良好。拟加　式中　虽夯有效加固深度（ｍ）；　固地段地层条件如下：第①层素填土，以砂土、碎石土混粘性土等为主；　ｒｎ＿经验系数，与波在土中传播速度及土吸收能量的能力有关，根据　第②层粉质粘土，ｆａｋ＝１２０ｋＰａ，Ｅｓｌ－２＝４ＭＰａ；第③层粉质粘土，ｆａｋ＝　我国的实践经验，ｉｎ值约为０．４，－０．８之间，碎石土、砂土等为０．４５－０５０。　２００ｋＰａ，Ｅｓｌ－２＝８ＭＰａ；第④层砾砂，ｆａｋ＝２２０ｋＰａ，Ｅ０＝１２ＭＰａ；第⑤层粉质　Ｍ—锤重（ｔ）。　粘土，ｆａｋ＝２２０ｋＰａ，Ｅｓｌ一２＝９ＭＰａ；第⑥层砾砂，ｆａｋ＝３００ｋＰａ，Ｅ０＝－１８ＭＰａ；其　Ｈ＿落距（ｍ）。　下为花岗岩强风化带。地下水主要赋存于冲沟底部，为第四系孔隙潜　影响有效加固深度的因素除了锤重和落距外，还有地基土层的性　水，大气降水是其主要补给来源。　质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及其它强夯设计参数等。　２作用机理　本工程加固土以碎石土、砂土为主，ｍ值取０５０，Ｍ取１２ｔ，Ｈ取８５ｍ，代　通过对以往工程实践和实测资料的分析，强夯法地基加固的作用　入上式估算得，ｚ￣５．０ｍ，确定有效加固深度约５．０ｍ。　机理可认识如下：强夯加固地基主要是由于强大的夯击能在地基中产　３．２．２夯击遍数和间隔时间　生强烈的冲击波和动应力对土体作用的结果。夯击产生的冲击波按其　本工程采用两次回填强夯施工，每一层点夯２遍后再以低能量满　在土中的传播和对土作用的特性可分为体积波和界面波两类。体积波　夯２遍，满夯可采用轻锤或低落距多次夯击，锤印搭接。两遍夯之间的　包括纵波和横波（或分别称压缩波和剪切波），从夯击点向地基深处传　间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，因加固土渗透性较　播，对地基土起压缩和剪切作用，可能引起地基土的压密固结。界面波　好，第一层夯后间隔时间为７２小时，第二层可连续施工。　从夯击点沿地表面传播，对地基不起加固作用，而使地基表面松动。因　３．２．３单击夯击能和夯击次数　此，强夯的结果是在地基中沿深度从上而下常形成性质不同的三个作　根据试夯结果，确定点夯单击夯击能采用１０００ｋＮ・ｍ，满夯采用　用区：①、在地基表层受到界面波和剪切波的干扰，形成松动区；②、在松　６００ｋＮ・ｍ。夯击次数应按照现场试夯得到的夯击次数（一般５￣７击）和夯　动区下面一定深度，受到压缩波的作用，使土层产生沉降和土体压密，　沉量关系曲线确定，并同时满足以下条件：①、最后两击的平均夯沉量　形成加固区；③、在加固区下面，冲击波逐渐衰减，不足以使土产生塑性　不大于５０ｍｍ；②、夯坑周围地面不应发生过大的隆起；③、不因夯坑过　变形，对地基不起加固作用，称为弹性区。　深而发生起锤困难。　在强夯过程中，根据土体中的孑Ｌ隙水压力、动应力和应变关系，加　３．２．４夯点布置　１工程概况　固区内波对土体的作用可分为三个阶段：①、加载阶段，即夯击的一瞬　间，夯锤的冲击使地基土体产生强烈振动和动应力，在波动的影响带　内，动应力和孑Ｌ隙水压力急剧上升，而动应力往往大于孔隙水压力，动　的有效应力使土体产生塑性变形，破坏土的结构。对于砂土，迫使土的　颗粒重新排列而密实；对于粘『生土土骨架被迫压缩，同时由于土体中水　和土颗粒两种介质引起不同的振动效应，两者的动应力差大于土颗粒　的吸附能时，土中部分结合水和毛细７ＫＰ，颗粒间析出，产生动力水聚　结，形成排水通道，制造动力排水条件。②、卸载阶段，即夯击动能卸去的　瞬间，动的总应力瞬息即逝，但土中孔隙水压力仍保持较高水平，此　时孑Ｌ隙水压力大于有效应力，因此土体中存在较大的负有效应力，引起　砂土液化。