由山西省機械施工公司完成的工法強夯置換施工工法01形成原因操作原理質量控制工法特點材料設備安全措施目錄030502040607環保措施應用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《強夯置換施工工法》是山西省機械施工公司完成的建筑類施工工法；主要完成人分別是李保華、韓晉寧、蘇繼華、李鋒瑞、劉淑芳；該工法的適用范圍是處理高飽和度的粉土、粉質黏土、黏土和軟塑~流塑的黏性土等地基工程。《強夯置換施工工法》的工法特點是強夯置換法適用范圍廣，可處理的地基土類型廣泛，加固地基投入設備少、施工簡便、加固費用低，更適用于大規模地基加固。而且加固地基時，可根據上部結構需要在原地面上布置加固范圍，具有直觀性和靈活性等特點。2008年1月31日，《強夯置換施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。形成原因形成原因《強夯置換施工工法》是在強夯法地基處理技術基礎上發展而來的一種新型的地基處理方法。它是采用在夯坑內回填塊石、碎石、砂、建筑廢料及其他高強度、透水性好的粗顆粒材料，利用強夯法的高能量沖擊和擠壓，將這些粗顆粒料擠壓入土中，形成整體層式置換或柱狀墩式置換的地基，此種強夯法與置換法相結合的地基處理方法即是強夯置換法。強夯置換工藝是強夯地基處理技術的新發展，它解決了強夯法處理軟土地基、高飽和地基的不足。該方法的產生拓展了強夯技術的應用領域。山西省機械施工公司是中國國內最早引進強夯施工技術的單位之一。在多年的強夯施工中，不斷開發總結，并于20世紀90年代成功編寫和申報了國家級工法“強夯法處理地基工程施工工法”強夯加固地基是山西省機械施工公司的主營產品，并且施工項目遍布全國各地。但隨著市場的開放，施工領域的逐漸擴大，施工單位在港口、電廠、公路等大量建設施工中，遇到了只用強夯難以處理的高飽和地基、軟弱土地基。為了解決這個問題，山西省機械施工公司在強夯的基礎上，引進了置換的工藝，進行了大量的試驗、研究和改進，最終形成了較成熟的強夯置換施工工藝。該工藝施工簡便、節約材料、施工費用低、施工速度快、工期短、對周圍建（構）筑物影響小，加固效果好，具有良好的社會效益和經濟效益。在強夯置換工藝改進中，由山西省機械施工公司研制的適用于各類軟弱地質條件的置換“異型夯錘”，已于2007年4月獲國家實用新型專利。強夯置換施工工法關鍵技術經過2004年12月山西省建設廳組織的科技成果鑒定。

工法特點工法特點《強夯置換施工工法》的工法特點是：1.適用范圍廣，可處理的地基土類型廣泛，加固地基投入設備少、施工簡便、加固費用低，更適用于大規模地基加固。而且加固地基時，可根據上部結構需要，在原地面上布置加固范圍，具有直觀性和靈活性等特點。2.具有良好的加固效果。強夯置換法集墊層作用、混合土作用、透水墩排水作用、擠密作用、振密作用等諸多作用于一身，最后可形成單墩承載地基或墩土復合地基，地基承載力和場地均勻性大大提高。3.體材料可選用級配良好的塊石、碎石、礦渣和建筑廢料等堅硬粗顆粒材料，形成的特大直徑排水墩柱，有利于墩間、墩下地基土的排水和加密。4.強夯置換對周圍建（構）筑物的影響程度比普通強夯小，且施工文明。5.加固地基僅改變原地基的物理特性，對地基土及周圍環境亦不產生任何化學污染。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《強夯置換施工工法》適用于處理高飽和度的粉土、粉質黏土、黏土和軟塑流塑的黏性土等地基工程。

