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強夯與強夯置換處理地基
來源:百度百科 ?時間:2017年03月01日?聯系
  1、前言
  強夯法處理地基由法國Louis  Menard技術公司在1969年首創,這種方法是使用吊升設備將很重的錘(一般為8~40t)起吊至較大高度(一般為8~40m)后,使其自由落下,產生巨大的沖擊能量(一般為1100~4000KJ,大可達10000KJ)作用于地基,給地基以沖擊和振動,從而在一定范圍內使地基的強度提高,壓縮性降低,改善了地基的受力性能。該項技術從1978年引入我國后,以為工程實踐所證實具有設備簡單,施工速度快,加固效果好,造價低,適合處理的土質類別多等優點,現已廣泛應用于工業民用建筑、倉庫、油罐、儲倉、公路鐵路路基、飛機跑道等地基處理工程中,逐漸成為地基加固的首選方法。但是長期以來,高飽和度粘土,由于強夯效果不顯著,也不穩定,一直是強夯加固的禁區,影響了這種優秀的加固方法的進一步推廣應用。2006年,我廠在加固處理兩臺三萬立方米原油儲罐地基時,采用強夯置換法加固飽和粉土及粘性土地基,取得了令人滿意的加固效果。
  2、強夯置換法作用機理分析
  強夯置換加固地基的原理是指用強夯法加固高飽和度粘性土及粉土時,在夯坑內不斷填加石塊、碎石、或其它粗顆粒材料,強行夯入并排開軟土,在軟土地基中形成大于夯錘直徑的碎石墩,這種碎石樁一方面有置換作用,使建筑物荷載向樁體集中;另一方面是強夯加密作用,在對碎石強夯過程中,通過碎石向下的不斷貫入,會使碎石樁下的土層受到沖擊能的影響,從而得到加密,另外碎石樁有一個向四周的側向擠出,也使樁側的土層得到了加固;再一方面,碎石樁也起到了一個特大直徑排水井的作用,由于強夯法加固細顆粒土時,是通過沖擊能的作用使地基土壓縮并產生裂隙,增加排水通道,使孔隙水順利逸出,隨著孔隙水壓力的消散而提高土體強度。但是飽和細顆粒土由于土中粘粒含量多,粒間結合力強,滲透性低,孔隙水壓力消散緩慢等原因,加固效果不顯著且不穩定,所以工程界普遍認為,在強夯處理這類地基時必須給予排水的路徑。而強夯置換法夯入軟土中的碎石樁在夯實并擠密軟土的同時也為飽和土中的孔隙水的排出提供了順暢的通道,加速了軟土在強夯過程中和夯后的排水固結,提高樁間土的強度。
  3、工程實例
  3.1工程概況
  中國藍星長沙分公司渣油罐區進行二臺油罐的建設,該工程由山東海成石化工程設計有限公司設計,罐容積30000m3,地基承載力特征值要求達到250KPa。根據地質勘察單位的巖土工程勘察報告,該罐的天然地基承載力不滿足設計要求,所以采用強夯置換碎石樁和強夯法對地基進行加固(見表1)。
  3.2設計與施工
  本工程采用強夯置換碎石樁和強夯法施工,先進行強夯置換碎石樁后,再進行強夯的點夯和滿夯施工。本工程的強夯置換分兩層進行。第一層強夯置換采用排土與擠土強夯置換法施工,即先在夯點位置上挖一個直徑約2.4m、深約2~3m的坑填入碎石后施夯,施工時分五~六次填碎石,每次回填厚度為1.5m,并應達到碎石置換樁的設計深度。第一層施工結束后回填粘性土,然后進行第二層強夯置換施工,第二層強夯置換碎石樁采用夯錘直接夯坑填石置換方法,置換后再進行強夯點夯和滿夯的施工。
  施工參數:采用環向布點,間距4.5m;夯錘重:13.5t,夯錘直徑:2.2m,落距:15.0m,單擊夯擊能為:2025KN·m;平均樁體直徑為:2.6m,面積置換率為:0.32。
  3.3加固效果分析
  3.3.1承載力
  施工結束后,檢測部門對強夯置換地基進行了檢測,分別采用了載荷試驗確定了碎石樁的承載力特征值為:fpk=500KPa,樁間土的承載力特征值為:fsk=150KPa,采用重型動力觸探對碎石樁的著底及密實情況進行了檢測,N63.5=26擊,檢測結果證明,加固后地基已完全滿足了設計要求。
  3.3.2沉降觀測
  在整個罐體完工后,進行了加載試驗,并進行了沉降觀測,經實測,罐的側壁沉降小為30mm,大為62mm,中心沉降也僅為75mm,遠遠小于規范要求的允許沉降量。
  4、結論
  4.1強夯置換施工一般采用擠土置換法,即先夯出一個夯坑,然后向坑內填入碎石,進行強夯置換,這種施工工藝的缺點一是錘底面積?。ㄒ话沐N底靜壓力在100~200kpa之間),置換率低;二是容易使地面產生較大隆起,且置換深度有限。我們要根據大量的工程實踐,采用排土置換法,即在強夯置換前先挖一個直徑略大于夯錘直徑的坑,坑深3~4m,然后向坑內填入碎石進行強夯置換,這樣使用錘底靜壓力為30~50kpa的夯錘,即可使置換深度達到5~6m,而且使面積置換率大大提高,樁間土的隆起也大大減小。
  4.2強夯置換的影響深度應由置換樁的長度和樁下被加密的土層組成,前面的實例中軟土層厚度為8m,而置換樁的長度一般為7m(只有個別樁長達到8m),根據該油罐加載試驗的沉降觀測記錄,其沉降非常?。ㄒ姵两涤^測曲線),由此可見,樁底的軟土得到了加密,使其承載力、沉降變形均得到了一定的改善。
  4.3高飽和土所處的地域地下水位一般都比較高,經強夯置換處理后的地基在使用過程中,樁間土極易受到地下水的侵蝕,而使其承載力降低,樁間土承載力的降低會減弱其對碎石樁的側限,碎石樁的承載力也會隨之降低。那么由于地基承載力的降低是否會使其上部的建筑物產生較大的附加沉降呢?由于現在的工程實踐較少,還無法得出結論,但從我們對前面談到的工程實例進行的連續兩年的跟蹤觀測來看,未發現該油罐有異常的沉降。
  強夯置換法綜合了強夯加固和復合地基的優點,且施工設備、工藝簡單,適用范圍廣泛。此法不僅用于房建工程,也適合于化工類大型設備基礎等工程,而且具有速度快、效果顯著、節省投資、節約材料和加固效果好等優點,是一種比較理想的地基處理方式。

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