《淺層真空降水強夯》

山東土木建筑學會Technicalspecificationforshallowvacuumdewateringdynamiccompaction條文說明2023濟南

目次3基本規(guī)定 254施工設計 274.1真空降水施工設計 274.2能量遞增強夯施工設計 295施工 305.1一般規(guī)定 305.2主要施工機具、設備 325.3施工要求 326施工質(zhì)量檢驗驗收 33

3基本規(guī)定3.0.1黃河沖積成因的地層，其特點是地下水位高、黏性土與粉土、粉細砂互層，地表多分布3.0m～4.0m厚的粉土，其下是相對不透水的黏性土。在夯錘的沖擊能量作用下，粉土受振動發(fā)生液化，地下水位同時上升，夯坑周邊及坑底隆起明顯，錘擊貫入度很大，強夯機行走困難，加固效果受到很大影響。在這種地層上采取常規(guī)的強夯工藝常常不能滿足設計要求。本標準是一種真空負壓固結(jié)機理和強夯夯實技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)。首先在地層中鋪設水平（或垂直埋管）真空排水管，利用真空泵和排水通道在土體內(nèi)部形成負壓，同時對土體進行從低能量到高能量的夯實，在夯擊和真空負壓的聯(lián)合作用下，能快速的降低土體含水量，加速消散地基的孔隙水壓力，使地基淺層粉土得到有效的夯實，并使有效夯擊應力向深部土層傳遞。最大限度的消除軟土地基的工后沉降、提高表層粉土固結(jié)度和強度。淺層真空降水強夯技術(shù)可處理各種具有較高地下水位的填土、黏性土、粉土、砂土和濕陷性黃土等，特別適用于黃河沖積成因地層和沖填土的處理。3.0.2普通強夯施工工藝原理是先加固深層、后加固中淺層。在夯點的布置方式上分主夯點、次夯點及插夯點。在工藝流程上先夯主夯點、后夯次夯點和插夯點。一般主夯點的單擊能量較高、夯擊次數(shù)較多，而后面次夯點及插夯點的單擊夯擊能和夯擊次數(shù)逐步減少。而“能量遞增強夯法”工藝與傳統(tǒng)強夯工藝正好相反。是先采用小能量后采用大能量，通過對地基土多遍夯擊、逐漸施加的夯擊能量，使一定深度地基土內(nèi)的孔隙水壓力反復疊加、消散，土體水分不斷排出，促使土顆粒密實、土體重新固結(jié)，使地基土分階段逐步得到增強。對于飽和粉土或吹填土地基如果連續(xù)施加大的夯擊能量，可使被加固地基產(chǎn)生過度擾動和液化，導致強夯失敗。能量遞增強夯法可以與淺層真空降水聯(lián)合使用，效果突出。在有的情況下，能量遞增強夯法也可以與明溝排降水方法聯(lián)合使用。3.0.3黃河沖積成因地層比較復雜，地下水位一般埋深1m～2m，上部粉土一夯就液化，一般只能夯2擊左右，夯坑周邊及坑底嚴重隆起、地表噴漿冒水，強夯機行走困難。通過試夯可以驗證施工工藝參數(shù)是否合適。3.0.4淺層真空降水強夯從施工順序上應先降水后強夯，但在整個強夯施工過程中，降水是同步進行的。3.0.5雖然能量遞增淺層真空降水強夯采用的夯擊能量不大于3000kN·m，但夯擊時會有一定的振動，當工程周邊有對振動敏感的精密設備儀器或?qū)W校、醫(yī)院時，可依據(jù)《建筑工程容許振動標準》GB-50868有關(guān)規(guī)定設置振動監(jiān)測點，根據(jù)被保護對象類別在不同振動頻率條件下的安全允許質(zhì)點振動速度，確定地面振動安全距離和減振措施。3.0.6能量遞增淺層真空降水強夯屬于淺層加固，對于上部粉土或粉細砂層來說，夯后強度提高比較明顯，但對于粉土下的軟黏土，由于其軟墊效應，強度提高不大或沒有提高，因此，在計算夯后地基變形時，應對下部軟土層，進行地基承載力和沉降量驗算。