专利名称：组合锤法地基处理施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及建设工程地基处理施工技术领域，尤其是涉及一种对各类软弱地基土进行加固处理的组合锤法地基处理施工工艺。
背景技术：
各类软弱地基土的处理主要是采用强夯置换技术来实现。传统的强夯及强夯置换技术是法国人梅那发明并首先运用于房屋建筑地基处理工程中，它是第一代强夯置换技术，采用单一的重锤反复夯击松软地基土，达到夯实地基土的目的。当软弱地基土层较厚或土层情况复杂时，其加固效果往往达不到设计的要求。采用传统的强夯置换法，虽然可形成置换墩体，但着底不容易控制，墩间土的挤密效果和承载力均难以满足工程对地基的强度要求。为了提高夯击能只有靠提高夯锤的重量和锤高来实现，这样工程造价、工期和质量均成为难以估算的难题。新型柱锤强夯(置换)法地基处理施工技术是在传统强夯(置换)法的基础上开发研制的第二代强夯置换技术，它在不改变锤重和落距的条件，充分发挥新型柱锤具有静压值和动压当量大的优势，形成长锤、柱锤和扁锤分别对深层土、中层土和表层土进行夯实处理，形成由无数甲字形单墩组合的筏板土体，从而较大地提高有效加固深度和地基土的承载力。该技术与传统强夯(置换)法相比较虽具有很大的进步和优越性，但对淤泥、淤泥质土、饱和的杂填土及软型状粘性土处理效果差，承载力提高的幅度不高，并还常常发生夯坑深度不足，吸锤和软场地行机困难等施工难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对各类软弱地基土或深厚的回填土(开山造地填土等)进行加固处理、降低工程造价、施工简易、效果明显的组合锤法地基处理施工工艺。本发明的目的是这样实现的 一种组合锤法地基处理施工工艺，特征是
1、采用几种不同直径、形态和压强的夯锤进行合理的组合，并利用不同的夯锤所产生的不同的动压当量，形成置换或夯实的墩体，达到提高土体有效加固深度和地基承载力的目的；
2、利用对墩体施工过程中所产生的侧向挤压作用，有效加固密实墩间土。该施工工艺按以下步骤完成的
1、当施工场地表层土为淤泥、淤泥质土等软弱土层，不能满足吊机行走和施工操作要求时，采用试夯确定的置换料铺满施工场地，采用扁锤进行满夯，且夯印搭接在1/4锤径以上，当表层土承载力特征值达到60Kpa时停锤；
2、平整场地先按设计要求放线布点，夯机就位，准备施打；
3、第一道工序深层挤密采用长锤点夯1 2次，形成设计预定深度的夯坑后，用试夯确定的置换料回填，实夯后形成深层置换墩体；
34、第二道工序中层挤密采取柱锤夯击1 2次，利用深层置换体传力杆再形成夯坑后，采用试夯确定的置换料回填，形成中层夯实置换墩体；
5、第三道工序为浅层夯实采用扁锤进行全场普夯，第一次采取夯击能1000-2000kNm 连续二击，第二次采取500-900 kNm夯击能夯击一次且夯印搭接在1/3锤径以上，最终形成该夯点的梯形置换墩体；
6、每道工序每次的夯击数、夯坑深度和停夯标准均按事先试验的试夯区确定施工参数规定执行；
7、两遍夯击之间的间隙期对于渗透系数小于10_5cm/s的粘性土地基，间隔期不宜少于一周，对于渗透性好的地基，可连续夯击；
