《淺層真空降水強(qiáng)夯》

山東土木建筑學(xué)會(huì)Technicalspecificationforshallowvacuumdewateringdynamiccompaction條文說(shuō)明2023濟(jì)南

目次3基本規(guī)定 254施工設(shè)計(jì) 274.1真空降水施工設(shè)計(jì) 274.2能量遞增強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì) 295施工 305.1一般規(guī)定 305.2主要施工機(jī)具、設(shè)備 325.3施工要求 326施工質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收 33

3基本規(guī)定3.0.1黃河沖積成因的地層，其特點(diǎn)是地下水位高、黏性土與粉土、粉細(xì)砂互層，地表多分布3.0m～4.0m厚的粉土，其下是相對(duì)不透水的黏性土。在夯錘的沖擊能量作用下，粉土受振動(dòng)發(fā)生液化，地下水位同時(shí)上升，夯坑周邊及坑底隆起明顯，錘擊貫入度很大，強(qiáng)夯機(jī)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(qiáng)夯工藝常常不能滿足設(shè)計(jì)要求。本標(biāo)準(zhǔn)是一種真空負(fù)壓固結(jié)機(jī)理和強(qiáng)夯夯實(shí)技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)。首先在地層中鋪設(shè)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(fù)壓，同時(shí)對(duì)土體進(jìn)行從低能量到高能量的夯實(shí)，在夯擊和真空負(fù)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(shí)，并使有效夯擊應(yīng)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(qiáng)度。淺層真空降水強(qiáng)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(qiáng)夯施工工藝原理是先加固深層、后加固中淺層。在夯點(diǎn)的布置方式上分主夯點(diǎn)、次夯點(diǎn)及插夯點(diǎn)。在工藝流程上先夯主夯點(diǎn)、后夯次夯點(diǎn)和插夯點(diǎn)。一般主夯點(diǎn)的單擊能量較高、夯擊次數(shù)較多，而后面次夯點(diǎn)及插夯點(diǎn)的單擊夯擊能和夯擊次數(shù)逐步減少。而“能量遞增強(qiáng)夯法”工藝與傳統(tǒng)強(qiáng)夯工藝正好相反。是先采用小能量后采用大能量，通過(guò)對(duì)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(fù)疊加、消散，土體水分不斷排出，促使土顆粒密實(shí)、土體重新固結(jié)，使地基土分階段逐步得到增強(qiáng)。對(duì)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(guò)度擾動(dòng)和液化，導(dǎo)致強(qiáng)夯失敗。能量遞增強(qiáng)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(qiáng)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(fù)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(yán)重隆起、地表噴漿冒水，強(qiáng)夯機(jī)行走困難。通過(guò)試夯可以驗(yàn)證施工工藝參數(shù)是否合適。3.0.4淺層真空降水強(qiáng)夯從施工順序上應(yīng)先降水后強(qiáng)夯，但在整個(gè)強(qiáng)夯施工過(guò)程中，降水是同步進(jìn)行的。3.0.5雖然能量遞增淺層真空降水強(qiáng)夯采用的夯擊能量不大于3000kN·m，但夯擊時(shí)會(huì)有一定的振動(dòng)，當(dāng)工程周邊有對(duì)振動(dòng)敏感的精密設(shè)備儀器或?qū)W校、醫(yī)院時(shí)，可依據(jù)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》GB-50868有關(guān)規(guī)定設(shè)置振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)被保護(hù)對(duì)象類別在不同振動(dòng)頻率條件下的安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，確定地面振動(dòng)安全距離和減振措施。3.0.6能量遞增淺層真空降水強(qiáng)夯屬于淺層加固，對(duì)于上部粉土或粉細(xì)砂層來(lái)說(shuō)，夯后強(qiáng)度提高比較明顯，但對(duì)于粉土下的軟黏土，由于其軟墊效應(yīng)，強(qiáng)度提高不大或沒(méi)有提高，因此，在計(jì)算夯后地基變形時(shí)，應(yīng)對(duì)下部軟土層，進(jìn)行地基承載力和沉降量驗(yàn)算。