在粘性土地基中，当最大孔隙水压力大于小主应力、静止侧　压力及土的抗拉强度之和时，土体开裂，渗透性迅速增大，孔隙水压力　迅速下降。③、动力固结阶段，在卸载之后土体中仍保持一定的孔隙水　压力，土体就在此压力作用下排水固结。在砂土中，孔隙水压力消散甚　快，约３￣５ｍｉｎ，使砂土进一步密实；在粘性土中，孔隙水压力消散较慢，　可能要延续２　周。如果有条件排水固结，土颗粒进一步靠近，重新形　成新的水膜和结构连接，土的强度逐渐恢复和提高，达到加固地基的目　一夯点采用梅花形布置，第一遍夯点间距３．０ｍ，第二遍夯点位于第一　遍夯点之间，间距２．０ｍ。　３．３操作工艺及要点　的。　３设计与操作工艺　本工程于２００３年１１月１４日正式开工，于当年ｌ２月２５日竣工，　处理总面积约４００００ｍ　。施工采用２台１６ｔ履带式夯机作为起重设备　（最大落距８５ｍ），自动脱钩装置落锤（夯锤呈圆形，直径２ｍ，铸钢结构，　锤重１２ｔ，带有气孔），回填整平夯坑采用Ｔ３—１００型推土机，观测夯沉量　采用ＤＳ３型水准仪。　３．１试夯和强夯处理范围的确定　强夯正式施工前，根据初步确定的强夯参数提出试夯方案，在施工　现场选取代表性区域进行试夯。采用两次回填强夯施工，每一次回填都　进行了试夯，且第一次回填试夯后一周进行检测，并与夯前测试数据进　行对比，检验强夯加固效果和确定强夯施工参数。强夯处理范围应大于　一３．３．１用推土机清理并平整施工场地，使场地达到承受夯击机械荷　载和机￣５－Ｙｚ要求，并应清除所有障碍物及地下管线。　３．３．２标识第一遍夯点位置，并用ＤＳ３型水准仪测量原地面标高。　３．３．３起重机就位，使夯锤中心对准夯点位置，强夯机械必须符合夯　锤起吊重量和提升高度要求，并设置安全装置。　３．３Ａ测量夯前锤顶标高。强夯时应检查夯锤是否处于中心，若偏心　时，可在锤边焊钢板使其平衡，防止夯坑倾斜。　３．３．５将夯锤起吊到预定高度，夯锤脱落自由下落后放下吊钩，测量　锤顶标高。夯击时落锤应平稳，夯位正确，夯坑内积水应及时排除。若发　现错位或因坑底倾斜度过大而造成夯锤歪斜时，应及时用砂土将坑整　平，补夯后方可进行下一道工序。　３．３．６重复“３．３．５步骤”，按设计要求的夯击次数和终夯标准，完成一　个夯点的夯击。强夯施工必须严格按照设计技术参数进行控制。　３．３．７换夯点，重复“３．３．３—３．３．６步骤”，完成第一遍全部太｜　的夯击。　３．３．８每夯击一遍后，应测量场地平均下沉量，然后用推土机将夯坑　填平，并测量场地标高，方可进行下一遍夯实。　３．３．９在允许间隔时间后，按以上　，最后　用低能量满夯，将表层松土夯实，并测量夯后场地标高。　３．３．１０本工程强夯在雨期停止施工。施工期间正处冬季，施工前将　地表冰冻、冻土清除后再强夯，夯击次数也相应增加。　３．３．ＩＩ强夯应分段、按从边缘夯向中央的顺序进行，一定要在最后　遍点夯之后，再以低能量满夯一遍。必须高度重视表层土夯实问题，　有条件的满夯时宜采用小夯锤夯击，并适当增加满夯的夯击次数，以提　高表层土的夯实效果。　４常见问题与处理　４．１产生橡皮土（又称弹簧土）　一１８０一　建筑科学　２０ｌ２年５月（中）ｌ科技创新与应用　关于我国建筑节能通风采暖通风措施的探讨　吴炳华　（河北省秦皇岛市首钢长白机械有限公司，河北秦皇岛０６６３１１）　摘要：能源问题是当今世界各国普遍重视的问题，被公认为人类面临四大生存问题之一。随着各国工业化进程的发展，地球上　可供人类利用的石油、煤炭、天然气等燃料资源日渐枯竭，能源危机的总趋势不可避免。而在能源消耗中，作为人类活动基本场　所的建筑，其使用过程中所消耗的能量，在社会总能耗中占有很大的比例。