2015工法关键技术鉴定资料范例

《8000KN·m强夯处理超厚湿陷性黄土施工工法》

关键技术鉴定资料

山西五建集团有限公司 二O一六年十月

目 录

1 提出问题的背景 2 工艺原理 3 工法的关键技术

3.1夯区地基土的含水量控制 3.2夯距布置 3.3 夯击 3.4 满夯 4 实施效果 5 附件

1 提出问题的背景

我国黄土地区分布较广，多数建筑物位于湿陷性黄土地基上。由于城市和平原地区建筑用地的日益紧张，建筑用地逐渐向湿陷土层深厚的黄土塬、梁和高阶地发展。越来越多的建筑地基处理要求的湿陷性土层厚度达15m以上。目前，强夯法是处理湿陷性黄土地基最常用的既简便又经济的地基处理方法。根据地基处理技术规范和施工经验，强夯法一般采用的最高能级为8000kN·m，处理深度在10~12m之间，最多不超过13m。如果能将高能级强夯处理湿陷性黄土地基的加固深度提高到15米以上，显然对湿陷性黄土地基处理有着重大的工程意义。

目前，我国已有数例10000 kN·m高能级强夯的工程应用，本公司已进行过10000 kN·m高能级强夯处理的湿陷性黄土地基的工程实践，结果表明，通过进一步提高强夯能级来提高处理深度的方法，并不是一条切实可行的途径。实现的理由如下：

（1） 大幅提高强夯能级，受到施工设备的严重制约

我国目前强夯采用的主要施工设备为起重机，其传动系统一般为机械传动。更换采用液压传动。由于强夯时产生的冲击力极大，机械损坏率极高，所以液压传动起重机不适用于强夯设备。我国目前用于8000kN·m能级强夯的主打机型为杭州起重机厂生产的W200A，最大起重量为500kN，在用于强夯施工时，最大起吊的夯锤重量也就是450kN，当强夯能级提高到10000kN·m时，其落距为22.3米，起重高度达到26米以上，已到了极限状态。如果更换起重量再大的机型，机械传动的机身体积将十分庞大，在运输、组装、施工等方面带来非常大的困难。

（2） 强夯能级与加固深度的关系

强夯能级和加固深度并不成线性增长关系。《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）表6.2.1所列：强夯法的有效加固深度，当强夯能级从1000kN·m增加到8000kN·m，能量提高了8倍，有效加固深度只增长了2倍。特别是高能级强夯，每提高一个级别，强夯的加固深度增加非常有限，而施工设备的稳定性、安全性、机动性、施工效率大幅度下降，而风险性却大幅度增长。

所以在当前的条件下，需要寻找另外的途径来提高高能级强夯处理湿陷性黄土深度的方法。

2 工艺原理

我公司经过几项工程的研究、试验，总结开发了高能级强夯（8000kN·m）处理超厚湿陷性黄土的一套可行的方法，处理深度可达15m以上，该处理方法效果明显，既经济又安全。

工艺原理是通过控制建筑场地要求处理范围内地基土的含水量，使其接近于最佳含水量后，采用普通的高能级强夯设备，大间距布点，分多遍进行强夯的地基处理方法。该施工方法减少了夯点与夯点之间夯击时的迭加应力，加大了每批夯点夯击时的影响深度，使总的有效加固深度得到大幅

度的提高。

本工艺的特点是： （1）采用了增湿措施。

（2）大夯距、多遍夯，尽量加大夯坑深度。

（3）工艺简单，经济适用，具有良好的加固效果，适用于非繁华市区施工。

3 关键技术

3.1夯区地基土的含水量控制

控制夯区内地基土的含水量是该工艺施工的关键。由于深厚湿陷性黄土地基大多位于高坡干旱区，其天然含水量往往偏低，土层处于干硬状态，强夯时，消耗的能量也往往较含水量适中的土层大，无形中降低了强夯的有效加固深度。因此，对湿陷性黄土地基采用增湿法，是提高强夯加固深度的关键措施。

国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）在地基处理一节中规定：强夯法适用于地下水位以上，饱和度Sr≤60%的湿陷性黄土局部或整片处理。在6.3条强夯法中规定：采用强夯法处理湿陷性黄土地基，土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%。在拟夯实的土层内，当土的天然含水量低于10%时，宜对其增湿至接近最优含水量。当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时，宜采用晾干或其它措施适当降低。

