强夯置换施工工艺

2.21.1 工艺概述

强夯置换法利用带有脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备,反复将重锤提升到一定高度,并使其自由落下给地基以强大的冲击和振动能量,在夯坑内不断填加石块、碎石或其它粗颗粒材料，强行夯入并挤开周边软土，在软土地基中形成大于夯锤直径的碎石墩，这种碎石墩一方面有置换作用，使建筑物荷载向桩体集中；另一方面是强夯加密作用，在强夯处理饱和细颗粒土类地基时必须给予排水的路径。

强夯置换适用于碎石土、砂土、低饱和度粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基加固处理。 2.21.2 作业内容

1. 平整场地；2.夯墩布置；3.机械就位；4.起吊夯锤到预定高度 5.自由下落夯锤夯击；6.起吊夯锤到预定高度；7.夯坑回填置换材料；8.反复夯击回填料到与坑顶平；9. 移位。

2.21.3 质量标准及验收方法

1. 强夯置换处理地基施工结束后 28 天进行质量检验，检验结果应符合设计要求。 2. 强夯置换应采用动力触探对墩身密实度进行随机检验，检验数量为总墩数的 2‰，且不少于 3 根；采用静力触探检查墩间土的强度，每 3000 ㎡抽样检验 6 点。

3. 强夯置换墩承载力检验应采用单桩平板载荷试验，检验数量为总墩数的 2‰，且不少于 3 根。

2.21.4 工艺流程图

强夯置换处理工艺流程见图 2.21.4。

图 2.21.4

强夯置换处理施工工艺流程图

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2.21.5 工艺步骤及质量控制说明

一、工艺步骤

1. 施工前先开挖、清理并平整施工场地至起夯面标高并做好防震措施。按设计要求选取合适的强夯锤及施工机械。

2. 各夯点应放线定位。夯完后检查夯坑位置，发现偏差及漏夯应及时纠正。

3. 当地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，采用人工降低地下水位或铺填一定厚度粗颗粒材料的垫层，使地下水位低于坑底面以下 2 m。坑内或场地积水应及时排除。

4. 起重机就位，夯锤置于夯点位置，调整脱钩装置限位钢丝绳，使夯锤落高达到夯击能量的要求，开始强夯置换施工。

5. 夯前观测孔隙水压力，每次夯击后均按相关要求的时间及频次观测孔隙水压力，以掌握准确的超静孔隙水压力消散过程。

6. 强夯及强夯置换施工时对每一个夯击点的夯击能量、夯击次数和每次夯沉量等进行详细记录。

7. 夯击工作前，首先检验夯锤平衡状态，不能满足要求时，须采取锤边焊钢板或增减混凝土等办法使其平衡，避免夯坑倾斜。

8. 用水准仪测量夯击深度(零高度和累计差位)并记录。

9. 夯击时，落锤保持平稳，夯位正确。如错位或坑底倾斜度过大，及时用级配良好的片石或碎石将坑填平并记录填料方量。

10. 夯击过程中，边夯边往夯坑中填入天然级配砂卵石。当夯坑过深发生起锤困难或坑壁坍塌时向夯坑内填满料，记录填料数量。当夯点周围土体隆起影响时，应随时用挖掘机清理并运走，并补充缺失的砂石工作面层。如此重复直至达到规定的夯击次数及应满足的条件， 完成一个置换墩体的夯击。每夯击 1 遍后，测量场地平均下沉量。

11. 施工时做好现场测量控制桩、控制网、试验夯击位置布点等保护。 12. 换夯点，重复步骤（3）～步骤（5）完成第一遍全部夯点的施工。 13. 重复步骤（2）～步骤（12），完成第二遍强夯置换施工。二、质量控制