工藝原理《強夯置換施工工法》的工藝原理如下：加固地基作用機理類似于強夯法，通過大量的工程實踐和現場實測資料分析，對它的作用機理的認識正逐步明朗，但對一些復雜場地還需經過試驗確定其適用性。強夯置換法，是用幾噸或幾十噸的重錘從高處落下，反復多次夯擊地面，對地基進行強力夯實，這種強大的夯擊能在地基中產生強烈的沖擊波(其中體積波起主導作用，包括縱波和橫波)和動應力從夯擊點發出的縱波和橫波向地基縱深方向傳播，使地基土經歷孔隙壓縮、局部液化、可變滲透（動力排水）和時效觸變恢復等幾個階段，使原地基土壓縮，形成夯孔。再在夯孔內回填塊石、碎石、砂、建筑廢料及其他高強度、透水性好的粗顆粒材料，利用強夯法的高能量沖擊和振動，將這些粗顆粒料夯入夯坑內，形成整體層式置換或柱狀樁（墩）式置換的復合地基工程實踐證明，強夯置換的加固原理相當于強夯（加密）、碎石墩、特大直徑排水井三者之和，對地基土有較好的加固效果。

施工工藝《強夯置換施工工法》的施工工藝流程（如圖1）：圖1強夯置換施工工藝流程圖《強夯置換施工工法》的操作要點如下：一、施工準備1.開工前應首先對現場進行踏看調查，清除各類地上、地下障礙物。2.熟悉圖紙等技術文件，編制詳細的施工方案，進行技術安全交底。3.施工前要求場地平整，符合施工要求。4.施工機械、現場人員及材料齊備，具備開工條件。夯錘應根據地質條件、承載力要求及夯擊能選擇、組合異形夯錘。5.在施工現場周圍設置平面及高程控制樁，樁附近應設立明顯的標志加以保護，并設專人對其定期進行復核檢查。6.場地平整后，并在開工前，對場地標高進行復測。材料設備材料設備《強夯置換施工工法》所用的材料及設備明細如下：一、材料回填材料選用級配良好的塊石、碎石、礫石土、風化的山皮石、礦渣或建筑廢料等堅硬的粗顆粒料，最大粒徑不超過300毫米為宜，且含量不宜超過全重的30%。二、施工設備及儀器1.強夯施工設備主要由履帶式或輪胎式起重機、門式支架、自動脫鉤器和夯錘組成，輔助機械有裝載機、自卸汽車、推土機等。使用數量根據工程規模增減（1）夯錘夯錘的選用是強夯置換的關鍵。為提高強夯置換的處理深度和成坑速度，夯錘選用自制的異形倒錐臺形夯錘（普通夯錘為圓柱形），夯錘底面積為1.3米2左右，錘底靜接地壓力值不小于100千帕為了提高夯擊效果和夯擊時夯錘周圍排氣，防止產生吸錘現象，一般沿錘體邊均勻設置4個上下貫通的排氣槽，直徑30~40厘米為宜。近兩年來發展到采用組合式夯錘，這種夯錘有重量可調，減少整體磨損，后期使用成本低，能級變化靈活等優點。滿夯選用錘重15噸左右、錘底面積大于5平方米的夯錘，以利于表面地基土的夯實。（2）起重機起重機起重能力應根據強夯置換的能級和錘重選用，一般起重機的起重能力不小于錘重的1.5倍，一般20t左右的錘，選用起重能力在32噸以上的履帶式起重機為宜。質量控制質量控制《強夯置換施工工法》的質量控制要求如下：一、該工法施工及質量控制遵照的規范標準：1.《建筑地基處理技術規范》JGJ。2.《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB。3.《建筑地基基礎設計規范》GB。4.《工程測量規范》GB。二、相關地方、行業標準1.工程質量控制標準強夯置換施工質量執行《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB，允許偏差按（表1）執行。三、質量保證措施1.現場的控制樁要樹立明顯的標志加以保護，并定期進行復核檢查安全措施安全措施采用《強夯置換施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：1.