强夯和冲击碾压是两种新型的地基加固方式,这两种施工工艺无论在压实度和影响深度都大于普通光轮
压路机和振动压路机,因此目前被广泛应用于地基深加固和高填方路基的施工中。但是由于两者的应用范围并不完全相同,现将这种施工工艺的技术和应用情况进行分析比较,以便对现场的施工方案选择进行指导。
一、施工原理
1、强夯:
强夯是指利用起重设备将夯锤起吊到一定高度,而后利用自动脱钩释放重锤使其自由落下,其动能对地基土施加很大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,提高地基的强度。
强夯一般采用先点夯后满夯的方法,地基土经点夯后,承载力提高,最后采用小夯击能满夯,使整个场地浅表层又得到加固。
强夯可以使土体结构发生显著变化,地基土重新固结,降低土的压缩性,改善其抗液化能力,消除湿陷性等,从而提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。强夯的影响深度通常在4米以上,随着夯击能增大,有效处理深度增加,最大可达10米左右。
2、冲击碾压:
冲击碾压是利用冲击压路机多边形凸轮向前滚动,重心高度交替变化,在地基顶面进行冲击碾压的连续作业,从而对地基产生强大的冲击力。随着冲击碾压遍数的增加,由上至下碾压而增加密实度,形成一定厚度的冲碾均匀加固层,使地基土得以压实,从而使路基的综合强度与稳定性得到全面提高。
冲击碾压兼具冲击和碾压两种作用,因此具有强夯和振击的双重效果。同强夯相比,冲击碾压虽然加固深度较小,但冲击能较小,不易破坏土体结构,可以实现连续冲击,施工工效比强夯高数倍。
二、施工方法和施工步骤
(一)强夯
1、强夯施工方法
强夯施工时一般先进行高能级点夯,点夯完成后,再进行低能级的满夯。强夯的能级是夯锤重量与夯锤落下高度的乘积。工程中常用的点夯能级为1000KNm-5000 KNm之间,常用的满夯能级为500-1000 KNm。
点夯分连续点夯和间隔点夯,连续点夯是按照设计图纸的夯点布置图逐一进行点夯,间隔点夯是分两遍进行隔点点夯。夯点的布置形状有三角形、梅花形、正方形等,单点夯击次数通常根据现场试验确定,且必须保证最后两击的夯沉量不大于设计要求,一般要求为5cm。点夯完成后再进行满夯,满夯必须保证夯点之间的搭接不小于1/4夯锤,以保证基础表面整体的密实度。
2、强夯施工步骤:
⑴ 清理并平整施工场地;
⑵ 标出第一遍夯点位置,并测量场地高程;
⑶ 起重机就位,使夯锤对准夯点位置;
⑷ 测量夯前锤顶高程;
⑸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;
⑹ 按设计规定的夯击次数及控制标准,完成一个夯点的夯击,检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。
重复步骤⑶至⑹,完成第一遍全部夯点的夯击;
⑺ 用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;
⑻ 在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
(二)冲击碾压
1、冲击碾压施工方法:
冲击碾压与振动碾压的施工方法基本相同,一般与振动压路机配合使用,冲击碾压的影响深度一般在4米左右,行驶速度在12km/h时压实效果最佳。冲击压路机压实力是同吨位静碾的10倍、压实效率是同吨位振动压的3-4倍,影响深度是同吨位振动压的3-4倍。
冲击碾压的遍数具体根据碾压沉降量观测值来确定,一般为20遍,作业收敛遍数最后5遍的冲击碾压沉降量通常不大于1cm。在已成型的路基上冲击碾压20遍后,相当于对地面产生冲击力200t-250t,1.5m层厚范围内压实度增加3-5个百分点,密实度可达到95%-98%。
2、冲击碾压施工步骤
⑴ 清理并平整施工场地,采用光轮压路机静压。
⑵ 分区划线,确定冲击碾压行走路线、行走速度和冲击遍数。
⑶记录好碾压前地面高程,水准点,中桩位置原始资料。
⑷进行冲击碾压作业。
⑸压实度检测,对数据进行对比以确定冲击压实后的沉降量。
⑹道槽整型,保证高程、平整度、压实度等指标符合设计,用人工配合光轮压路机碾压2~3遍,达到道槽验收标准为止。
三、应用范围比较
1、强夯的应用范围
强夯法加固地基,能代替某些桩基础而节省钢材、木材和水泥,而且速度快、效果好、投资少,是一种经济、简便的地基加固方法。因强夯的影响深度在4m以上,强夯还可用来处理溶洞、落水洞等地质病害。
强夯法最适宜的施工条件:
(1)处理深度一般不超过15m;
(2)地下水位距地表面2~3m为宜;
(3)夯击对象最好为粗颗粒土组成;
(4)施工现场距原有建筑物应有足够的安全距离,一般宜大于10m;
(5)对于饱和软土,地表面应铺一层较厚的砾石、砂士等填料。
强夯法以其经济易行,效果显著、设备简单,施工便捷,节省
材料,质量容易控制,适应范围比较广泛,施工周期短等优点,得到了广泛应用。由于强夯会对基础和周围土体产生强大的振动冲击作用,故不宜用于建筑物密集的区域。
2、冲击碾压的应用范围
冲击碾压采用强大的冲击力对土体施加冲击压实功能,可以使土体形成密度很高的板块,提高了路基强度和承载力,有效降低了路基工后沉降,保证了路基的填筑质量。冲击碾压还可以直接对旧路面进行冲击破碎碾压,使旧路面得到重新利用。经冲击碾压的路基沉降量在4cm以内,密实度可提高3个百分点。
冲击碾压最适合的施工条件:
1、高填方路基、填挖交界处的增强补压。
2、湿陷性黄土等特殊土地基加固处理。
3、旧路加宽及旧路改造施工。
4、粘性土、沙砾石和土石混合料填料
5、不宜使用强夯的区域可代替强夯使用。
冲击压路机由于影响深、速度快,目前被广泛地应用到工程施工中,对于暴露地基内部缺陷,避免隐患,提高施工质量起到显著的效果。但由于冲击压路机行驶速度快,冲击力大,对附近的构造物、精密仪器仪表等会有一定的震动与噪音影响,采用前需事先调查论证。另外砂性土或掺石灰水泥的改良土不宜采用冲击碾压。