4施工設(shè)計(jì)4.1真空降水施工設(shè)計(jì)4.1.1在淺部粉土層中按照設(shè)計(jì)參數(shù)鋪設(shè)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(fù)壓源，其區(qū)塊負(fù)壓最低達(dá)-85kPa；多排降水管負(fù)壓源在地下相互影響、得到疊加，可形成大面積的真空負(fù)壓固結(jié)；在強(qiáng)大真空負(fù)壓的動(dòng)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(shí)強(qiáng)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(qiáng)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(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)目前施工設(shè)備、工藝水平，降水深度可達(dá)2.0m～6.0m，其加固深度可達(dá)6.0m。本標(biāo)準(zhǔn)涉及到計(jì)算確定真空排水參數(shù)和強(qiáng)夯參數(shù)，其中真空排水參數(shù)包括埋設(shè)降水管間距、埋設(shè)位置、深度以及水平延伸長(zhǎng)度；強(qiáng)夯參數(shù)包括夯擊能、夯擊間距、夯擊遍數(shù)和每點(diǎn)夯擊數(shù)等，所用主要設(shè)備為真空泵和強(qiáng)夯機(jī)。4.1.2淺層真空降水強(qiáng)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(yīng)特別重視降水設(shè)計(jì)和施工，這決定淺層真空降水強(qiáng)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)真空泵型號(hào)功率大小劃分降水區(qū)塊。4.1.3目前水平管的埋置沒(méi)有專用設(shè)備，借助液壓挖掘機(jī)輔以人工埋設(shè)，由于處于淺水位的粉土、粉砂土易坍塌；另外負(fù)壓高低除了與拖動(dòng)面積有關(guān)外，與降水管的埋置深度也有關(guān)，埋深太淺對(duì)形成真空度有影響，所以，埋設(shè)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(dá)到6m。4.1.4強(qiáng)夯區(qū)域內(nèi)地下水位的高低對(duì)夯擊效果影響比較大，因此，應(yīng)設(shè)水位觀測(cè)井隨時(shí)掌握水位狀態(tài)。水位觀測(cè)井管材料可采用PPR管材，井管直徑50mm，長(zhǎng)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(cè)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(cè)井點(diǎn)；水位管埋設(shè)后應(yīng)取得穩(wěn)定初始值，強(qiáng)夯施工前，水位應(yīng)降至起夯面下2.0m，施工中應(yīng)連續(xù)觀測(cè)水位?？紫端畨毫τ?jì)的埋設(shè)深度應(yīng)超過(guò)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(zhǎng)度約30m?？筛鶕?jù)工程需要直接定購(gòu)；垂直降水管一般由直徑為32mm無(wú)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(shè)濾水孔。4.1.6降水管埋設(shè)的間距一方面考慮降水管之間的降水效應(yīng)，還應(yīng)兼顧強(qiáng)夯施工夯點(diǎn)的布設(shè)，通過(guò)實(shí)踐證明，采取5m～6m的布置間距，多排的真空排水管負(fù)壓源在地下相互影響、得到疊加，可形成大面積的真空負(fù)壓固結(jié)，能基本滿足加固要求。對(duì)于特殊土質(zhì)和要求，可在此基礎(chǔ)上通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。4.1.7由于近真空泵處負(fù)壓大、遠(yuǎn)離處負(fù)壓小，為保證遠(yuǎn)點(diǎn)的降排水效果，因此，應(yīng)對(duì)單管長(zhǎng)度作出限制。4.1.8試降水是淺層真空降水強(qiáng)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(diǎn)。當(dāng)不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)查明原因、排除故障。問(wèn)題不解決不可轉(zhuǎn)入強(qiáng)夯施工。4.1.9當(dāng)在強(qiáng)夯施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)真空度異常時(shí)，往往是因?yàn)榫植拷邓苁?，?yīng)逐管關(guān)閉進(jìn)水閥門，檢查出漏氣、漏水的管道，必要時(shí)應(yīng)重新埋設(shè)。4.2能量遞增強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)4.2.1～4.2.2淺層粉土或吹填形成的粉細(xì)砂地基，地下水位高、地表極為松軟，設(shè)備難以運(yùn)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(duì)軟土的擾動(dòng)，并同時(shí)采用較少夯擊次數(shù)。