因此，就节约能源而言，建筑节能无疑是节约能源最有　效、最经济的方法之一，也是建筑业发展必须重视的根本问题。　关键词：建筑；能源；节能；采暖；通风　１建筑节能采暖应采取的措施　建筑节能是跨行业、多技术的综合学科，它要求生产、设计、施工及　管理等部门的紧密配合，共同努力；需要建材、建筑、结构、暖通空调、电　气等专业的共同协作；需要优化的设计、精心的施工和合理的管理，从　多方面保证建筑节能的实施。　１．１屋顶的绝热。屋顶分平屋顶和坡屋顶，平屋顶设实体材料隔热　层，利用材料的热稳定性使屋顶内表面温度比外表面温度有较大的降　低。坡屋顶应设保温层，在顶棚搁栅上铺天棚板，板上铺一层油毡作隔　热层，油毡上铺设保温材料，达到保温绝热的目的。　１＿２墙壁的绝热。在高档的花园小区，可用外墙外保温技术，如胶粉　聚苯颗粒外墙保温成套技术，此项技术能有效地解决保温隔热、抗裂、　抗震、耐火等问题，但其成本较高。对于一般民用建筑可采用墙体材料　和设置墙体遮阳设施来达到保温作用。　１．３门窗的绝热。门窗具有保温、隔声、防水等围护作用，同时门窗　失去许多热量。在节能措施方面，应降低空气渗透热损失，提高气密、水　密、隔声、保温、隔热等眭能。推广使用铝塑、钢塑等门窗专用型材，采用　中空双层玻璃，可实现隔热与有效利用太阳能的双重目标。　１４利用太阳能来采暖。太阳能作为２１世纪的最有发展前途的能　源。目前在建筑采暖中已经大有用途。随着现代科技的不断进步和发　展，出现了吸热玻璃、热反射玻璃和低辐射玻璃等新型建筑节能材料，　利用这些材料可以根据建筑物采暖及采光的要求做成各种复合式窗结　构。是新能源在建筑中最有希望大规模采用的节能方式。　１５采用地板辐射采暖。作为最近几年发展起来的地热能源，目前　已经有很大的应用在建筑中的采暖方面。地热采暖的原理是将耐高温　达标的塑料管材根据地热施工规范安装在地表面，再用混凝土掩埋形　成平整地面，热水在管路中流通。它的直接造价比较高，但节省建设空　间，而且辐射均匀，从节能来说是一种创新及先进的供暖方式。　１．６采用发热电缆与电热膜采暖。随着电力市场供应的市场化，电　能的利用发展了发热电缆和电热膜采暖系统。发热电缆安装结合房间　的吊顶布置。采用先进的电热膜发热技术，其热效大于原先的取暖设　施。同时，电热膜不占室内空间而且使用方便，安全可靠，因此在新兴采　暖设备中占有一定的优势，缺点在于消耗电能，不像太阳能那样可以无　偿使用。　２建筑节能通风问题应采取的措施　ｚ２利用热压实现自然通风。利用建筑内部空气的热压差来实现建　筑的自然通风。利用热空气上升的原理，在建筑Ｅ部设排风口可将污浊　的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸人。热压　作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关，室内外温差和进、出风　口的高差越大，则热压作用越明显。在建筑设计中，可利用建筑物内部　贯穿多层的竖向空腔一如楼梯间、中庭、拔风井等满足进排风口的高差　要求，并在顶部设置可以控制的开口，将建筑各层的热空气排出，达到　自然通风的目的。　２．３机械辅助式自然通风。大型建筑中，由于通风路径较长，流动阻　力较大，单纯依靠自然风压与热压往往不足于实现自然通风。而对于空　气污染和噪声污染比较严重的城市，直接的自然通风还会将室外污浊　的空气和噪声带人室内，不利于人体健康。在这种睛况下，常常采用一　种机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道，辅　以符合生态思想的空气处理手段，并借助一定的机械方式加速室内通　风。　