進入現場施工人員必須佩戴安全帽，吊車駕駛室前應設安全，以防強夯時土、石飛濺傷人，夯擊時所有人員應退至安全線外，非施工人員嚴禁進入施工現場。2.施工人員必須集中統一指揮，信號明確；吊車司機、推土機司機應按信號操作，夯錘起吊后任何人不得由吊臂桿下方通過。3.施工人員必須明確分工，各負其責，各崗位人員必須嚴格執行本工種的有關安全操作規程及強夯作業的安全規定。關鍵崗位持證上崗，例如施工工長、質量檢查員、吊車司機、測量人員及起重人員等4.吊車要按性能要求使用，不得超負荷，工作一定時間后應進行保養。5.施工中應經常對夯錘、脫鉤裝置、吊車臂桿及索具等進行檢查，發現問題及時處理后方可繼續施工6.施工現場應保持平整，夯坑回填時應注意壓實，防止強夯機組施夯和轉移時發生翻車、龍門架扭轉和背桿等事故發生。7.六級以上大風天氣、大霧以及夜間照明不良情況下嚴禁強夯作業8.嚴禁酒后操作機械及上崗工作。環保措施環保措施《強夯置換施工工法》的環保措施如下：1.合理安排施工作業時間，減少夜間施工對周圍居民的干擾。2.對使用的工程機械和運輸車輛安裝消聲器，并加強維修保養、降低噪聲。3.對有害物質(如廢料、垃圾等)要經過可行措施處理，征得業主或監理工程師同意后，棄至指定地點進行掩埋，并防止對動植物的損害。4.配備專用灑水車對施工現場和運輸道路經常進行灑水濕潤減少揚塵。5.文明施工注意事項（1）堅持掛牌施工制度。施工現場設置宣傳標語牌、安全標識、指示、指示牌和警示牌，及有關工程圖牌等。（2）工程竣工后，及時進行現場清理、做到工完、料凈、腳下清。（3）對于各種施工機具和設備進行保養，做到定期清洗檢查。（4）對建筑工地施工人員應當經常開展遵紀守法、文明施工教育，注重精神文明建設。效益分析效益分析《強夯置換施工工法》的效益分析是：強夯置換總的特點是節約材料，機械化程度高，縮短工期，造價低，對周圍建（構）筑物影響程度小。在相同的工程地質情況下，比碎石樁、預制樁及混凝土灌注樁節約投資20~30%，且加固效果顯著，適用范圍廣，設備簡單，施工方便和節約勞力等優點，具有良好的社會效益和經濟效益。強夯置換法集墊層作用、混合土作用、透水墩的排水作用、擠密作用等諸多作用于一身，在地基加固處理中有較廣泛的適用性。

注：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算應用實例應用實例《強夯置換施工工法》的應用實例如下：實例一大連大窯灣外拖箱場站地基強夯工程，總強面積7萬余平米，采用強夯置換處理的面積近1萬多平方米，該區緊鄰擋土墻，且場地中豎向排水井林立，對側向變形要求高。山西省機械施工公司采用1200千牛·米強夯置換處理該區域，以3.5×3.5米正方形布點，每點8~14擊，分3~4次回填碎石土。該工程于2001年10月開工，并于2002年7月底竣工。該場地強夯置換處理后經大連理工大學檢測，地基承載力≥250千帕，達到了設計要求，對排水井側向變形觀測結果顯示幾乎沒有位移。被大連港口質量監督站評為優良工程，并受到監理及業主的好評。實例二大連大窯灣11~14號泊位基礎處理地基強夯工程，總施工面積近40萬平方米，采用5000千牛·米能級強夯、8000千牛·米能級強夯和2000~400千牛·米能級強夯置換進行地基處理。強夯置換區位于碼頭前沿，離開沉箱內壁40米范圍內，面積約15萬平方米，采用3×3米正方形布點，能級從沉箱內壁向外，由2000千米能級逐漸增大到4000千牛·米能級，