1. 强夯的定位控制

主夯点的定位精度,直接影响碎石桩的成桩效果和质量。为确保碎石桩的施工质量,施工前在建筑场地周围设 3～4 个永久性平面及高程控制点,施工过程中及时进行检查校核。

2. 碎石桩置换体垂直度控制

(1) 架立龙门架时应做到垂直平正。

(2) 选择合适的脱钩器,保证脱钩后夯锤底面平行于地面,防止夯锤倾斜。

(3) 强夯置换墩体材料应采用级配良好的块石、碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料，粒径大于 300mm 的颗粒含量不宜超过总重的 30%，向夯坑内填料时,保证填料与上表面平,且填料级配均匀,避免一边粗料一边细料。

3. 置换深度控制

置换深度是指主夯点的置换体高度,它取决于地基土的物理力学性能和夯击能量。强夯置换引起的土体变形很大,选择夯击能量应大于普通强夯的夯击能量。在相同的夯能和地质条件下,轻锤高落距主要加固浅层土,重锤低落距主要加固深层土。在主夯点置换体成桩过程中,选择重锤低落的夯锤,在对桩间土实施低能级满夯时,选择轻锤高落距。置换深度的大小与夯锤直径有关。在夯能、夯距、与地质条件相同的条件下,夯锤直径越小,对地基土的贯入作用越好。为取得较大的置换深度,选择直径较小的夯锤。

4. 各遍夯击之间时间间隔的控制

在夯能作用下,土体的压缩主要是土体孔隙体积的减小,土颗粒相应发生移动、挤密。对饱和软土而言,压缩主要是孔隙水被挤出。孔隙水的排出、土体颗粒移动、挤密都要经过一定的时间。只有当上一遍强夯所产生的超孔隙水压力消散之后,才能进行下一遍的强夯。根据孔隙水压力观测结果,本次施工以 4 d 为一个周期。 2.21.6 施工机械及工艺装备

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强夯置换施工机械及工艺装备见表 2.21.6。

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表2.21.6

序号 1 2 3 4 5 6 机具设备名称 夯锤 起重设备 自动脱钩装置 推土机 装载机 自卸汽车 强夯置换施工机械配置表

机具数量 1 个 1 台 1 套 1 台 1 台 1 台 备注 强夯置换施工用 强夯置换施工用 2.21.7 作业组织 每台强夯设备需配备的劳动力组织见表 2.21.7。

表 2.21.7 每台强夯设备需配备的劳动力组织 序号 1 2 3 4 5 6 工种 起重机司机 推土机司机 装载机司机 机修工 测量工 其他 人数 2 2 2 2 3 若干 职责 负责起重机操作工作 负责推土机操作工作 负责装载机操作工作 负责检修维护机械设备 负责工作测量及施工过程记录工作 负责管理、填料及辅助工作 2.21.8 材料消耗 强夯置换施工主要材料消耗为碎石，材料消耗取决于碎石桩的桩径及桩长。 2.21.9 生产效率

强夯置换施工生产效率一般每套每月 4000~8000 ㎡。 2.21.10 安全生产及环境保护

一、安全生产

1. 对全体施工人员进行安全技术教育和安全技术交底。 2. 作业人员有相对稳定的劳动组合。

3. 进入现场携带规定的安全防护用品，非工作人员严禁进入工作区域。

4. 进场设备选用满足工作要求，安全装置能有效防止夯击时起重机臂杆在突然卸重时发

生后倾和减少臂杆振动。

5. 吊机起重臂活动范围内要有明显的警示标志。

6. 夯机驾驶室前安装安全防护网，夯锤下落位置与施工人员的安全距离为 20 m。 7. 施工时应随时观察机械的工作状态，发现问题及时予以解决。二、环境保护

1. 经常观察振动对附近建筑物的影响，在建筑物附近可挖防震沟，深度应超过该建筑物的基础深度。

2. 施工场地内的各种废弃物要分类堆放，定期按规定处理，防止乱丢乱扔。 3. 施工垃圾、生活垃圾定期清理，以免污染环境。

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