强夯法加固处理软弱地基技术
成 都 分 输 泵 站
建筑物·构筑物·工艺设备
强夯地基处理工程
院 长：朱 小 友
总 工 程 师：李 耀 家
公 司 经 理：何 涌
审 核：何 定 雄
方 案 编 写：王 磊
中国冶金建设集团成都勘察研究总院
二ΟΟ一 年 十 月 十八 日
成都分输泵站
建筑物·构筑物·工艺设备
强夯地基处理工程
(技术方案)
项 目 经 理：王 磊
审 核：何 定 雄
方 案 编 写：王 磊
中国冶金建设集团成都勘察研究总院
2001 年 10 月 18 日
目 录
一、工程概况
二、强夯法概述
1、内外的发展情况：
2、技术特点
3、加固机理
三、 工程地质概况
四、 技术要求和要求工作量统计
五、设计计算
六、施工方法
七、质量检验
八、预计工作量工程造价及工期
九、施工组织
十、 工程验收及竣工资料
十一、施工质量及安全保证措施
十二、施工承诺条件
十三. 需甲方提供的有关条件
一、工程概况
成都分输泵站是兰州—成都—重庆输油管道工程的中间大型分
输泵站，其主要建筑物和构筑物有：综合办公楼、工艺设备区、
35kV /6kV 变电所、变频间、给水及消防泵房、三座1000m 3油罐基础，700m 3消防水罐基础及维（抢）修队抢修车间、维（抢）修队维修车间等。根据建筑物的重要性，建筑物的类别均为乙类。
拟建成都分输泵站位于成都市金牛区天回镇余家巷村七组、八
组，距天回镇约7km ，站南即为天斑公路（天回镇—斑竹园）。拟建场地比较平坦，地层岩性较为单一。
根据场地工程地质资料表明，场土层密实度较低，地基承载力较
小，以及粉土、粉细砂和中砂层存在地震液化潜势，不宜作为天然地基，必须进行加固处理，处理面积约11000㎡。
二、强夯法概述
国际上称之谓动力固结法或动力压密法。它是反复将很重的夯锤
（10t ～40t ）提升到一定高度（约10m ～40m ）使其自由落下，给地基以冲击（振动）能量，以提高地基土的强度并降低其压缩性，达到改善地基性能—土的抗震动液化的能力，消除土的湿陷性。
1、内外的发展情况：
（1） 国际：
60年末由法国梅那技术公司首先创用，第一个工程是用于处理滨
海填土地基（9m 新填的碎石填土＋12m 疏松砂质粉土），场地上要盖20幢8层住宅。通过方案比较：a) 桩基方案：桩长30～35m ，不经济，
负摩擦力占单桩承载力的60％～70％；b) 堆载预压法：堆土5m ，三个月，S=20cm；c) 强夯法：单位夯击能1200kN.m/m, 仅夯一遍，s=50cm，建筑物竣工后，s=1.3mm。
（2） 国内：
1975年开始引进强夯技术。1978年底应用于工程中，并得到迅
速推广。“八五”期间，全国重大工程项目地基处理中采用强夯技术的达300万m 以上。其中：一次性处理最大面积的：60万m （茂名30万t 乙烯工程）处理最大深度的：54m （贵阳龙洞堡国际机场），分13层强夯单击夯击能最大的：8000kN.m+8000kN.m（惠州马鞭洲油罐区）工程，双层强夯，每次12m 。
2、技术特点
（1）适用各种土类：
砂性土、粉土、一般粘性土、黄土、人工填土；特别适用于一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及建筑、生活垃圾或工业废料组成的杂填土；结合其它技术措施亦可用于加固软土地基。
（2）应用范围广泛：可用于下列工程的地基加固：工业厂房、公路、民用建筑、铁路、设备基础、桥梁、油罐、机场跑道、堆场、港口码头。
（3）加固效果显著：①可明显提高：地基承载力、Es 、γ干222 、场地均匀性；②可减少：e 、α；③可消除：湿陷性、膨胀性、防止振动液化；
（4） 有效加固深度
① 一般能量：6～8m ；
② 单层高能量（8000kN.m ）：12m ；
③ ③多层（分层）处理：24～54m 。
（6）施工机具简单：
履带式起重机（起吊能力的限时辅以龙门式起落架）＋自动脱钩
装置；经纬仪；推土机
（7）节省材料：
一般情况下无需添加建筑材料
软土地基加固时，可辅以塑料排水板、袋装砂井或碎石、块石。
（8）．节省工程造价
对粗颗粒非饱和土的强夯，比挤密碎石桩、分层碾压、灌注桩方案更快捷。强夯已成为我国最常用的地基处理方法之一。
3、加固机理
（1）加固非饱和土—动力压密理论
将地基视为弹性半空间体，夯重锤下落夯击，势能变为动能。地