陕西省地方标准《强夯法处理湿陷性黄土地基》DBJ24-9-90在第七条中规定：选用强夯法处理黄土地基，其处理厚内土层的天然含水量值应处于下列范围内：

WopW5%WmaxWmin8%

W、式中：

Wop分别为处理厚度内土层的天然含水量加权平均值和最优含水量加权平均值

（%）。

Wmax、Wmin分别为处理深度内土层的最大、最小天然含水量值（%）。

当地基土过于干燥时，在施工前如采取加水湿润措施，仍可采用强夯法处理。

陕西省地方标准将强夯条件按处理厚度以内土质情况和强夯 分为“好”、“较好”、“尚可”三类。

条件好：（i）土的含水量值符合条件：

WopW1%WmaxWmin4%

（ii）无坚硬土夹层，且含水量值随深度递增。 （iii）施工单位有经验选用最佳强夯施工参数。 条件较好：（i）土的含水量值符合条件：

WopW3%WmaxWmin6%

（ii）无坚硬土夹层，且含水量值随深度递增。 条件尚可：土的含水量值符合条件：

WopW5%WmaxWmin8%

注：“无坚硬土夹层”指在处理深度内，土层的压缩模量值 Es＜10MPa。 从各类规范规定，我们可以看出湿陷性黄土地基的天然含水量及其饱和度是影响强夯加固效果的很关键因素。在施工前要对处理范围内地基土含水量进行检测，再采用适当的方法进行含水量控制，以提高强夯的加固效果。

增湿法主要是采用洛阳铲，于地基处理前4~6d，按原地基土的含水量大小和设计要求处理的程度布点掏孔，灌砂后再注水浸土，使其含水量接近最佳含水量。

增湿土的加水量可按下式估算：

QvdWopWk

式中Q——计算加水量（m3）

v——拟加固土的总体积（m3）

k——损耗系数,可取1.05~1.10

3.2夯距布置

提高强夯法处理湿陷性黄土加固深度的另一关键要素是采用增大夯距、分多遍夯的施工方法，这样能减少夯点与夯点之间，行与行之间连续夯击时的迭加应力，从而加大每批夯点夯击时的影响深度。这种方法在施工时的控制标准，就是尽量加大夯坑的深度，确保每个夯点达到要求的深度标准。

强夯的有效加固深度 H=夯坑深度+

式中：——强夯影响折减系数；

MD10

M——夯锤重量 （kN）； D——落距 （m）；

根据经验，8000KN.m能级强夯，当夯坑的平均深度在3~3.5m时，其加固深度约在11~12m之间。当夯坑的平均深度若能达到5m时，由夯坑深度提高的有效加固深度将增加1.5~2m。

8000KN.m强夯，要处理15m以上深度湿陷性黄土，夯点间距可采用5m~6m或2d~2.75d（d为夯锤直径）,可分三批（遍）或四批（遍）夯完，隔行隔点完成。一般夯距布置可参照表1、表2。

表1 能级 夯击单击夯击能单点夯击能参最后二击贯夯坑深夯距（m） 布点形式 遍数 （KN·m） 考击数（击） 入度（mm） 度（m） 一遍点夯 二遍点夯 8000 三遍KN·m 点夯 四遍复夯 五遍满夯 表2 能级 夯击单击夯击能单点夯击能参最后二击贯夯坑深夯距（m） 布点形式 遍数 （KN·m） 考击数（击） 入度（mm） 度（m） 一遍点夯 8000 KN·m 三遍点夯 四遍满夯 二遍点夯 8000 8000 8000 2000 11 11 9.53×5.5 5.5×5.5 正三角形 正三角形 矩形 夯印相搭 20 18 15 5 ≤200 ≤200 ≤200 ≥5 ≥5 ≥4 —— 8000 8000 8000 4000 2000 11 11 9.53×5.5 5.5×5.5 2×2 正三角形 正三角形 矩形 正三角形 夯印相搭 18 18 18 18 4 ≤200 ≤200 ≤200 ≤50 ≥5 ≥5 ≥4 —— 3.3 夯击

待含水量控制适宜，夯点布置好后，起重机及夯锤便就位，按试夯确定的施工顺序、夯击遍数及锤击数进行逐遍夯击，落距要严格按能级进行控制。每遍夯打过程中，要进行沉降测量。在每遍夯坑整平后，均要进行夯后标高测量。

单点夯击数以控制夯坑深度为主，同时满足最后两击贯入度平均值≤20cm的双控方案。 如果地基土的设计承载力要求在220KPa以上，则点夯后的原夯点应进行复夯，复夯能级应降

