摘要:本文圍繞強夯法地基處理的相關(guān)問題進(jìn)行了探討,同時還根據(jù)軟土分布規(guī)律對合理地基區(qū)域進(jìn)行了劃分,針對不同的分區(qū)確定不同的地基處理方法。
關(guān)鍵詞:強夯法;設(shè)計;施工;區(qū)域劃分;
前言:
目前,對地基進(jìn)行加固的方法有很多,其處理方法應(yīng)該根據(jù)地基的本身特性和工程建筑的基本要求,探索一種安全、經(jīng)濟(jì)、合理的處理方法,對工程建筑有重要的意義。強夯法的地基加固手段已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用,但是該手段的理論基礎(chǔ)還需要進(jìn)行完善,加上地質(zhì)條件具備復(fù)雜性,強夯法也存在一定的缺陷,所以設(shè)計人員要有清晰的思路對該加固方法進(jìn)行設(shè)計。
一、探究強夯法地基處理機理
強夯法即利用巨大的夯擊能,向地基施加一定的沖擊力,在地基中形成沖擊波,在夯擊能的強大作用下,夯錘對土體進(jìn)行沖切,其結(jié)構(gòu)遭到破壞,從而形成夯坑,同時對周圍的土體進(jìn)行擠壓,達(dá)到加固的效果,由于各種土地的機理存在一定的差異,所以強夯法也有三種不同的處理方法:動力密實、動力固結(jié)、動力置換。它們分別適用于不同的地基。
(一)動力密實
該處理方法適用于粗顆粒、非飽和的地基土,利用沖擊性動力荷載,減小土地中的孔隙受力,使土地緊實,從而增加地基土的強度,其工程實質(zhì)上將土體中的氣相擠出,出現(xiàn)夯實變形狀況是由土體顆粒的位移引起的,在沖擊動能的作用下,地面最終會發(fā)生沉降,從而產(chǎn)生1m的夯坑,夯坑底部會出現(xiàn)硬殼層,承載力將提高2~3倍。
。ǘ﹦恿探Y(jié)
動力固結(jié)的處理方式適用于細(xì)顆粒飽和土,由于受到巨大的沖擊,土體原有的結(jié)構(gòu)會受到應(yīng)力波的作用,產(chǎn)生裂隙并發(fā)生液化,排水通道的增加,使孔隙水能夠流出,當(dāng)壓力減退后,土體將會固結(jié),強度也有所提高,土體的飽和粘性具備觸變性,受到強夯作用,土體結(jié)構(gòu)遭到破壞,強度降至零,但是土體的強度會隨著時間的推移而慢慢恢復(fù)。
。ㄈ﹦恿χ脫Q
主要適用于軟弱土層,采用樁式置換方法,利用巨大的沖擊力將碎石填入土體,碎石樁間斷的填入軟土層中,形成樁式或墩,其過程類似振沖法的作用過程,利用碎石摩擦角和樁間土的測線保持樁體的平衡。
二、強夯法地基處理設(shè)計思路
利用強夯法對地基進(jìn)行處理能夠有效的解決土地沉降、地基承載力及地基變形等問題。所以設(shè)計師在設(shè)計前一定要確定處理的主要目的、用途,根據(jù)地基的實際情況確定具體的操作方法,是選擇強夯法還是強夯置換法,然后確定周圍地質(zhì)條件、合適的錘形、夯擊次數(shù)及時間等,同時預(yù)測處理效果,對各項指標(biāo)是否符合要求進(jìn)行反復(fù)的演練。
(一)強夯法的具體設(shè)計參數(shù)
對強夯法地基處理進(jìn)行設(shè)計內(nèi)容包括:夯錘的選用、施工器械的選取、能級的確定、界面布置、收錘標(biāo)準(zhǔn)、加固深度等。
其一,夯錘及施工器械的選取。夯錘的直徑一般為2.2~2.6m,重約10~50t,錘底要保證平整,錘身為圓柱形,錘重為15~45t,同時要方便以后的運輸工作,還要具備較高的效率及靈活性。夯錘的面積對其加固深度有著直接影響,根據(jù)相關(guān)研究表明,能級在10 000kN・m,夯錘半徑為1.25m時,錘擊應(yīng)力比較大半徑的應(yīng)力要高出許多,為了提高加固深度,最直接的辦法是適當(dāng)減小夯錘半徑。
夯錘的具體要求為:質(zhì)量為10~40t,底面為圓形或者多邊形,錘底靜接地壓力值取25~40kpa,如果地基土層為細(xì)顆粒土,其壓力值應(yīng)該取最小值,夯錘地面應(yīng)該設(shè)置多個排氣孔,排氣孔的孔徑應(yīng)該為250~300mm。目前在實際工程施工中,夯錘重最大值為50t,應(yīng)力為100kpa。
全國規(guī)范和地方規(guī)范大多采用強夯能級與對應(yīng)深度表格法表示強夯能級與有效加固深度關(guān)系。
