强夯置换施工工法

由山西省机械施工公司完成的工法强夯置换施工工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《强夯置换施工工法》是山西省机械施工公司完成的建筑类施工工法；主要完成人分别是李保华、韩晋宁、苏继华、李锋瑞、刘淑芳；该工法的适用范围是处理高饱和度的粉土、粉质黏土、黏土和软塑~流塑的黏性土等地基工程。《强夯置换施工工法》的工法特点是强夯置换法适用范围广，可处理的地基土类型广泛，加固地基投入设备少、施工简便、加固费用低，更适用于大规模地基加固。而且加固地基时，可根据上部结构需要在原地面上布置加固范围，具有直观性和灵活性等特点。2008年1月31日，《强夯置换施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2005-2006年度国家一级工法。形成原因形成原因《强夯置换施工工法》是在强夯法地基处理技术基础上发展而来的一种新型的地基处理方法。它是采用在夯坑内回填块石、碎石、砂、建筑废料及其他高强度、透水性好的粗颗粒材料，利用强夯法的高能量冲击和挤压，将这些粗颗粒料挤压入土中，形成整体层式置换或柱状墩式置换的地基，此种强夯法与置换法相结合的地基处理方法即是强夯置换法。强夯置换工艺是强夯地基处理技术的新发展，它解决了强夯法处理软土地基、高饱和地基的不足。该方法的产生拓展了强夯技术的应用领域。山西省机械施工公司是中国国内最早引进强夯施工技术的单位之一。在多年的强夯施工中，不断开发总结，并于20世纪90年代成功编写和申报了国家级工法“强夯法处理地基工程施工工法”强夯加固地基是山西省机械施工公司的主营产品，并且施工项目遍布全国各地。但随着市场的开放，施工领域的逐渐扩大，施工单位在港口、电厂、公路等大量建设施工中，遇到了只用强夯难以处理的高饱和地基、软弱土地基。为了解决这个问题，山西省机械施工公司在强夯的基础上，引进了置换的工艺，进行了大量的试验、研究和改进，最终形成了较成熟的强夯置换施工工艺。该工艺施工简便、节约材料、施工费用低、施工速度快、工期短、对周围建（构）筑物影响小，加固效果好，具有良好的社会效益和经济效益。在强夯置换工艺改进中，由山西省机械施工公司研制的适用于各类软弱地质条件的置换“异型夯锤”，已于2007年4月获国家实用新型专利。强夯置换施工工法关键技术经过2004年12月山西省建设厅组织的科技成果鉴定。

工法特点工法特点《强夯置换施工工法》的工法特点是：1.适用范围广，可处理的地基土类型广泛，加固地基投入设备少、施工简便、加固费用低，更适用于大规模地基加固。而且加固地基时，可根据上部结构需要，在原地面上布置加固范围，具有直观性和灵活性等特点。2.具有良好的加固效果。强夯置换法集垫层作用、混合土作用、透水墩排水作用、挤密作用、振密作用等诸多作用于一身，最后可形成单墩承载地基或墩土复合地基，地基承载力和场地均匀性大大提高。3.体材料可选用级配良好的块石、碎石、矿渣和建筑废料等坚硬粗颗粒材料，形成的特大直径排水墩柱，有利于墩间、墩下地基土的排水和加密。4.强夯置换对周围建（构）筑物的影响程度比普通强夯小，且施工文明。5.加固地基仅改变原地基的物理特性，对地基土及周围环境亦不产生任何化学污染。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《强夯置换施工工法》适用于处理高饱和度的粉土、粉质黏土、黏土和软塑流塑的黏性土等地基工程。

工艺原理《强夯置换施工工法》的工艺原理如下：加固地基作用机理类似于强夯法，通过大量的工程实践和现场实测资料分析，对它的作用机理的认识正逐步明朗，但对一些复杂场地还需经过试验确定其适用性。强夯置换法，是用几吨或几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实，这种强大的夯击能在地基中产生强烈的冲击波(其中体积波起主导作用，包括纵波和横波)和动应力从夯击点发出的纵波和横波向地基纵深方向传播，使地基土经历孔隙压缩、局部液化、可变渗透（动力排水）和时效触变恢复等几个阶段，使原地基土压缩，形成夯孔。再在夯孔内回填块石、碎石、砂、建筑废料及其他高强度、透水性好的粗颗粒材料，利用强夯法的高能量冲击和振动，将这些粗颗粒料夯入夯坑内，形成整体层式置换或柱状桩（墩）式置换的复合地基工程实践证明，强夯置换的加固原理相当于强夯（加密）、碎石墩、特大直径排水井三者之和，对地基土有较好的加固效果。