把握的原則是夯坑底和夯坑周邊沒(méi)有大的隆起，以夯坑不至于過(guò)深導(dǎo)致提錘困難為原則，一般初夯時(shí)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(qiáng)夯，對(duì)于最終錘擊貫入度應(yīng)適當(dāng)放寬，宜只對(duì)最后一遍夯擊觀測(cè)最終錘擊貫入度，或通過(guò)試驗(yàn)確定。4.2.3淺層真空降水強(qiáng)夯地基處理應(yīng)采用能量遞增的多遍夯擊方式。按主夯點(diǎn)和插夯點(diǎn)分別夯擊，主夯點(diǎn)一般夯2~3遍，插夯點(diǎn)一般夯1~2遍。4.2.4對(duì)于水平降水，一般將主夯點(diǎn)布置在兩排降水管中間，插夯點(diǎn)只能布置在排水管位置。因此，要求主夯點(diǎn)的最終強(qiáng)夯能量和擊數(shù)達(dá)到較高水平，而對(duì)處于降水管位置的插夯點(diǎn)則應(yīng)降低夯擊能和夯擊次數(shù)，以避免對(duì)降水管造成損壞；對(duì)于垂直降水布管，主夯點(diǎn)和插夯點(diǎn)都能布置在降水管之間。4.2.5遍間隔時(shí)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(diǎn)間距等因素有關(guān)。一般以超靜孔隙水壓力消散率達(dá)到75%時(shí)，可進(jìn)行下一遍強(qiáng)夯。對(duì)于粉土地基，在真空降水條件下，時(shí)間隔時(shí)間可為3d。滲透性較差的細(xì)顆粒土，間隔時(shí)間按28天考慮。4.2.6由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散作用和抗震設(shè)防需要，強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，具體擴(kuò)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(duì)于可液化地基，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011的規(guī)定，擴(kuò)大范圍應(yīng)超出基礎(chǔ)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(yīng)組織相關(guān)人員研讀設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)要求、地質(zhì)勘察報(bào)告及測(cè)量放線等有關(guān)資料，學(xué)習(xí)和掌握能量遞增淺層真空降水強(qiáng)夯施工有關(guān)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)；鑒于地基處理的復(fù)雜性，同類工程施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)工程的實(shí)施具有重要的參考價(jià)值。因此，應(yīng)調(diào)查并借鑒同類工程條件的施工經(jīng)驗(yàn)。5.1.2施工前應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)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(xì)的調(diào)查，必要時(shí)應(yīng)采取進(jìn)一步探查措施，以免因施工對(duì)其造成損壞。施工場(chǎng)地周邊有重要建（構(gòu)）筑物、精密儀器設(shè)備以及土建施工的砌筑及混凝土澆注工程時(shí)，應(yīng)事先對(duì)強(qiáng)夯振動(dòng)產(chǎn)生的不利影響進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)采取挖隔振溝等減振措施。5.1.3吹填土地基有時(shí)地表含水量很高、且有明水，人員和設(shè)備不能進(jìn)入，在地表設(shè)置明溝輔助排水比較簡(jiǎn)便有效。因一般吹填土的含砂量較高，采用履帶式推土機(jī)碾壓，能使其液化、加速地表水的排除。5.1.4施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基底高程和采用的施工工藝情況預(yù)估場(chǎng)地平均夯沉量，確定起夯面高程。場(chǎng)地平整、定位放線及對(duì)設(shè)備、機(jī)具進(jìn)行安全檢查都是施工前的準(zhǔn)備工作，特別是對(duì)設(shè)備機(jī)具的安全檢查，是保證安全施工的必要措施，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定認(rèn)真檢查，防止設(shè)備機(jī)具帶病工作。實(shí)際的施工準(zhǔn)備工作不限于上述內(nèi)容。5.1.5施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)《建筑施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50502和設(shè)計(jì)要求編制。應(yīng)明確主要的施工方法和施工參數(shù)。