强夯与强夯置换法在房屋建筑地基处理中的应用
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摘要：随着我国房屋建筑的发展，强夯与强夯置换法施工已经被广泛地应用于地基处理中。强夯法具有施工设备和工艺比较简单、效果好、速度快、费用低等优点，值得推广应用。本文对房屋建筑地基处理中应用强夯与强夯置换法的施工方法进行了研究。
关键词：房屋建筑；地基处理；强夯法；强夯置换法
强夯法及强夯置换法处理地基在建筑工程中应用已是相当多且已达到成熟的地步，在房屋建筑建设中，许多地基的原地面常采用强夯（或重夯）法进行处治，一些特殊地基也常采用强夯法提高地基的整体强度和稳定性。采用强夯和强夯置换法处理地基，具有设备简单、施工方便、工期短、可就地取材、效果显著等优点，是地基处理的理想方法之一。
一、强夯和强夯置换法
强夯方法是反复将夯锤(质量提到一定高度使其自由落下(落距一般为10～40t)，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力并降低其压缩性，改善地基性能，如改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。工程实践证明，强夯法用于处理碎石上、砂上、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，均能取得较好的效果。
强夯置换法是在强夯的同时，夯坑中可置入碎石，强行挤走软土。实际工程中，对于不同土类强夯的作用不同：对于软土地基，强夯可提高地基承载力和减少沉降量；对于饱和砂土和粉土，强夯可消除液化趋势；对于黄土和新近堆积黄土，强夯可消除湿陷性，提高承载力。为此，应针对不同工程情况，进行强夯法的设计计算。在强夯和强夯置换施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。
由于强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省势力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点，应用强夯法和强夯置换法处理的工程范围极为广泛。总之，强夯法在某种程度上比机械的、化学的和其他力学的加固方法的应用更为广泛和有效。
二、强夯法施工方法及注意事项
强夯施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架烦覆。如果夯击工艺采用单缆锤击法，则100t的吊机最大只能起吊20t的夯锤。目前，强夯锤质量一般为10～40t，若起重机起吊能力不足，可通过设置滑轮组来提高卷扬机的起吊能力，并利用自动脱钩装置使锤形成自由落体运动。自动脱钓装置工作原理是拉动脱钩器的钢丝绳，其一端拴在桩架的盘上，以钢华绳的长短控制夯锤的落距。夯锤挂在脱钩器的钩上，当吊钩提升到要求的高度时，张紧的钢丝绳将脱钩器的伸臂拉转一个角度，致使夯锤突然下落。有时为防止起重臂在较大的仰角下突然释重而有可能发生后倾，可在履带起重机的臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。自动脱钩装置应具有足够的强度，且施工时要求灵活。
施工时，①要清理并平整施工场地，放线、埋设水推点和各夯点标桩。②铺设垫层，在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低。③标出第一起夯击点的位置，并测量场地高程。④起重机就位，使夯锤对准夯点位置。⑤测量夯前锤顶标高。⑥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。若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。⑦重复步骤⑥，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。⑧重复步骤④～⑦，完成第一遍全部夯点的夯击。⑨用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。⑩在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。
施工过程中要注意，当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制施工。注意含水量对强夯效果的影响，注意夯锤上部排气孔的畅通。
三、强夯置换法施工技术
强夯置换施工可按下列步骤进行：首先清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.0～2.0 m的砂石施工垫层。标出夯点位置，并测量场地高程。起重机就位，夯锤置于夯点位置。测量夯前锤顶高程。夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工。按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工。推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。铺设垫层，并分层碾压密实。
施工过程中应有专人负责下列监侧工作：开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正。按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度。施工过程中应对各项参数及有关情况进行详细记录。
四、施工质量检验
强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验外，尚应采用动力触探等有效手段，查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。室内试验主要通过夯击前后土的物理力学性质指标的变化来判断其加固效果。其项目包括：抗剪强度指标、压缩模量(或压缩系数)、孔隙比、重度、含水量等。
强夯地基的质量检查，包括施工过程中的质量监测及夯后地基的质量检验，其中前者尤为重要。所以必须认真检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，若不符合设计要求时，应补夯或采取其他有效措施。经强夯处理的地基，其强度是随着时间增长而逐步恢复和提高的，因此，竣工验收质量检验应在施工结束间隔一定时问后方能进行。其间隔时间可根据土的性质而定。对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取7～14d，粉土和教性土地基可取14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。强夯法检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘，其数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对简单场地上的―般建筑物，每个建筑物地基检验点不应少于3点；对复杂场地线重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。其地基载荷试验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的1%，且不应少于3点。
采用强夯和强夯置换法处理地基的某大型水泥厂建筑，未出现由于地基沉降和不均匀沉降而引起的主体结构开裂现象。工程实践证明，采用强夯和强夯置换比别的地基处理方法节省投资，并且施工时间也缩短很多。
参考文献
[1] 付慧平. 强夯置换法在软土地基处理中的应用[J]. 山西建筑, 2007, (11)
[2] 朱卫宁. 珠海发电厂的大面积软基处理[J]电力建设, 2000, (10) .
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