总之，在通风建设方面，采用自然通风和机械辅助式自然通风来达　到采用空调制冷技术，在不消耗不可再生能源情况下降低室内温度，带　走潮湿污浊的空气，改善室内热环境。达到节能下的提供新鲜、清洁的　自然空气，有利于人体的生理和心理健康。　参考文献　【１】彭晓彤，林晨，沈捷攀．双层通风玻璃幕墙的热过程及热工设计叨．工业　建筑，２００６年０７期．　［２１李晓红，韩勇．现今住宅室内装修的节能对策叨．工业建筑，２００６年Ｓ１　期．　［３］王芳，孙凤明，严迪嘉．可持续建筑良性发展的技术策略ＩＪ１．工业建筑，　２００７年ｏ４期．　在节能技术广泛和深入研究的基础上，建筑师们在一系列建筑创　作中做出了探索和实践，提出两种方法来达到建筑节能下的通风：自然　通风和机械辅助式自然通风，在建筑设计中应充分、合理地加以使用。　２．１利用风压实现自然通风。在具有良好的外部风环境的地区，风　压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用　风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用　的建筑处理手段。　【４】李丹俊．经济型住宅的节能设计研完一以夏热冬暖地区经济型住宅节　能设计为例叨．华中建筑，２００６年ｏ６期．　【５】郝瑞珍，籍存德．夏热冬暖地区居住建筑的通风除湿设计探讨叨．建筑　技术，２００６年０７期．　［６］张允．现代建筑屋顶与建筑的自然通风叨．山西建筑，２００５年０３期．　【７　月梅，刘福智．自然通风在适宜地域建筑设计中的运用【Ａ】．建筑环境　与建筑节能研究进展—２００７全国建筑环境与建筑节能学术会议论文集　［Ｌ］，２００７年．　【８１陈川，杨祖贵．低技术节能策略在教育建筑设计中的运用一四川音乐　学院美术系教学楼方案设计［Ａ】．建筑环境与建筑节能研究进展—．２００７　全国建筑环境与建筑节能学术会议论文集『ｑ，２００７年．　在含水量过大的原状土进行重锤夯实时，由于原状土被扰动，颗粒　之间的毛细孔遭到破坏，水分不易渗透和散发，体积不能压缩，受击区　下陷而四周隆起、翻浆，形成软塑状的橡皮土（夏季气温较高时尤为明　显）。为此，可在夯点下铺填砂石垫层，以利于孑Ｌ隙水压力的消散，可一　次铺成或分层铺填。　４．２夯击不密实。导致夯击不密实达不到预期的夯实效果的原因　有：①、地基土的含水量过大或过小；②、重锤的落距未按规定执行，忽高　忽低，落锤不平衡，坑壁坍塌；③分层夯实时，土的虚铺厚度过大或夯击　能量不足，不能达到有效影响深度；④、未按规定施　顷序进行。因此，强　夯施工必须严格执行设计方案和有关规范要求。　４．３软粘土弱夹层的影响。加固深度范围内若存在软粘土弱夹层，　由于弱夹层吸收了夯击能量，难以向下传递能量，则加固只能达到弱夹　层表面，很难加固弱夹层以下的土层，大大影响了加固深度和加固效　果，因此在软弱夹层地区应尽量避免采用强夯法加固地基。为减小软粘　土夹层的不利影响，施工过程中可采用加大夯击能量的方法解决。　参考文献　限公司，２００４．　、　［１】《罗圈涧旧村改造一期工程强夯施工竣工报告》，青岛地矿岩土工程有　［２］《建筑地基处理技术规范》ＪＧＪ　７９－２００２，中国建筑科学研究院，２００２．　『３１地基及基础冲国建筑工业出版社，１９９７．　『４１地基与基础工程．山西科学技术出版社，２００６．　【５］地基与基础工程施工工艺标准．中国建筑工业出版社，２００３．　作者简介：丁武保（１９８０－），男，汉族，安徽怀宁人，２００１年毕业于吉　林大学（原长春地质学院），至今在青岛地矿岩土工程有限公司从事岩　土工程的勘察、设计、施工与检测等工作。　一ｌ８ｌ一