4施工設計4.1真空降水施工設計4.1.1在淺部粉土層中按照設計參數(shù)鋪設水平（垂直）降水管，在降水管出口端與集水管和真空泵相連，每條降水管在淺層土體中形成負壓源，其區(qū)塊負壓最低達-85kPa；多排降水管負壓源在地下相互影響、得到疊加，可形成大面積的真空負壓固結(jié)；在強大真空負壓的動力降水作用下，地下水位迅速降低，土層中的自由水被排出地面，同時強夯引起的超靜孔隙水壓力也得到迅速消散。在此條件下，地基表層粉土的可夯性大大提高。真空降水固結(jié)與強夯相結(jié)合的方式可適用黃河沖積成因地層和沖填土的大面積處理。具有施工速度快，加固費用低，操作簡便等優(yōu)點。根據(jù)目前施工設備、工藝水平，降水深度可達2.0m～6.0m，其加固深度可達6.0m。本標準涉及到計算確定真空排水參數(shù)和強夯參數(shù)，其中真空排水參數(shù)包括埋設降水管間距、埋設位置、深度以及水平延伸長度；強夯參數(shù)包括夯擊能、夯擊間距、夯擊遍數(shù)和每點夯擊數(shù)等，所用主要設備為真空泵和強夯機。4.1.2淺層真空降水強夯處理深度和夯后地基承載力除了與單擊夯能、夯擊次數(shù)有關(guān)外，主要與降水效果關(guān)系密切。因此，應特別重視降水設計和施工，這決定淺層真空降水強夯地基的成敗。因淺層真空降水采用真空泵，且直空泵的功率、性能有較大差別，真空降水設計時應根據(jù)真空泵型號功率大小劃分降水區(qū)塊。4.1.3目前水平管的埋置沒有專用設備，借助液壓挖掘機輔以人工埋設，由于處于淺水位的粉土、粉砂土易坍塌；另外負壓高低除了與拖動面積有關(guān)外，與降水管的埋置深度也有關(guān)，埋深太淺對形成真空度有影響，所以，埋設深度一般控制在1.5m～2.5m范圍內(nèi)；垂直降水管采用沖孔或套管插入，其埋管深度很容易達到6m。4.1.4強夯區(qū)域內(nèi)地下水位的高低對夯擊效果影響比較大，因此，應設水位觀測井隨時掌握水位狀態(tài)。水位觀測井管材料可采用PPR管材，井管直徑50mm，長度6m，管壁上鉆直徑10mm的圓孔，孔距50mm，外包兩層濾網(wǎng)一層尼龍絲網(wǎng)，每隔60mm用鉛絲綁扎一道；水位觀測井布置在兩道排水總管中間位置，豎向插入土體中5.5m，外留0.5m。約5000m2布置一處觀測井點；水位管埋設后應取得穩(wěn)定初始值，強夯施工前，水位應降至起夯面下2.0m，施工中應連續(xù)觀測水位?？紫端畨毫τ嫷穆裨O深度應超過加固深度，可根據(jù)孔壓變化情況調(diào)整施工參數(shù)和夯擊方式。4.1.5水平降水管由專業(yè)生產(chǎn)廠商供給，每盤管的長度約30m。可根據(jù)工程需要直接定購；垂直降水管一般由直徑為32mm無縫鋼管或PVR塑料制作，濾管部外包裹濾水材料，非濾水1m～1.5m部分不設濾水孔。4.1.6降水管埋設的間距一方面考慮降水管之間的降水效應，還應兼顧強夯施工夯點的布設，通過實踐證明，采取5m～6m的布置間距，多排的真空排水管負壓源在地下相互影響、得到疊加，可形成大面積的真空負壓固結(jié)，能基本滿足加固要求。對于特殊土質(zhì)和要求，可在此基礎上通過試驗進行調(diào)整。4.1.7由于近真空泵處負壓大、遠離處負壓小，為保證遠點的降排水效果，因此，應對單管長度作出限制。4.1.8試降水是淺層真空降水強夯施工的重要一環(huán)，真空度、出水量的大小以及出水的清濁度，是檢查的重點。當不滿足設計要求時應查明原因、排除故障。問題不解決不可轉(zhuǎn)入強夯施工。4.1.9當在強夯施工過程中發(fā)現(xiàn)真空度異常時，往往是因為局部降水管失效，應逐管關(guān)閉進水閥門，檢查出漏氣、漏水的管道，必要時應重新埋設。