施工前應(yīng)向施工人員進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)、施工步驟方法、關(guān)鍵工序控制、質(zhì)量通病預(yù)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(xùn)，持證上崗。5.1.6真空降水應(yīng)與強(qiáng)夯施工同步進(jìn)行，要求連續(xù)工作，應(yīng)配置備用電源，防止中斷降水。工程上應(yīng)安排專人對(duì)真空度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。5.1.7對(duì)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(duì)于豎管拔出的孔洞進(jìn)行回填和密實(shí)，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(fù)雜性，為優(yōu)化施工方案，合理確定相關(guān)設(shè)計(jì)施工參數(shù)和施工工藝，真空降水強(qiáng)夯施工前按照一定的原則進(jìn)行試夯是十分必要的。1通常情況下，地基土的物理力學(xué)指標(biāo)和土層結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，試夯區(qū)的代表性比較重要。根據(jù)地基土性質(zhì)、設(shè)計(jì)要求和設(shè)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(guò)對(duì)比夯后地基加固效果，可提出優(yōu)化的施工方案；2針對(duì)被加固土層的物理力學(xué)指標(biāo)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(qiáng)夯施工效果如何，主要取決于降水效果，所以認(rèn)真選擇降水方式、合理確定降水參數(shù)對(duì)工程能否順利實(shí)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(shè)置7d的時(shí)效時(shí)間，使地基土中水位恢復(fù)到較為穩(wěn)定的水平之后再進(jìn)行地基檢測(cè)。夯前與夯后的檢測(cè)方法與數(shù)量相對(duì)應(yīng)，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(yīng)當(dāng)提供的具體施工工藝方法及施工參數(shù)，對(duì)指導(dǎo)大面積施工具有很大的實(shí)用意義。5.2主要施工機(jī)具、設(shè)備淺層真空降水強(qiáng)夯及輔助設(shè)備的配置與普通強(qiáng)夯施工基本相同；真空降水配備的真空泵型號(hào)取決于降水面積和設(shè)計(jì)真空度，當(dāng)降水面積超過(guò)單機(jī)能力時(shí)，亦可采取多臺(tái)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(yīng)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(yīng)認(rèn)真檢查，以保證濾層完好；2埋設(shè)水平降水管時(shí)應(yīng)使管道的順直、并有一定的松馳度。埋管時(shí)應(yīng)注意保護(hù)濾管的濾層完好，不得有破損現(xiàn)象；3埋設(shè)水平降水管的回填土方應(yīng)適當(dāng)密實(shí)，不得虛填；垂直降水管的周邊回填土亦應(yīng)適當(dāng)密實(shí)；4連接各管口時(shí)應(yīng)有保護(hù)措施，防止雜物掉入管內(nèi)，同時(shí)應(yīng)保證連接處密封可靠、牢固；5進(jìn)行預(yù)抽水試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證負(fù)壓真空的連續(xù)性，在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢察，如出現(xiàn)不出水等異常情況，應(yīng)立即檢查管路是否漏氣和堵塞，發(fā)現(xiàn)情況后及時(shí)處理，若情況嚴(yán)重時(shí)應(yīng)重新埋設(shè)。5.3.2能量遞增強(qiáng)夯施工符合如下要求：1淺層真空降水強(qiáng)夯應(yīng)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(guò)對(duì)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(fù)疊加、消散，土中水分不斷排出，促使土顆粒趨向密實(shí)、土體重新固結(jié)，使地基土強(qiáng)度分階段逐步得到增強(qiáng)；2強(qiáng)夯過(guò)程中應(yīng)密切檢查降水真空度和地下水位，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理；3強(qiáng)夯過(guò)程中應(yīng)主要記錄主夯點(diǎn)和插夯點(diǎn)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(hù)按普通強(qiáng)夯有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6施工質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收6.0.2與普通強(qiáng)夯相比，淺層真