施工工艺《强夯置换施工工法》的施工工艺流程（如图1）：图1强夯置换施工工艺流程图《强夯置换施工工法》的操作要点如下：一、施工准备1.开工前应首先对现场进行踏看调查，清除各类地上、地下障碍物。2.熟悉图纸等技术文件，编制详细的施工方案，进行技术安全交底。3.施工前要求场地平整，符合施工要求。4.施工机械、现场人员及材料齐备，具备开工条件。夯锤应根据地质条件、承载力要求及夯击能选择、组合异形夯锤。5.在施工现场周围设置平面及高程控制桩，桩附近应设立明显的标志加以保护，并设专人对其定期进行复核检查。6.场地平整后，并在开工前，对场地标高进行复测。材料设备材料设备《强夯置换施工工法》所用的材料及设备明细如下：一、材料回填材料选用级配良好的块石、碎石、砾石土、风化的山皮石、矿渣或建筑废料等坚硬的粗颗粒料，最大粒径不超过300毫米为宜，且含量不宜超过全重的30%。二、施工设备及仪器1.强夯施工设备主要由履带式或轮胎式起重机、门式支架、自动脱钩器和夯锤组成，辅助机械有装载机、自卸汽车、推土机等。使用数量根据工程规模增减（1）夯锤夯锤的选用是强夯置换的关键。为提高强夯置换的处理深度和成坑速度，夯锤选用自制的异形倒锥台形夯锤（普通夯锤为圆柱形），夯锤底面积为1.3米2左右，锤底静接地压力值不小于100千帕为了提高夯击效果和夯击时夯锤周围排气，防止产生吸锤现象，一般沿锤体边均匀设置4个上下贯通的排气槽，直径30~40厘米为宜。近两年来发展到采用组合式夯锤，这种夯锤有重量可调，减少整体磨损，后期使用成本低，能级变化灵活等优点。满夯选用锤重15吨左右、锤底面积大于5平方米的夯锤，以利于表面地基土的夯实。（2）起重机起重机起重能力应根据强夯置换的能级和锤重选用，一般起重机的起重能力不小于锤重的1.5倍，一般20t左右的锤，选用起重能力在32吨以上的履带式起重机为宜。质量控制质量控制《强夯置换施工工法》的质量控制要求如下：一、该工法施工及质量控制遵照的规范标准：1.《建筑地基处理技术规范》JGJ。2.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB。3.《建筑地基基础设计规范》GB。4.《工程测量规范》GB。二、相关地方、行业标准1.工程质量控制标准强夯置换施工质量执行《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB，允许偏差按（表1）执行。三、质量保证措施1.现场的控制桩要树立明显的标志加以保护，并定期进行复核检查安全措施安全措施采用《强夯置换施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：1.进入现场施工人员必须佩戴安全帽，吊车驾驶室前应设安全，以防强夯时土、石飞溅伤人，夯击时所有人员应退至安全线外，非施工人员严禁进入施工现场。2.施工人员必须集中统一指挥，信号明确；吊车司机、推土机司机应按信号操作，夯锤起吊后任何人不得由吊臂杆下方通过。3.施工人员必须明确分工，各负其责，各岗位人员必须严格执行本工种的有关安全操作规程及强夯作业的安全规定。关键岗位持证上岗，例如施工工长、质量检查员、吊车司机、测量人员及起重人员等4.吊车要按性能要求使用，不得超负荷，工作一定时间后应进行保养。5.施工中应经常对夯锤、脱钩装置、吊车臂杆及索具等进行检查，发现问题及时处理后方可继续施工6.施工现场应保持平整，夯坑回填时应注意压实，防止强夯机组施夯和转移时发生翻车、龙门架扭转和背杆等事故发生。7.六级以上大风天气、大雾以及夜间照明不良情况下严禁强夯作业8.严禁酒后操作机械及上岗工作。环保措施环保措施《强夯置换施工工法》的环保措施如下：1.合理安排施工作业时间，减少夜间施工对周围居民的干扰。2.对使用的工程机械和运输车辆安装消声器，并加强维修保养、降低噪声。3.对有害物质(如废料、垃圾等)要经过可行措施处理，征得业主或监理工程师同意后，弃至指定地点进行掩埋，并防止对动植物的损害。4.配备专用洒水车对施工现场和运输道路经常进行洒水湿润减少扬尘。5.文明施工注意事项（1）坚持挂牌施工制度。施工现场设置宣传标语牌、安全标识、指示、指示牌和警示牌，及有关工程图牌等。（2）工程竣工后，及时进行现场清理、做到工完、料净、脚下清。（3）对于各种施工机具和设备进行保养，做到定期清洗检查。（4）对建筑工地施工人员应当经常开展遵纪守法、文明施工教育，注重精神文明建设。效益分析效益分析《强夯置换施工工法》的效益分析是：强夯置换总的特点是节约材料，机械化程度高，缩短工期，造价低，对周围建（构）筑物影响程度小。在相同的工程地质情况下，比碎石桩、预制桩及混凝土灌注桩节约投资20~30%，且加固效果显著，适用范围广，设备简单，施工方便和节约劳力等优点，具有良好的社会效益和经济效益。强夯置换法集垫层作用、混合土作用、透水墩的排水作用、挤密作用等诸多作用于一身，在地基加固处理中有较广泛的适用性。

注：施工费用以2005-2006年施工材料价格计算应用实例应用实例《强夯置换施工工法》的应用实例如下：实例一大连大窑湾外拖箱场站地基强夯工程，总强面积7万余平米，采用强夯置换处理的面积近1万多平方米，该区紧邻挡土墙，且场地中竖向排水井林立，对侧向变形要求高。山西省机械施工公司采用1200千牛·米强夯置换处理该区域，以3.5×3.5米正方形布点，每点8~14击，分3~4次回填碎石土。该工程于2001年10月开工，并于2002年7月底竣工。该场地强夯置换处理后经大连理工大学检测，地基承载力≥250千帕，达到了设计要求，对排水井侧向变形观测结果显示几乎没有位移。被大连港口质量监督站评为优良工程，并受到监理及业主的好评。实例二大连大窑湾11~14号泊位基础处理地基强夯工程，总施工面积近40万平方米，采用5000千牛·米能级强夯、8000千牛·米能级强夯和2000~400千牛·米能级强夯置换进行地基处理。强夯置换区位于码头前沿，离开沉箱内壁40米范围内，面积约15万平方米，采用3×3米正方形布点，能级从沉箱内壁向外，由2000千米能级逐渐增大到4000千牛·米能级，