4.2能量遞增強夯施工設計4.2.1～4.2.2淺層粉土或吹填形成的粉細砂地基，地下水位高、地表極為松軟，設備難以運行，在這種狀態(tài)下采用高能量夯擊是不可能的，只能降低夯擊能量、減低對軟土的擾動，并同時采用較少夯擊次數(shù)。把握的原則是夯坑底和夯坑周邊沒有大的隆起，以夯坑不至于過深導致提錘困難為原則，一般初夯時只有2擊左右，之后夯擊能量和次數(shù)逐漸增加。需要指出，由于是軟土強夯，對于最終錘擊貫入度應適當放寬，宜只對最后一遍夯擊觀測最終錘擊貫入度，或通過試驗確定。4.2.3淺層真空降水強夯地基處理應采用能量遞增的多遍夯擊方式。按主夯點和插夯點分別夯擊，主夯點一般夯2~3遍，插夯點一般夯1~2遍。4.2.4對于水平降水，一般將主夯點布置在兩排降水管中間，插夯點只能布置在排水管位置。因此，要求主夯點的最終強夯能量和擊數(shù)達到較高水平，而對處于降水管位置的插夯點則應降低夯擊能和夯擊次數(shù)，以避免對降水管造成損壞；對于垂直降水布管，主夯點和插夯點都能布置在降水管之間。4.2.5遍間隔時間取決于地基超靜孔隙水壓力的消散程度，其消散速率則與土質(zhì)類別、夯點間距等因素有關(guān)。一般以超靜孔隙水壓力消散率達到75%時，可進行下一遍強夯。對于粉土地基，在真空降水條件下，時間隔時間可為3d。滲透性較差的細顆粒土，間隔時間按28天考慮。4.2.6由于基礎的應力擴散作用和抗震設防需要，強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，具體擴大范圍可根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型重要性等因素考慮確定。對于可液化地基，根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011的規(guī)定，擴大范圍應超出基礎底面以下處理深度的1/2，并不宜小于5.0m。5施工5.1一般規(guī)定5.1.1施工前應組織相關(guān)人員研讀設計圖紙、技術(shù)要求、地質(zhì)勘察報告及測量放線等有關(guān)資料，學習和掌握能量遞增淺層真空降水強夯施工有關(guān)規(guī)程、標準；鑒于地基處理的復雜性，同類工程施工經(jīng)驗對工程的實施具有重要的參考價值。因此，應調(diào)查并借鑒同類工程條件的施工經(jīng)驗。5.1.2施工前應對施工場區(qū)內(nèi)及臨近地上地下建（構(gòu)）筑物和各種管線的位置、埋深以及地下障礙物等做詳細的調(diào)查，必要時應采取進一步探查措施，以免因施工對其造成損壞。施工場地周邊有重要建（構(gòu)）筑物、精密儀器設備以及土建施工的砌筑及混凝土澆注工程時，應事先對強夯振動產(chǎn)生的不利影響進行評估，必要時采取挖隔振溝等減振措施。5.1.3吹填土地基有時地表含水量很高、且有明水，人員和設備不能進入，在地表設置明溝輔助排水比較簡便有效。因一般吹填土的含砂量較高，采用履帶式推土機碾壓，能使其液化、加速地表水的排除。5.1.4施工前應根據(jù)設計基底高程和采用的施工工藝情況預估場地平均夯沉量，確定起夯面高程。場地平整、定位放線及對設備、機具進行安全檢查都是施工前的準備工作，特別是對設備機具的安全檢查，是保證安全施工的必要措施，應按有關(guān)規(guī)定認真檢查，防止設備機具帶病工作。實際的施工準備工作不限于上述內(nèi)容。5.1.5施工組織設計應根據(jù)《建筑施工組織設計規(guī)范》GB/T50502和設計要求編制。應明確主要的施工方法和施工參數(shù)。