基土→P （冲击型动力荷载）→土体压密→承载力提高→气体排出（孔隙体积可减少60％）→土颗粒相对位移重新排列；
（2） 强夯加固饱和土体—动力固结法
强夯加固饱和土相对较复杂，其主要原理是：
①排水固结作用强夯饱和地基产生很大的拉应力使土体产生竖向裂缝，孔隙水排出，从而加速土体固结，同时，夯坑周围出现环向裂缝，
孔隙水排出；②可溶性气体被释放（排气作用）摩擦热能使封闭泡移动（约1～4％的封闭气体）从地表逸出；③压缩作用孔隙水被排出，气体体积被压缩→超孔隙水压力消散→承载力提高；④饱和土触变恢复要有一个过程，有学者统计，饱和细颗粒6个月τ↑20－30％E 。↑30-60%。
一般说来，对饱和度较高的粘性土，应采用强夯置换法：在夯坑内回填块石、碎石、砂或其它粗颗粒材料，通过夯击排开软土，在地基中形成块（碎）石墩。其作用是：①碎石墩与周围软土构成复合地基，f k 与E 0都有较大提高；②碎石墩中的空隙可为排水提高了良好的通道，从而缩短了排水固结时间。
三、工程地质概况
根据业主提供资料，场地地质情况简述如下：
⑴粉土：稍湿—湿，地下水位以下为很湿，稍密—中密，土层不均匀，厚度为1.00～3.00m ；该层存有两个薄夹层：
① 粉细砂1-1，饱和，松散，揭露厚度0.70～3.10m ；
②中砂1-2，饱和，松散，厚度0.50～1.60m ；
⑵卵石：稍密—中密，一般粒径80～100㎜，大者可达150㎜，厚度为2.20～6.00m ；该层存有一个薄夹层：中砂2-1，饱和，稍密—中密，仅场区北侧局部可见，厚度0.80m ；
⑶卵石：中密—密实，一般粒径80～130㎜，大者可达200㎜，最大厚度6.00m ，该层存有一个薄夹层：卵石3-1，稍密，一般粒径50～80㎜，大者可达120㎜，仅场区中部局部可见，厚度为1.00m ； ⑷场区内存在饱和的粉土、粉细砂层，属于轻微—中等液化场地，主
要液化层为粉土层、粉细砂层和中砂层。
⑸土质不均，密实度较低，地基土承载力值较小，不宜作为天然地基。必须进行处理。
四、技术术要求和要求工作量统计
1、加固技术要求：设计单位提出如下要求
（1） 强夯单击夯能≥3000kN m ；
（2）有效加固深度≥6m （自场区地面设计标高算起）；
（3）最后两击平均夯沉量≤50㎜，且夯坑周围没有过大的隆起；
（4）处理后地基承载力（设计值/标准值）≥180kPa ，变形模量E 0≥15MPa （设计单位提出，实际此值不可能如此大，与承载力不匹配），并且消除地基土的液化。
2、业主计划工作量统计
五、设计计算
初步选定设计参数，经试夯修改后再确定适合现场土质条件的设计参数。
主要设计参数包括：①有效加固深度 ②夯击能 ③夯击次数 ④夯击遍数⑤间隔时间⑥夯击点布置和处理范围等
1、 有效加固深度
（1） 估算公式：H=k(Mh)
式中： M－夯锤重（t ）-20 t
h－落距(m)-15m
k－经验修正系数，k=0.34～0.80
H 大于设计要求6m ；
（2）《建筑地基处理技术规范》（GJGJ79－91
）中规定（第5.2.1条）：h 应根据试夯或当地经验确定。缺少试验资料或经验时可按表
5.2.1预估。
表5.2.1
1/2
2．夯击能-单击夯击能 单击夯击能＝夯锤重M ×落距h ，为3000kN.m 。
3．夯击次数
通过现场试验确定－由夯击次数与夯沉量的关系曲线确定（以夯坑的夯沉量最大，夯坑周围隆起量最小为目的），且应同时满足下列条件：最后两击的平均夯沉量不大于50mm ，当夯击能量较大时，不大于100mm ；（1）夯坑周围不应发生过大的隆起（≤200mm ）；（2）不因夯坑过深而发生起锤困难，根据经验本场地约为5～7次。
4．夯击遍数
夯击遍数应根据地基土的性质确定：一般情况下
（1） 本场地由砂砾、砂质土粗颗粒土组成的、透水性强的地基，夯
击遍数为3～5遍；
（2） 最后一遍满夯（低能量对全部场地进行夯击）。
（3） 间隔时间：
①两遍之间应有一定的时间间隔，它取决于超静孔隙水压力的消散时间。
②土中超静孔隙水压力的消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关，对于透水性好的砂土地基等，一般在数分钟至数小时内即可消
散完，所以可连续夯击；
（4） 夯击点布置：①夯点布置原则：可根据建筑结构类型，采用等
