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干貨分享 | 淺談強夯碎石樁和強夯置換施工監理控制要點

發布日期:2019/4/24       作者:青島東方監理有限公司

張倩,注冊監理工程師、一級建造師,任職于青島東方監理有限公司。楊成江,注冊監理工程師,任職于青島東方監理有限公司。該論文發表于2019年3月《建設監理》雜志。 

 

青島地區強夯碎石樁和強夯置換施工監理控制要點論述

張倩、楊成江

(青島東方監理有限公司,山東青島 266031

 

摘 要:通過對青島某物流倉庫地基處理工程的分析,針對其強夯碎石樁和強夯置換的工藝參數,提出該工藝在施工過程中的監理控制重點,并對土體含水率、夯點參數、施工過程和碎石料質量四個方面進行重點分析,找到監理控制關鍵點。強夯施工結束后,現場各點承載力檢測結果均滿足要求,且具有一定安全儲備,從而驗證強夯碎石樁和強夯置換監理重點控制內容的有效性。

關鍵詞:物流倉庫、強夯碎石樁、強夯置換、監理控制

 

    強夯施工工藝由于其施工速度快、處理效果好、成本造價低等優點,目前已廣泛應用于我國工程建設領域,其中以單點普通強夯和滿夯較為多見,多用于處理人工填土地基,處理深度一般為3~10m。對于強度低、細顆粒含量高且土層較多的軟弱土層,普通的強夯工藝無法處理至預期效果,因此針對該種情況,設計單位提出強夯碎石樁和強夯置換兩種工藝方法,目前已逐漸應用于地基處理工程中。

   該工藝在青島地區應用較少,結合青島地區土層特點,如何對施工過程中的質量關鍵點實施監理控制至關重要。本文通過青島市某物流倉庫地基處理的監理過程,重點分析強夯碎石樁和強夯置換在監理過程中的質量控制要點,為今后青島地區該施工工藝的監理控制提供重要的參考和借鑒。

1 工程概況

   某物流倉庫施工單位進場前場地基本平整,現場為空地,雜草叢生,表層土為人工填土及生活垃圾,下層為粉質黏土和黏土層,土層較復雜。擬建場地建筑面積58246.22m2,其中地上建筑面積為57508.36m2,地下建筑面積為737.86m2,主要包括1#~5#倉庫(1F)、1棟綜合樓(5F,附屬設備用房傳達室(1~2F)。通過強夯碎石樁和強夯置換解決地基承載力和不均勻沉降問題,為建筑物基礎及地坪大面積堆載貨物所用。

2 工程地質條件及前期方案確定

2.1地質條件

    本工程場區地貌單元為濱海淺灘,鉆探結果表明,場區第四系主要由全新統人工填土(Q4ml)、全新統洪沖積層Q4al+pl及上更新統洪沖積層(Q3al+pl)組成,場區基巖為白堊系青山群安山巖(K1Q)。地基處理涉及的土層為:

    ①1粗顆粒素填土:層厚0.303.00米,紅褐色~雜色,稍濕~飽和,松散~稍密,回填成份以巖石碎石碎屑、建筑垃圾泥巖為主,混黏性土、砂性土。

    ①2黏性土素填土:層厚0.503.50米,黃褐色,稍濕,松散,成份以軟塑~可塑狀態的黏性土為主,含砂土約1015%,局部夾碎石。

    ①3白泥填土:層厚0.503.00米,白色~灰白色,稍濕~飽和,松散。以軟塑~可塑狀態的白泥為主,少量粉煤灰,局部含黏性土。

   ③粉質黏土:層厚0.703.60米,褐色,軟塑~可塑狀,韌性一般,干強度較低,粉粒含量高,局部相變為粉土。

    ?黏土:層厚0.507.50米,黃色~黃褐色,可塑~硬塑,韌性較高,局部含姜石約5%10%,粒徑13cm,見高嶺土條帶及鐵錳氧化物結核,底部含碎石屑較多。

    強夯碎石樁孔深按穿透第③層粉質黏土控制,各土層物理力學參數見下表:

1 各巖土層主要物理力學指標匯總表

 

層號

名稱

fak

/kpa

γ

KN/m3

模量

/MPa

c

/kpa

φ

/

填土

/

/

18.0

/

10

粉質黏土

130

4.4

19.1

11.3

4.9

黏土

220

7.1

20.0

44.4

17.0

    勘察場區地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水,賦存于局部第1層填土中??輩炱詡湮菟?,測得水位埋深0.303.40米,地下水年變幅約12米,主要接受大氣降水的補給。