施工前應向施工人員進行技術(shù)、質(zhì)量及安全交底，內(nèi)容包括施工參數(shù)、技術(shù)要求、質(zhì)量標準、施工步驟方法、關(guān)鍵工序控制、質(zhì)量通病預防措施等。所有參加施工的管理人員和技術(shù)工人都必須接受相關(guān)培訓，持證上崗。5.1.6真空降水應與強夯施工同步進行，要求連續(xù)工作，應配置備用電源，防止中斷降水。工程上應安排專人對真空度進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常應及時處理。5.1.7對于吹填土地基，采取明溝排水與真空降水相結(jié)合的方法，是加速地表排水的有效辦法。5.1.8竣工后，對于豎管拔出的孔洞進行回填和密實，主要是防止后期地基發(fā)生附加沉降。5.1.9考慮到地基條件的復雜性，為優(yōu)化施工方案，合理確定相關(guān)設計施工參數(shù)和施工工藝，真空降水強夯施工前按照一定的原則進行試夯是十分必要的。1通常情況下，地基土的物理力學指標和土層結(jié)構(gòu)都比較復雜，試夯區(qū)的代表性比較重要。根據(jù)地基土性質(zhì)、設計要求和設備等條件確定不同的降水、夯擊工藝，施工參數(shù)組合方案，通過對比夯后地基加固效果，可提出優(yōu)化的施工方案；2針對被加固土層的物理力學指標和土層豎向分布結(jié)構(gòu)及地下水位情況、合理確定降水方案；淺層真空降水強夯施工效果如何，主要取決于降水效果，所以認真選擇降水方式、合理確定降水參數(shù)對工程能否順利實施尤為重要；3粉土地基夯后孔隙水壓力消散較快，夯后一般設置7d的時效時間，使地基土中水位恢復到較為穩(wěn)定的水平之后再進行地基檢測。夯前與夯后的檢測方法與數(shù)量相對應，能夠更合理地反映加固效果。5.1.10本條規(guī)定了試夯后應當提供的具體施工工藝方法及施工參數(shù)，對指導大面積施工具有很大的實用意義。5.2主要施工機具、設備淺層真空降水強夯及輔助設備的配置與普通強夯施工基本相同；真空降水配備的真空泵型號取決于降水面積和設計真空度，當降水面積超過單機能力時，亦可采取多臺真空泵組合降水。5.3施工要求5.3.1淺層真空降水施工應符合如下要求：1埋管質(zhì)量的好差，決定了真空系統(tǒng)有效性，因此，要求埋管應認真檢查，以保證濾層完好；2埋設水平降水管時應使管道的順直、并有一定的松馳度。埋管時應注意保護濾管的濾層完好，不得有破損現(xiàn)象；3埋設水平降水管的回填土方應適當密實，不得虛填；垂直降水管的周邊回填土亦應適當密實；4連接各管口時應有保護措施，防止雜物掉入管內(nèi)，同時應保證連接處密封可靠、牢固；5進行預抽水試驗時，應保證負壓真空的連續(xù)性，在運行過程中應經(jīng)常檢察，如出現(xiàn)不出水等異常情況，應立即檢查管路是否漏氣和堵塞，發(fā)現(xiàn)情況后及時處理，若情況嚴重時應重新埋設。5.3.2能量遞增強夯施工符合如下要求：1淺層真空降水強夯應采用能量遞增工藝施工，即先采用小能量、少擊數(shù)，后采用大能量、多擊數(shù)，通過對地基土多遍、逐漸增加的夯擊能量，使淺部粉土內(nèi)的孔隙水壓力反復疊加、消散，土中水分不斷排出，促使土顆粒趨向密實、土體重新固結(jié)，使地基土強度分階段逐步得到增強；2強夯過程中應密切檢查降水真空度和地下水位，發(fā)現(xiàn)異常應及時處理；3強夯過程中應主要記錄主夯點和插夯點最后一遍的最終錘擊貫入度。5.3.3～5.3.5季節(jié)施工措施和成品保護按普通強夯有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6施工質(zhì)量檢驗驗收6.0.2與普通強夯相比，淺層真