边三角形、等腰三角形或正方形布置，本工程加固面积不一，根据每个场地形状和具体位置现场进行布置，②第一遍夯击点间距：可取5m ，以后各遍可与第一遍相同或根据实际情况适当减少。
（5） 处理范围
由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于建筑物基础范
围。每边超出基础外缘的宽度按设计要求。
六、施工方法
1． 施工机具
（1） 夯锤：重20t ，铸铜锤或合金锤，方形或圆形（锤底面积大于6㎡），排气孔ф250～ф300。根据需要由2～3个单件组合成铸钢锤，便于单遍夯和满夯。锤底面积根据土的性质确定，锤底静压力值p=40kPa。
（2） 履带式起重机：25t （可进行3000kN.m 的强夯施工）。
（3） 自动脱钩器
2． 施工要点
（1）试夯：选择有代表性场地进行，以最后确定工程采用的各项强夯参数。无条件进行试夯时应进行试验性施工。
（2）平整场地
（3）铺设垫层或降低地下水位（表层为细粒土，且地下水位高时） 确保机械通行与施工，防止夯坑积水或降低夯击效率。
（4） 强夯施工
放点、测场地标高→起重机就位→测夯前锤顶高程→夯击（如坑底倾斜应及时整平），按规定完成第一个夯点夯击→重复上述步骤，完成第一遍全部夯点的夯击→堆平夯坑，并测量场地高程→在规定间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍次→满夯→测量夯后场地高程。
（5） 施工监测
① 开夯前检查夯锤重量和落距；
② 复核夯点位置；
③ 检查每一个夯点的夯击数和每击的夯沉量；
④ 详细记录各项参数和施工情况（包括夯坑冒水情况等）
（6） 强夯振动
强夯安全距离一般为>10～15m ，对振动有特殊的建筑物或精密
仪器设备等，应采取防振或隔振措施，如设置隔振沟。
七、质量检验
1． 检验内容
质量检验包括施工过程中的质量检验和夯后的质量检验，其中前
者尤为重要。所以必须认真检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，如不符合设计要求时，应补夯或采取其它有效措施。
2． 检验时间
强夯后地基强度随着时间增长而逐步恢复和提高，时间越长，强
度增长越高。因此应在强夯施工后间隔一定时间对地基质量进行检验，其间隔时间可根据土的性质而定：低饱和度的粉土和粘性土地基2～4周。
3． 检验方法
宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。一般应采用两种或两
种以上方法进行检验。对于重要工程应增加检验项目，有条件时可做现场大压板载荷试验。
其中原位测试包括：标贯试验、静力触探试验、动力触探试验、
载荷试验、旁压试验、十字板剪切试验和波速测试。
4． 检验数量
视场地复杂程度和建筑物的重要性确定。一般情况下，每个建筑
物地基的检验点不应少于3处，复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。
检验深度应不小于设计处理的深度。
5. 建筑物沉降观测
在地基施工结束进行复合地基检测后，应建立建筑物沉降观测系
统，其方法与评价标准按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）执行。
此项工作由建设单位委托具有法定资格的检测单位进行。
八、预计工作量工程造价及工期
8.1. 编制依据
1、业主对工程概况的介绍。
2、强夯处理工程施工方案。
3、有关取费定额标准。
本预算依据：
①《全国统一建筑工程基础定额》GJD-101-95
②《四川省建筑工程计价定额》SGD1-2000
③《四川省建筑工程计价定额附录》SGD1-2000
④《四川省建设工程费用定额》SGD7-2000
⑤工程勘察收费标准（国家物价局、建设部九二标准）
8.2. 工程预算与工程报价
由于业主未提供相关设计文件，无法按照《四川省建筑工程计
价定额》进行工程造价预算，故本次工程造价系根据工程类比法及我公司的相近似的工程经验进行报价。
宜宾地区相类似工程单价：1、宜宾化纤厂： 强夯单价56元/m；
2、宜宾机务段： 强夯单价55元/m；宜宾地区其他相似工程的强夯处理单价均在52～56元/m之间。
其它地区如遂宁地区、广元地区强夯处理工程根据工程地质条件
的不同，单价一般为55～76.4元/m之间.