8、停锤标准在夯坑周围地面无过大的隆起和夯坑过深造成拔锤困难的条件下，长锤最后两击的平均夯沉量为200土40 mm ；柱锤扁锤最后两击的平均夯沉量为100±20mm时停锤，进入下一轮施工。长锤的直径1-1. 5m，锤重为10_20t，锤底的静压力值采用74-200 kN/ m2，长锤的作用主要穿越土层形成2. 0-8. 0 m的夯坑，夯坑的直径为0. 6-2. 0 m，长锤的锤型为圆柱形或圆锥形中的一种。柱锤的直径为1. 6-2. 0m，锤重10_20t，锤底的静压力值采用30 50KN/ m2，柱锤的作用在于对中层土体进行有效的夯实，柱锤采用的静压力值是目前国内1000-2000 kNm 单击能下常采用最佳静压力值，柱锤可形成3-5m的夯坑，夯坑直径为2. 0-2. 5m,柱锤的锤型为圆柱形。扁锤的锤重5_15t，主要用于表层夯实和浅层夯实。组合锤法地基处理施工工艺是通过普通强夯锤和新型柱锤的研究改进，形成由不同直径、高度、重量(10_20t)和形状的夯锤组成的锤群，称为组合锤以及与之配套的施工工艺技术，合称为组合锤法地基处理施工工艺。经过处理后的地基可形成多个梯形置换墩体， 组合锤梯形置换墩体的土体筏板厚度要比普通强夯置换法丁字型筏板和新型柱锤强夯(置换)法甲字型筏板厚度都厚大。因此，它能产生新的综合处理效果，不仅能够达到设计要求的有效加固深度，大大夯实挤密墩间土，而且可以大幅度提高地基承载力和减少地基的变形。同时随着夯振深度的增加和置换材料本土性(采用原土或就地建筑废旧骨料等)，还具有明显的减振作用和节能降耗的环保效应。组合锤法地基处理施工工艺分别对软弱土表层、深层、中层和浅层进行加固处理， 达到表层走机和加大有效加固深度，制造厚度大的土体阀板以大幅度提高承载力的全过程处理的目的。本发明与强夯置换法及其它桩复合地基处理方法比较更为突出的是可针对不同的工况，选用合适的锤型进行强夯处理。形成长度大的“柱形墩体”。该柱形墩体同时起到“传力杆”作用，在夯实过程中产生和传递竖向和侧向挤压力，挤密了墩间土和墩底土。 同时，夯坑深度和直径可按设计要求和土性(地基土)调节，夯内置换料则可按承载力要求和土性特点回填原土或其它置换料，形成夯实墩或置换墩，多个墩点叠加更形成了厚度较其它强夯置换法大的梯形墩体筏板。这样，不仅可大幅度提高地基的承载力，直接减少建筑物沉降量和沉降差，并可实现增加有效加固深度和墩间土挤密效果。利用不同桩型的动压当量和振动波传递特性，达到对土体表层、深层、中层和浅层的综合加固效果。本发明具有如下特点1、本发明实施后，能将淤泥、淤泥质土等软弱土层且强度小于60kpa、吊机不能在场地内行走的工程施工场地，变为场地的地基强度达到60kpa以上，从而保证吊机在场地内行
走施工。2、组合锤法地基处理施工工艺，按照表层、深层、中层和浅层全场普夯的新的施工顺序，分五次施工工艺完成土体的强夯置换施工，形成了梯形挤密置换墩体的传力模式，该模式比传统强夯置换法丁字形墩体传力模式和新型柱锤甲字形墩体的传力模式更具有优势，更为安全可靠。3、本发明是根据工程处理施工和场地土层的处理需求，发挥锤体的静压力值和动压当量等物理特性，将夯锤设计为长锤(由长形锤和圆锥形锤组成)、柱锤和扁锤(由普通扁锤和片锤组成)，形成“夯锤工具箱”，称为组合锤。A、组合锤的分工
(1)长锤的锤底的直径1-1. 5m，长锤的锤重10-20t，静压力值采用74_200kN/ m2，长锤的作用主要穿越土层形成2. 0-8. Om的夯坑，夯坑直径为0. 6-2. Om0它主要用于深层土的冲夯，形成深夯坑和置换体传力杆。当土层吸住长锤难以拔出长锤时，可采用下小上大的圆锥形长锤。在夯坑中填入置换料，经夯实后形成深层置换体传力杆，即初始挤密置换墩。通过该深层置换体传力杆，可以将夯击能形成的压缩波和剪切波向竖向和横向土体传送，达到墩端土和墩间土的深层挤密作用，从而可大大加深土的有效加固深度和深层土体的强度。(2)、柱锤的直径为1.6-2. 0m，锤重10-20t，锤底静压力值采用30 50 kN/m2，柱锤的作用在于对中层土体进行有效的夯实，柱锤采用的静压力值是目前国内1000-200 kNm 单击能下常采用最佳静压力值，柱锤可形成3-5m的夯坑，夯坑直径为2. 0-2. 5m。主要用于中层土的强夯置换，形成置换墩体。它的特点是针对地基原始强度的大小，选择最佳的锤底面积和静压力值，以减小对地基土体的冲切力，提高强夯的效率，达到加大有效加固深度的目的。(3)、扁锤的锤重5_15t，主要用于表层夯实和浅层夯实。B、组合锤的应用特点