2.2 前期勘察、設計方案比選控制

   本項目庫區地質勘探報告給出的建議采用方案分別是:(1).預制樁;(2.夯實地基;(3.人工換填墊層地基。根據這三個方案所提出的參數,結合建設單位對物流倉庫地基必須確保不得出現不均勻沉降導致地面開裂、下凹的質量缺陷進而導致存儲貨架失穩傾斜的安全隱患,監理機構積極會同勘察設計單位進行技術洽商,最終在勘察單位2號方案的基礎上反復深化,根據場地地層情況、周邊施工環境及庫區內外使用功能,確定設計:將場地分兩個區進行處理,即,I區和II區。I區為庫區,由庫區基礎和庫區不含基礎兩部分組成,采用強夯碎石樁處理;II為庫區外,采用強夯置換和普通強夯處理。強夯完成后回填至交工面,庫區級道路填高部分采用振動碾壓和沖擊碾壓相結合的處理辦法。

   為確保達到設計要求,設計方案明確要求試夯和確定試驗區域動力觸探和靜載實驗的要求,符合要求后方可大面積施工。

3 強夯碎石樁和強夯置換工藝參數

   庫區和庫區間道路地基進行強夯碎石樁處理,場區中間卸貨平臺地基進行強夯置換處理。地基處理完成后,庫房和基礎地基承載力不少于150kpa,室外地坪及道路地基承載力不少于120Kkpa。

    強夯碎石樁和強夯置換施工前,先進行場地整平和降水井施工,定期抽水并保證地下水位低于施工面不小于4m時開始強夯施工。

3.1 強夯碎石樁

   強夯碎石樁施工流程如下:

    (1)場地強夯碎石樁分兩遍進行夯擊,一、二遍夯點間距均為44m,第二遍夯點在第一遍夯點間梅花形內插;

    (2)兩遍均為長螺旋成孔,孔徑1.0m,孔深6.0~6.5m,以穿透②層粉質粘土進入③層黏土層控制;

    (3)成孔后孔內分層回填碎石混合料并進行夯擊,碎石混合料中碎石:土=7:3,每回填2.0m夯擊3~4擊,直至回填夯擊至孔口位置,總夯擊數10~12擊;

   (4)兩遍強夯碎石樁結束后場地整平,進行滿夯;

   (5)滿夯結束后分層填土碾壓至交工面標高。

   強夯碎石樁和滿夯參數見下表: 

2 強夯碎石樁、滿夯參數表

 

項目

間距

夯擊能(KN·m

強夯碎石樁一、二遍

4m×4m

1500

滿夯

每點2擊,錘印搭接1/4

2000

3.2 強夯置換

   強夯置換施工流程如下:

    (1)場地內兩遍強夯,第一遍為強夯置換,第二遍為普通強夯,兩遍夯點間距均為4m×4m,第二遍夯點在第一遍夯點間梅花形內插;

    (2)第一遍為強夯置換,柱錘成孔,孔徑1.2m;

    (3)連續夯擊至錘頂不沒入土中停止,夯坑內回填碎石混合料至孔口位置,碎石混合料中碎石:土=7:3;

    (4)連續填料夯擊,每點12擊;

    (5)第二遍為普通強夯,每點8擊;

    (6)兩遍強夯結束后場地整平,進行滿夯;

    (7)滿夯結束后分層填土碾壓至交工面標高。

   強夯置換、普通強夯和滿夯參數見下表:

 3 強夯置換、普通強夯和滿夯參數表

 

 

項目

間距

夯擊能(KN·m

強夯置換

44m

2500

普通強夯

44m

3000

滿夯

每點2擊,錘印搭接1/4

2000

4 強夯施工監理控制重點

   地基處理質量控制在物流倉庫工程中至關重要,質量控制不到位則會導致地坪沉降、墻體開裂等病害發生。因此針對本工程強夯碎石樁和強夯置換施工工藝的特點,對質量關鍵點進行重點控制,通過必要的報驗、巡視、旁站程序進行全過程的控制,從而使地基處理質量滿足設計和使用要求。

4.1 土體含水率控制

   強夯碎石樁和強夯置換在施工過程中對夯點間土體進行擠密壓實,從而使夯點間土體和夯點增強體共同作用,形成復合地基承擔上部結構荷載。因此,控制夯前土體中的含水率對土體夯實效果至關重要,在監理實施過程應重點控制如下內容:

    (1)強夯施工前,場地進行降水施工,對降水井點位進行復核,確保現場施工點位與設計點位一致。降水井施工過程中,監理現場旁站監督,對降水井深度、孔徑進行測量,對降水井所用材料進行復驗,確保降水井的施工參數與設計及規范要求一致;

