强夯置换碎石墩施工作业指导书

强夯置换碎石墩施工作业指导书

1 适用范围

强夯置换碎石墩，是将圆柱形钢(或钢筋砼、铸铁)锤提升到一定的高度(锤重和提升高度与达到设计效果的夯击能有关，使其自由下落，利用其巨大的势能，冲击地基，在地基中形成圆柱形空穴，填入块石后继续夯击，直至石柱(块石墩)抵达下部较好土层，停止夯击。在软土中形成块石墩，与周围软土形成复合地基，承受上部建筑物的巨大荷重。加固地基的原理是：经强夯置换在软基中形成直径大于夯锤直径的“矮胖碎石墩”(或称碎石桩)，这种碎石墩一方面有置换作用，使建筑物荷载向桩体集中，加固机理即为强夯法加固软土地基的原理；另一方面，碎石墩的存在，加速了软土在强夯过程中和夯后的排水固结，提高桩间土的强度；同时，该桩墩与桩间土共同工作形成复合地基承担上部建筑荷载。

适用于客运专线淤泥质软土地基且软土深度较大（大于5m）的处理。地基土质空隙比大于1，天然含水量高且大于液限、压缩性高，抗剪强度低，承载力低。置换材料（块石）充足的施工地段更适宜采用强夯置换法。

2 作业准备

2.1 技术准备

编制施工方案并报审，测量放样、原材检验等；对施工人员进行技术交底，明确职责及注意事项等。

2.2场地准备

在施工前清理地表耕植土，把植物根系、地下障碍物清理干净，清理深度约0.5m，并保证下无地下管网、人防工程、建筑物等。清理完成后，铺1层50cm厚垫层（垫层材料与碎石墩材料相同），平整场地。后在垫层上面再铺填1－2 m厚的墩体材料。用推土机推平碾压，使石料铺填层有一定的密实度。

2.3材料准备

强夯置换使用材料是级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料。石料粒径不能大于80cm，粒径大于300 mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。

2.4人员配备

每台强夯机人员配置见表1。

表1 每台强夯机人员配置表

2.5 机械设备

强夯机1台(配夯锤)，强夯置换夯锤直径一般为1.2-2m，小于强夯施工的夯锤直径。夯锤底对称设置4个上下贯通的气孔。推土机1台。

主要检测设备：圆锥动力触探仪（N10，N63.5），静力触探试验仪器，密度、含水量试验等试验仪器，全站仪，水平仪。

2.6 工艺性试夯试验

⑴施工前应进行工艺试夯试验，结合设计文件要求，确定夯击能、夯击次数。满足下列条件之一可以停锤: ①总夯沉量为设计墩长的1.5倍；②最后2击的平均夯沉量不大于50 mm。若达不到试验要求，对单击夯击能等设计施工参数进行调整，再做试验。

⑵试验段施工之前应先测定试验段地表下处理深度范围内土体的天然含水量，塑性指数等。

⑶试夯过程中，应测量夯前锤顶高程，记录夯锤质量、提升高度及两遍夯击之间的时间间隔，并测量每个夯点每夯击1次的下沉量。记录夯坑深度，当夯坑过深而发生起锤困难时应停夯，向坑内填料直至坑顶平，记录填料数量。

⑷试夯结束后，开挖桩体，用钢尺检测有效桩直径，计算有效体积。根据实际用料体积，计算扩散系数。为最终确定强夯置换碎石墩施工工艺参数，对碎石墩进行静载检测。因为夯后地基土孔隙水压力消散度对桩体单桩承载力有较大影响，且考虑群桩效应，试桩数量不能过少，应选择不同的地段进行小面积试夯，确定试夯28 d后进行试桩检测，根据检测结果最终确定强夯置换碎石墩施工工艺参数。

若试夯不能满足设计要求，需调整夯锤质量、提升高度或夯击次数，重新试夯，直至试夯结果满足上述要求为止。

3 技术要求

⑴夯点布置为正方形布置，夯点间距符合设计要求。

⑵夯击顺序为从道路中线向两侧隔点跳夯，强夯2遍。

⑶施工结束后用推土机推平场地，用低能锤满夯一遍，以保证施工后场地强度均匀。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1施工工艺流程图