(1)、采用低级夯击能1000-2000 kNm,锤重10_20t，吊机落锤高度为10m，符合国情，
经济，普及。(2)、发挥锤底面积，锤型的潜力，以低级夯击能达到中高级夯击能的强夯效果。降低工程造价，施工简易，效果明显。C、组合锤的施工应用的特点
(1)、第一道工序深层挤密，达到对深层土体的加固作用，起到一竖向密实墩体传力杆作用；
(2)、第二道工序中层挤密，起到对中层土体的加固作用，形成一竖向呈上大下小的密实墩体；
(3)、第三道工序浅层夯实，形成竖向上呈上大下小的甲字形众多墩体，顶面呈一个密实顶板，类似于钢筋混凝土基础中的“桩筏基础”形式，在径向面上形成了置换墩体、挤密体、影响体。4、长锤较普通夯锤和新型柱锤的外型高，直径小，在同等夯击能的条件下，其冲切力大，夯锤冲入土层的深度就更深，所产生的噪声和表层振动也随之小得多。对附近居民的生活的干扰影响也随之减小，同时长锤形成的深层置换墩体，对后续夯击中层和浅层土体具有减少地基振动的减震作用，突显其环保功能。5、本发明的墩体置换料可大量利用场地原土和建筑拆除的废旧硬骨料等当地材料，节省高能耗建材(钢材、水泥等)，具有节能降耗、降低地基处理造价的效果。组合锤法地基处理施工工艺是在强夯及强夯置换法和新型柱锤强夯(置换)法地基处理施工工艺的基础上开发研究，开发研制的第三代强夯及强夯置换法地基处理技术。 它不仅充分发挥了传统强夯(置换)法和新型柱锤强夯(置换)法的技术优势，同时又将该施工工艺技术发展到一个新的高度，成为适合各类软弱地基土、加固处理效果更佳的全新施工工艺技术。
图1为组合锤法形成的复合地基处理模型图2为形成上部呈整体筏板、下部为梯形墩体的受力模型图； 图3为组合锤法地基处理、径向、竖向承载力变化的趋势图。
具体实施例方式下面结合实施步骤对本发明作进一步详细说明。一种组合锤法地基处理施工工艺，特征是
1、当施工场地表层土为淤泥、淤泥质土等软弱土层，不能满足吊机行走和施工操作要求时，采用试夯确定的置换料铺满施工场地，采用扁锤进行满夯，且夯印搭接在1/4锤径以上，当表层土承载力特征值达到60Kpa时停锤；
2、平整场地先按设计要求放线布点，夯机就位，准备施打；
3、第一道工序深层挤密选用直径1-1.5m、锤重为20t的圆锥形长锤，锤底的静压力值采用74-200 kN/ Itl2，采用长锤点夯1 2次，形成设计预定深度的夯坑后，用试夯确定的置换料回填，实夯后形成深层置换墩体；
4、第二道工序中层挤密选用直径为1.6-2. 0m、锤重IOt的圆柱形柱锤，锤底的静压力值采用30 50KN/ Hf，采取柱锤夯击1 2次，利用深层置换体传力杆再形成夯坑后，采用试夯确定的置换料回填，形成中层夯实置换墩体；
5、第三道工序为浅层夯实采用锤重15t的扁锤进行全场普夯，第一次采取夯击能 1000-2000 KNm连续二击，第二次采取500-900 kNm夯击能夯击一次且夯印搭接在1/3锤径以上，最终形成该夯点的梯形置换墩体；
6、每道工序每次的夯击数、夯坑深度和停夯标准均按事先试验的试夯区确定施工参数规定执行；
7、两遍夯击之间的间隔期对于渗透系数小于10_5cm/s的粘性土地基，间隔期不宜少于一周，对于渗透性好的地基，可连续夯击；