低一半，复夯不必隔行隔点，可一批完成。

3.4 满夯

满夯是高能级强夯的一个重要工序。由于点夯完成后，夯点以下一定范围内的地基得到有效的加固，但夯点之间由于剪切波破坏形成的松动区和整平场地时形成的表层土层还需要处理。8000KN.m强夯满夯一般采用2000KN.m。根据设计要求选择合适的锤击数，锤印相切或搭接1/4~1/3。

4 实施效果

4.1实例一

太原市五龙湾水上乐园拟建场地位于太原市五龙口东部，地貌属于东山山前洪积扇的上缘，其东侧与太原市东山过境高速公路毗邻；场地地基土为第四系全新统（Q24 Q14）和第四系晚更新统（Q3）冲洪积地层，地层岩性为黄土状粉土。场地湿陷土层最大厚度22.2m。其中中间水池部分基底标高下湿陷土层厚度为14.6~18.8m，湿陷类型为自重湿陷，湿陷等级为Ⅱ级，建筑物等级为甲类。要求消除地基的全部湿陷量。

本地基土16m之内天然含水量加权平均值W=11.4，最佳含水量采用塑限值，加权平均值

Wop=16.17。16m之内最大天然含水量Wmax=18.1，最小天然含水量Wmin=6.2。

WopW4.75%WmaxWmin11.98%饱和度平均值33%，地基土中含压缩模量ES≥10MPa的坚硬土夹层，

土层的坚硬性在很大程度上是由于含水量偏低而造成。

本场地强夯试验采用两套方案，能级都为8000KN·m。

试夯方案一: 采用普通强夯方案，单点夯击控制以最后贯入度平均值≤20cm。

试夯方案二: 采用增湿法，大夯距、多遍夯的方案。单点夯击数以控制夯坑深度为主，同时满足最后两击贯入度平均值≤20cm的双控方案。

本场地强夯试验由于附近的居民的干扰，没能按计划完成，但强夯的试夯施工完成。 试夯区一的夯坑深度平均值3.13m，最大值4.12m，最小值2.38m。 试夯区二的夯坑深度平均值在6.09m，最大值6.36m，最小值5.69m。 仅从夯坑深度分析，试夯方案二的加固深度就大于试夯方案一近3m。

由此可见，采用了增湿措施和大夯距、多遍夯的方法能较理想地提高强夯加固深度。

4.2 实例二

横泉水库位于山西吕梁市方山县横泉村，是北川河上规划的中型水库。该库水坝几度上马和下马，从1958年~1967年在左岸河床部分采用四种施工方法，筑坝230米，顶宽90-110米，高17米左右，顶部面积2.3万m2，上游坝坡1：4，下游坝坡1：3.5。左坝体岩性为淡黄色、浅红色低液限粘性土，人工填筑坝体时间、筑坝形式不同，其物理力学性质有不同程度差异。坝体天然含水量w0=5.4~23.0％，平均14.2％，干密度ρd=1.32~1.77g/cm3，平均1.52 g/cm3，压缩系数α1-2=0.04~0.47MPa-1，具中低压缩性；湿陷系数由上至下0.0~10.0m内，δs=0.00~0.053。局部土层具湿陷性；10.0-17.0m内，δs=0.00~0.017。

设计要求：

1）湿陷系数δs＜0.015。 2）干密度ρd≥1.58~1.62 g/cm3。 3）有效加固深度10.0~12.0m。 地基处理方案：

由于现坝体的力学指标无法满足设计要求，故拟采用8000KN•m能级强夯处理，在进行强夯试验时，试验大纲要求先按16m厚度的处理深度进行强夯参数的设计，以便为今后更大更厚深度的类似坝体的加固处理探索方法。

根据现场踏勘，坝体由于当年降水量偏高土层含水量、饱和度均高于勘测报告，土质由坚硬－硬塑状态趋于硬塑－可塑状态，含水量、饱和度适中，相当于天然增湿，参考太原市五龙湾水上乐园试夯的经验，采用了水上乐园增湿法、大夯距多遍的施工方法和参数进行了施工。强夯加固后，进行了探井取样、土工分析检测，根据夯后4个探井和地勘报告8个探井的干密度、孔隙比、压缩系数、压缩模量、湿陷系数等物理力学指标的对比，强夯的有效加固深度达到了16m。

5 附件