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强夯置换

用于加固饱和软粘土地基的方法

强夯置换是强夯用于加固饱和软粘土地基的方法。强夯置换法的加固机理与强夯法不同，它是利用重锤高落差产生的高冲击能将碎石、片石、矿渣等性能较好的材料强力挤入地基中，在地基中形成一个一个的粒料墩，墩与墩间土形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。在强夯置换过程中，土体结构破坏，地基土体产生超孔隙水压力，但随着时间的增加，土体结构强度会得到恢复。粒料墩一般都有较好的透水性，利于土体中超孔隙水压力消散产生固结。

原理
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)规定 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软～塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。
方法
设计
1、强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其运用性和处理效果。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。
2、强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深度不宜超过7m。
3、墩体材料可采用级配良好的块（片）石、碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料，粒径不宜大于夯锤底面积直径的0.2倍，含泥量不宜大于10%，粒径大于300mm 的颗粒含量不宜超过全重的30%。
4、强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：
1) 墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；
2) 累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0 倍；
3) 最后两击的平均夯沉量不大于下列规定值:
当单击夯击能小于4000kN·m 时为50mm；当单击夯击能为4000～6000kN·m 时为l00mm；当单击夯击能大于6000kN·m 时为200mm；
4) 夯坑周围地面不应发生过大的隆起；
5) 不因夯坑过深而发生提锤困难。
5、墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。
6、墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3 倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。当墩间净距较大时，应适当提高上部结构和基础的刚度。
7、墩顶应铺设一层厚度不小于500mm 的压实垫层。垫层材料一般采用水稳性好的砂、砂砾、石屑、碎石土等。当与墩体材料相同时，粒径不宜大于100mm。
8、强夯置换设计时，应预估地面抬高值，并在试夯时校正。
9、强夯置换地基的变形计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。
施工
1、强夯锤质量可取 10～40t，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取25～40kPa，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～ 300mm。强夯置换锤底静接地压力值可取100～200kPa。
2、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，防止落锤时机架倾覆。
3、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的松散性材料，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。
4、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。
5、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的影响时，应设置监测点，并采取隔振或防振措施消除强夯对邻近建筑物的有害影响。
6、强夯置换施工可按下列步骤进行：
1) 清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.0～2.0m 的砂石施工垫层；
2) 标出夯点位置，并测量场地高程；
3) 起重机就位，夯锤置于夯点位置；
4) 测量夯前锤顶高程；
5) 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；
6) 按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工；
7) 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；
8) 铺设垫层，并分层碾压密实。
7、施工过程中应有专人负责下列监测工作：
l) 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；
2) 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；
3) 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。
8、施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。
质量检验
1、检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。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。
2、强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取7～14d；粉土和粘性土地基可取14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。
3、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菏试验检验外，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。
4、竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3 点； 对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%，且不少于3 点。
5、检验墩直径与深度应符合设计要求。
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