8、停锤标准在夯坑周围地面无过大的隆起和夯坑过深造成拔锤困难的条件下，长锤最后两击的平均夯沉量为200土40 mm ；柱锤扁锤最后两击的平均夯沉量为100土20mm时停锤，进入下一轮施工。
权利要求
1.一种组合锤法地基处理施工工艺，其特征在于(1)采用几种不同直径、形态和压强的夯锤进行合理的组合，并利用不同的夯锤所产生的不同的动压当量，形成置换或夯实的墩体，达到提高土体有效加固深度和地基承载力的目的；(2)利用对墩体施工过程中所产生的侧向挤压作用，有效加固密实墩间土。
2.根据权利要求1所述的组合锤法地基处理施工工艺，其特征在于该施工工艺按以下步骤完成(1)、当施工场地表层土为淤泥、淤泥质土等软弱土层，不能满足吊机行走和施工操作要求时，采用试夯确定的置换料铺满施工场地，采用扁锤进行满夯，且夯印搭接在1/4锤径以上，当表层土承载力特征值达到60Kpa时停锤；(2)、平整场地先按设计要求放线布点，夯机就位，准备施打；(3)、第一道工序深层挤密采用长锤点夯1 2次，形成设计预定深度的夯坑后，用试夯确定的置换料回填，实夯后形成深层置换墩体；(4)、第二道工序中层挤密采取柱锤夯击1 2次，利用深层置换体传力杆再形成夯坑后，采用试夯确定的置换料回填，形成中层夯实置换墩体；(5)、第三道工序为浅层夯实采用扁锤进行全场普夯，第一次采取夯击能1000-2000 kNm连续二击，第二次采取500-900 kNm夯击能夯击一次且夯印搭接在1/3锤径以上，最终形成该夯点的梯形置换墩体；(6)、每道工序每次的夯击数、夯坑深度和停夯标准均按事先试验的试夯区确定施工参数规定执行；(7)、两遍夯击之间的间隙期对于渗透系数小于10_5cm/s的粘性土地基，间隔期不宜少于一周，对于渗透性好的地基，可连续夯击；(8)、停锤标准在夯坑周围地面无过大的隆起和夯坑过深造成拔锤困难的条件下，长锤最后两击的平均夯沉量为200土40 mm ；柱锤扁锤最后两击的平均夯沉为100±20mm时停锤，进入下一轮施工。
3.根据权利要求2所述的组合锤法地基处理施工工艺，其特征在于长锤的直径 1-1. 5m，锤重为10-20t，锤底的静压力值采用74-200 kN/ m2，长锤的作用主要穿越土层形成2. 0-8. 0 m的夯坑，夯坑的直径为0. 6-2. 0 m，长锤的锤型为圆柱形或圆锥形中的一种。
4.根据权利要求2所述的组合锤法地基处理施工工艺，其特征在于柱锤的直径为 1. 6-2. Om,锤重10-20t，锤底的静压力值采用30 50KN/ m2，柱锤的作用在于对中层土体进行有效的夯实，柱锤采用的静压力值是目前国内1000-2000 kNm单击能下常采用最佳静压力值，柱锤可形成3-5m的夯坑，夯坑直径为2. 0-2. 5m，柱锤的锤型为圆柱形。
5.根据权利要求2所述的组合锤法地基处理施工工艺，其特征在于扁锤的锤重 5_15t，主要用于表层夯实和浅层夯实。
全文摘要
本发明公开了一种组合锤法地基处理施工工艺，它采用几种不同直径、形态和压强的夯锤进行合理的组合，并利用不同的夯锤所产生的不同的动压当量，通过深层挤密、中层挤密和浅层夯实从而形成置换或夯实的墩体，达到提高土体有效加固深度和地基承载力的目的；利用对墩体施工过程中所产生的侧向挤压作用，有效加固密实墩间土。本发明是第三代强夯及强夯置换法地基处理技术，它不仅充分发挥了传统强夯(置换)法和新型柱锤强夯(置换)法的技术优势，同时又将该施工工艺技术发展到一个新的高度，成为适合各类软弱地基土、加固处理效果更佳的全新施工工艺技术。
文档编号E02D3/046GK102535429SQ201210018709
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者刘献刚, 徐升才 申请人:刘献刚