三、強夯置換法設(shè)計
該方法的設(shè)計內(nèi)容主要包括:強夯置換墩深度、單擊夯擊能、夯錘要求、填料要求等。
。ㄒ唬┲脫Q墩深度及填料要求
強夯置換墩的深度主要是根據(jù)地基土的土質(zhì)決定的,除了要穿透厚層飽和土,同時還要穿透軟土層,直至硬土層。墩體材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的塊石、碎石、建筑垃圾等堅硬的顆粒材料,粒徑>300mm,并且顆粒含量不能超過總重量的30%。
(二)確定單擊夯擊能
單擊夯擊能應(yīng)該按照現(xiàn)場試驗的具體情況確定,在初步設(shè)計時可以按照下面兩個公式進(jìn)行估算。
夯擊能:EL=940*(H-211)
夯擊能最低值:ELW= 940*(H-313)
。℉為置換墩深度(m))
。ㄈ┖诲N、夯擊次數(shù)、收錘標(biāo)準(zhǔn)
夯錘的直徑為1.1~1.3m,錘底接地壓取100~200kpa,在相同夯擊能下,選取具備較高靜壓力的錘底夯錘進(jìn)行施工任務(wù)。
夯擊次數(shù)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場的試夯來確定,同時要滿足以下三個條件:①墩底要達(dá)到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)長度,并且要穿過軟弱土層;②累積夯沉量的長度為設(shè)計墩長的1.5~2.0倍;③最后兩次夯擊的平均夯沉量應(yīng)該滿足相關(guān)規(guī)定。
四、強夯的設(shè)計創(chuàng)新
通過上文的研究可知,強夯法在地基處理中的應(yīng)用是較為廣泛的,由以下實例可知。
。ㄒ唬⿲τ谛绿钔恋牡鼗裕枰捎脧姾患庸,只有確保強夯的質(zhì)量,在施工中予以檢測和管理,才能將大面積強夯進(jìn)一步完成;
(二)將高科技信息技術(shù)和設(shè)備融入強夯工作中,若施工中的質(zhì)量有偏差,能夠隨時監(jiān)控甚至做到事前預(yù)防,施工整體參數(shù)也能夠接受總信息處理設(shè)備的調(diào)動;
。ㄈ┐舜螐姾皇┕ぶ,由于施工處的淤泥較厚,因此可將工程均分為三段,分別利用模型計算。
第一段:總長240m,其樁號為0+060.5至0+300間;
第二段:總長301m,其樁號為0+300至0+600間;
第三段:總長61.4m,其樁號為0+600至0+663.5之間。
可將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行計算并帶入公式:
該公式中,S1代表的是復(fù)合地基的加固區(qū)域,而S2代表的是該區(qū)地基下臥層受到的沉降程度,相應(yīng)結(jié)果如表2所示。
從該表格可看出,本工程在600m路段內(nèi)部的地基沉降數(shù)值為n,而24.49≤n≤20.93(cm),該數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定、一致。
結(jié)束語
隨著強夯法技術(shù)的不斷發(fā)展,強夯地基監(jiān)測體系也得到了逐漸的完善:通過載荷試驗獲取地基承載力及變形模量;經(jīng)過相關(guān)處理后獲得地層承載力及變形模量。針對強夯地基的特點,本文提出了一系列的檢測方法,經(jīng)過反復(fù)實踐,對不同的土層制定了針對的檢測方法,并進(jìn)行了匯總,對以后的工程實施有重要的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn):
[1]葉為民,唐益群,楊林德.強夯法加固飽和軟土地基加固效果研究[J].巖土力學(xué),2008(3).
[2]陳超.強夯加固回填土地基的三維數(shù)值分析[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.
[3]姜志強.深層淤泥場地的雙層強夯置換法研究[D].天津大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.
[4]張津偉,劉育民.強夯法在某鋼鐵廠地基處理中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā),2010(12).