见图1。

4.2 操作要点

⑴测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线，标出夯点位置。水准仪摆放位置要能使与夯点位置通视，并保证距夯点30m以上，以确保夯击过程中震动过大而影响读数，每个夯点读数时要重新整平水准仪，重新后视读数。当出现夯锤倾斜大于30°时，须填料整平夯坑才能继续夯击。

⑵夯击

隔行隔排跳打：强夯先从道路中轴线起，分别向两侧的夯点依次夯击，同一排的夯点必须采用间隔跳打法不可依次夯击。

⑶喂料

当夯锤下落较深，提锤比较困难时应及时喂料，夯坑喂石料从已夯完的填石面均匀挖取，

喂料粒径符合墩体材料要求；每次喂料后，需用不受夯击影响的控制点，重新测放墩位，并重新做墩位标志。

⑷排水

在施工过程中应加强排水措施，每次强夯前都应将积水排除干净；严格控制每遍之间的间隔时间，使空隙水压力充分消散；雨后施工应将积水排除干净，使土中水分基本蒸发后方可进行施工。

图1 施工工艺流程图

4.3 施工阶段控制要点与方法

⑴施工前应检查夯锤重量、尺寸，落距控制手段，排水设施及被夯地基的土质。为避免强夯振动对周边设施的影响，施工前必须对附近建筑物进行调查，必要时采取相应的防振或隔振措施。施工时应由邻近建筑物开始夯击逐渐向远处移动。

⑵施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围。

⑶每遍每夯点的夯击击数应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：

①夯坑周围地面不应发生过大隆起；

②不因夯坑过深而发生起锤困难。

⑷施工过程中出现异常情况时，应停止施工，调整工艺或参数后再继续进行。

⑸强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验，检查被夯地基的强度并进

行承载力检验。

⑹点夯完成后，将场地推平，满夯1遍，满夯的夯击能控制在点夯夯击能的1/2以内，夯击时每点夯搭接1/4。

4.4强夯施工注意问题

因强夯施工方法是利用夯锤巨大冲击能和冲击波反复夯击地基表面，由此产生的噪音与振动波对周围的建筑物和居民将造成一定的影响，如何解决施工中扰民问题是施工中必须考虑的问题。对距离强夯施工现场﹤40m的建筑物要挖宽度1m、深度超过被影响建筑物基础深度的减振沟，以避免因强夯施工产生的冲击波可能对该建筑物造成的损害。施工中的噪音扰民问题最好采取白天施工，错开午休时间等措施，最大限度减少扰民。

强夯机械笨重，自行能力较差，转场需用大型拖车方能转场，因此应尽量减少强夯施工中的转场频率，以提高强夯机械的利用率。

5 质量控制及检验

5.1强夯施工结束后应间隔一定时间才能对地基质量进行检验，可以选用室内试验和原位测试，载荷试验三种方法：

⑴室内试验

在施工前取地面下不同深度（如1.0m、2.0m、4.0m、6.0m）四处原状土作室内土工试验。每个深度做三组，试验项目有天然容重，天然含水量，比重，液塑限，压缩试验和抗剪试验。在施工结束2～4周后取夯点中间地面下不同深度（如1.0m、2.0m、4.0m、6.0m）四处扰动土作土工试验，试验项目同上。比较两者的区别观察加固效果。

⑵现场原位试验

现场原位试验建议用两种方法测试。第一种为加固前后点中间的轻型动探，确定加固效果；第二种为瑞利面波法，整个实验区进行网格式布设检测线间距20米左右，观察加固前后的波速对比看出加固效果。

⑶静载试验

采用φ1.0m的承压板对试验区取四点作试验，其中夯点中心和两夯点之间的中心各取两点，确定加固后的承载力。

5.2强夯地基质量检验标准应符合下表规定。

表2 强夯地基质量检验标准