我公司根据市场情况报价如下：
2222
说明： 1、工程报价中包含施工机械进出场费、全部的施工费用及20个
自检点的检测费。
2、如地下水较高而影响强夯施工时，必须进行有效排水，由此发
生的开挖排水沟和排水费用另计。
3、工程报价未包含隔震沟土方回填。
4．加固费用不包括设计标高以上预留土体及成孔土体的开挖、
搬运及褥垫层费用。
5．降水施工费用。
6．第三方进行的复合地基检测费。
7．若因设计变更、勘察资料失误及甲方等原因造成增减工程量，
费用另计。
8.2. 工期
本工程预计工期为30天（土方开挖、检测、提交成果资料的时间
除外），故根据设备能力，本工程计划投入2-4台专业机具。
正式施工开始后，实行三班作业，施工有效工期30天（不包括
检测，试夯，检测成果论证，设计调整，挖土，工程验收）。
九、施工组织
9.1. 主要机具设备
(1).强夯设备 2-4台
(2).推土机 1-2台；
(3).经纬仪、水准仪和DI4L 测距仪 各1台
(4).人力翻斗车 5-10辆
9.2. 主要负责人
(1)．方案审定：何定雄 总工程师
(2)．项目经理：王磊 工程师
（3）. 工程技术负责人:王磊 工程师
9.3. 人员组成
(1). 测量人员 2人
(2). 质检员 2人
(3). 安全员 2人
(4). 施工员 2人
(5). 材料员 3人
(6). 施工记录人员 6人
(7). 操作控制人员 6人
(8). 杂工 20人
十、 工程验收及竣工资料
1该工程各项验收按下列标准进行：
①. 《场区强夯法处理地基的要求》(中国石油天然气管道工程有限公司, 建-3515，1、2,2001.10.17)
②. 《建筑地基处理技术规范(修订) 》(JGJ79-××,1999.6)
③. 《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)
2 、工程竣工资料
《成都分输泵站强夯地基加固处理竣工报告》文字部分：
①. 工程概况
②. 场地工程地质及水文地质条件
③. 地基加固方案设计简介
④. 地基加固施工
⑤. 加固地基的检测
⑥. 结论与建议。
十一、施工质量及安全保证措施
1. 工程质量保证措施
(1)．加强技术管理，认真贯彻各项管理制度。开工前要落实各级人员岗位责任制，作好技术交底。施工中及时检查执行情况，开展全面质量管理（TQC ）活动。做好隐蔽工程记录；施工结束后，认真进行工程质量检验和评定，作好技术档案管理工作。
(2)．认真进行原材料检验，钢材、水泥等材料必须提供材质证明，并按规定作抽检。
(3)．加强材料管理。建立工、料消耗台账，实行“当日记账，月底交账”制度。
(4)．加强工种间的配合与交接，各工序作业，逐层跟上，不得遗漏。
(5)．严格执行各当班作业人员自检、互检、技术人员专检，工程负责人抽查的质量控制制度。上一道工序未经检验合格不得转入下一道工序。
(6)．施工现场遇特殊情况不得自作主张，应及时报告现场技术人员研究处理。
(7)．工程负责人负责原始资料的收集整理工作，对出现的问题会同有关人员和QC 小组成员组织攻关处理。
2. 安全施工保证措施
(1)．严格执行安全生产有关规章、规程和工地各项安全制度；
(2)．建立安全组织体系，工地设总安全员和作业班长兼职安全员，随时检查生产安全情况。各班组严格执行安全责任制，并与经济效益挂钩。安全生产有奖，出事故受罚。（具体措施另订）
(3)．开工前、上岗前，对全体工作人员随时进行安全生产教育。
(4)．工地安全用品配备齐全，如设备防护品，消防设备及劳保用品。施工人员进入现场必须穿戴好劳保防护品。
(5)．加强用电安全措施：电器设备的检修，必须由专职电工进行。施工用电必须用绝缘线，严禁带电操作。
(6)．施工线场护拦围地，未经施可，不准与工程无关人员进入现场。
(7)．工地人员必须遵守我院制定的规定。
(8)．技术不熟人员不能顶岗操作机具，严禁酒后作业。
(9)．收集气象资料，如遇有大雨、大风的预报，应及时采取相
应的技术措施，防止事故发生。
十二、施工承诺条件
我公司承担该工程的承诺条件为：
(1)．保证经地基处理后的复合地基满足设计要求，工程质量达到优良；
(2)．保证地基处理施工不影响后续基础工程的正常施工；
(3)．保证在地基处理施工期间的安全，对周围设施、地基土不产生有害影响；
(4)．保证该工程地基处理工作在合同约定工期内完成。
十三. 需甲方提供的有关条件
1 合同签订后，进场施工前，甲方需提供有关报建批文复印件；拟建场地内及场内、外市政管网复印件。“勘察报告”一套；相关设计图件。 2 φ25的水源点1～2个; 电源200kVA 。
3. 提供搭临时设施场地不小于7×12m ；配合我方办理临时暂住证。
4. 据设计和施工说明, 原勘察深度不能满足要求的地段, 须进行施
工勘察, 并向我方提交“施工勘察报告”一套。
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