    (2)對降水井管體周邊材料及回填過程進行現場復查和監督,重點檢查回填材料及回填施工是否滿足設計和規范要求,以確保土體滲透排水的有效路徑;

    (3)對降水井中的水位量測工作應每天進行監督,當水位連續數日小于等于設計高度時,可下達強夯施工的監理指令。

4.2 夯點參數控制

   強夯碎石樁和強夯置換的夯點增強體在復合地基中起著決定性作用,夯點位置、垂直度、直徑和有效深度等相關參數對復合地基承載力影響較大,因此在監理過程中應重點控制,具體內容如下:

    (1)強夯碎石樁和強夯置換施工前對夯點位置進行復核,要求施工方根據設計圖紙及施工方案進行現場強夯點布置,點位偏差應小于20mm;

    (2)對長螺旋鉆孔成孔持續時間、成孔數量、棄土的清運工作進行控制。計算鉆孔及成孔時間,控制日成孔數量,避免日成孔數量過多,填夯不及時,地下水位上升影響成樁質量;強夯碎石樁成孔棄土應及時清運,避免孔口堆放造成部分棄土于孔口部位帶入或因壓力致使孔壁坍塌,影響成樁質量;

    (3)成孔后及時回填碎石料,一次性填至孔口位置,填料過程中對碎石、土混合配合比及碎石粒徑進行嚴格監督控制,配合比符合設計要求;石料避免過大、過小粒徑石料填入孔中;

    (4)成孔后,及時對孔深、孔徑和垂直度進行量測,確保尺寸參數符合設計要求,垂直度允許偏差不大于1%。

4.3 施工過程控制

 

   強夯碎石樁和強夯置換施工過程的質量控制為所有質量控制的重中之重,能否有效控制將直接影響施工質量。通過對工藝參數的詳細剖析,重點對如下內容進行監理控制:

    (1)對強夯碎石樁和強夯置換的施工機械進行檢查,重點檢查其性能參數能否滿足施工要求,必要時可檢查機械使用手冊,全面了解機械相關參數;

    (2)強夯施工前,檢查強夯機的夯擊能是否滿足設計要求,對夯錘稱重監督檢查,對夯錘提升高度進行量測;

    (3)對填料次序和夯擊次數進行現場旁站監督,不定期的抽查現場夯擊次數、遍數,并與監理旁站監督所掌握的數據進行比對;

    (4)對夯擊間隔時間進行監督控制,一、二遍強夯施工應按規范要求作相應間隔,以保證孔隙水壓力的消散。

   通過以上過程控制及時發現問題提出糾偏要求督促施工方采取措施整改,使之達到設計要求。

4.4 碎石料質量控制

   夯點增強體承載力由碎石料承擔,碎石料質量好壞直接影響增強體的質量,因此,應對進場的碎石料進行質量控制,主要有以下方面:

    (1)對進場的土和碎石,監理單位應會同建設單位對土源、碎石料源進行不間斷的考察,凡更換料源場地的土石料要求施工方引領建設、監理組成人員進行實地考察,對不符合設計要求的一律給予否決。對原材料進行見證抽樣檢測,重點檢測碎石抗壓強度、遇水崩解性以及土體的物理力學參數;

    (2)對碎石混合料的拌合過程進行旁站監督,當符合設計要求的拌合比例時,可批準施工單位使用;未達到設計要求的拌和比例時,不允許施工。

5 監理控制結果分析

   本工程在強夯碎石樁和強夯置換施工過程中嚴格按照上述重點內容進行監理控制,對不符合要求的材料禁止在施工過程中使用,對不符合工序的施工作業要求其返工處理。

    地基處理結束后,按設計及規范要求進行承載力檢測,檢測結果中庫房和基礎區域地基承載力均大于150kpa,室外地坪及道路地基承載力均大于120Kkpa,滿足設計要求。

    對承載力試驗的荷載—變形曲線進行詳細分析可發現:在曲線上按規范及行業要求的承載力確定方法進行取值時,承載力遠大于設計要求,說明地基承載力具有一定的安全儲備,也驗證了強夯碎石樁和強夯置換重點內容監理控制的有效性。

6 結語

    (1)結合青島地區某物流倉庫的工程特點,對地基處理工程中強夯碎石樁和強夯置換的工藝參數詳細分析,提出監理控制重點內容。

    (2)強夯碎石樁和強夯置換應重點對土體含水率、夯點參數、施工過程和碎石料質量四個方面進行監理控制,以確保施工質量。

    (3)通過現場承載力試驗的結果驗證強夯碎石樁和強夯置換監理控制的有效性。 

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