地基处理新技术2(强夯)-

1、强夯技术(强夯法)Heavy Tamping地基处理新技术地基处理新技术New Technical of Soil Improvement 强夯技术（强夯法）：是一种将几十吨的重锤，从几十米的高处自由落下，对土进行强力夯击的方法。这是从对重锤夯实法如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实功的措施，发展起来的一种地基处理的新方法。(锤夯实法一、概 述 强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，它通过一般830t的重锤(最重可达200t)和820m的落距(最高可达40m)，对地基土施加很大的冲击能，一 般 能 量 为 5 0 0 8000KNm,强制压实地基。l强夯首次

2、用于法国的芒德力厄海滨海填土。该场地为新近填筑的采石场弃土碎石层，厚约9m；其下为12m厚疏松的砂质粉土，底部为泥灰岩。场地建造20栋8层住宅。工程起初拟用桩基础，由于碎石填土完全是新近填筑的，若使用桩基，因负摩擦力(方向向下)占桩基础承载力的6070，不经济。9m新近填筑的碎石层12m疏松的砂质粉土泥灰岩后考虑预压加固。堆土高5m，历时3月。沉降仅200m，无法采用。最后改为强夯：锤重100KN，落距13m，夯击一遍，夯后测量，整个场地的平均沉降量达500m，原位测试的资料证明土的强度增加了23倍，满足工程要求。 8层楼竣工后，基底压力为300KN,地基沉降量仅13mm。二、强夯法的设备主要

3、为夯锤、起重机和主要为夯锤、起重机和 自动脱钩装置自动脱钩装置3种。种。强夯法是用大吨位起重机，将巨型锤提至空中，从825m（最大40m）高处自由下落，形成巨大的冲击波与动应力，可提高地基土的强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等条件。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。三、加固机理三、加固机理目前，强夯法加固地基有三种不同的机理：动力密实、动力密实、动力固结、动力固结、动力置换。动力置换。1、动力密实 采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。 非饱

4、和土的夯实过程，主要是冲切变形，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起，在加固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少60。 l在夯锤接触地面的瞬在夯锤接触地面的瞬间，在冲击动能作用下，间，在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，地面会立即产生沉降，通常强夯夯击第一锤，通常强夯夯击第一锤，可使锤陷入地面可使锤陷入地面0.61m左右，夯坑底部形左右，夯坑底部形成一层超压密硬壳层成一层超压密硬壳层（坚硬得用手抓不动），（坚硬得用手抓不动），承载力可比夯前提高承载力可比夯前提高23倍。倍。 夯夯坑坑动力密实的应用范围动力密实的应用范围肇庆花都博罗输变电工程花都站土石

5、方强夯施工动力密实的应用动力密实的应用动力密实的应用2.2.动力固结动力固结 l 在工程实践中，不论土的性质如何，夯击时能立即引起地基土的很大沉降，这个结果对粒状土是可以理解的。但对于饱和细粒土，由于渗透性低，在瞬时荷载作用下，孔隙水不能迅速排出，软土结构被破坏，可能形成所谓“橡皮土”，不能达到密实的效果。这样就无法理解在强夯时会立即引起很大沉降的机理。l强夯加固细粒饱和土为动力固结动力固结机理，即强大的冲击波破坏土的结构，使土体局部液化并产生许多裂隙，作为孔隙水的排水通道，加速土体固结，土体触变，强度逐步恢复。l强夯软粘性土时，土体中强大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构

6、，同时使土体中出现超孔隙水压力（此时大于颗粒间的接触压力），使土体局部发生液化并产生许多裂隙，形成排水通道。土的渗透性骤增，孔隙水得以顺利排出。待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度逐步恢复，强度得以提高。夯坑周围产生辐射向垂直裂隙根据强夯法的实践，归纳饱和土是可压缩的新机理有四点：1）饱和土的压缩性；2）产生液化；3）渗透性变化；4）触变恢复夯击一遍的情况 夯击三遍的情况 地基压密固结模式图青岛港青岛港8号码头强夯工程号码头强夯工程3 动力置换 l强夯加固淤泥为动力置换机理，即强夯将碎石整 体挤入淤泥或间隔夯入淤泥。l将碎石整体挤入淤泥成整体置换，其作用机理类似于换土垫层。将

7、碎石间隔夯入淤泥成桩式碎石墩其机理主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用。动力置换类型动力置换类型 整式置换整式置换桩式置换桩式置换动力置换的应用范围动力置换的应用范围桩式碎石墩动力置换的应用范围动力置换的应用范围动力置换桩式置换桩式置换动力置换整式置换四 设计计算强夯法虽然在实践中已被证实是一种较好的地基处理方法，但到目前为止，还没有一套成熟完善的理论和设计计算方法。有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。有效加固深度一般可理解为：经强夯加固后，该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。确定强夯处理有效加固深度，强

8、夯的功能有关。可用下列公式估算MhH H有效加固深度(m) ；系数； M夯锤重(t) h落距(m) ；1. 有效加固深度和锤重与落距有效加固深度和锤重与落距根据工程的规模与特点，根据工程的规模与特点，结合地基土层情况，结合地基土层情况，据此选择锤重与落距。据此选择锤重与落距。l实际上影响有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距外，还有地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位等。因此，强夯的有效加固深度应根据现场试夯现场试夯或当地经验确定。l在缺少经验或试验资料时，可按建筑地基处理技术规范中的表预估。l按公式与表初步确定强夯的有效加固深度与夯击功能的关系，选用强夯的锤重与落距，再以进行现场

9、试夯为准。 2. 最佳夯击能最佳夯击能 在夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力这样的夯击能称为最佳夯击能。 l最佳夯击能的确定方法：试夯时绘制孔隙水压力增量与夯击击数(夯击能)的关系曲线来确定最佳夯击能。当孔隙水压力增量随着夯击击数(夯击能)增加而逐渐趋于恒定时，可认为该种土所能接受的能量已达到饱和状态，此能量即为最佳夯击能。3. 夯击点布置及间距夯击点布置及间距 （1）夯击点布置）夯击点布置 l对某些基础面积较大的建筑物和构筑物，可按等边三角对某些基础面积较大的建筑物和构筑物，可按等边三角形或正方形布置夯击点。形或正方形布置夯击点。l对办公楼和住宅建筑等，可根据承重墙位置布置

10、夯点。对办公楼和住宅建筑等，可根据承重墙位置布置夯点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。l由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于建筑物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。一般每边超出基础外源的宽度宜为设计处理深基础范围。一般每边超出基础外源的宽度宜为设计处理深度的度的1223，并不宜小于，并不宜小于3米。米。（2）夯击点间距）夯击点间距 夯距通常为515m 如果夯距太近，相邻夯击点的加固效应将在浅处如果夯距太近，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层，则将影响夯击能向深部传递。叠加而形成硬层，则将影响夯击能向深部传递。夯击黏性土时，一

11、般在夯坑周围会产生辐射向裂夯击黏性土时，一般在夯坑周围会产生辐射向裂隙，这些裂隙是动力固结的主要因素。如夯距太隙，这些裂隙是动力固结的主要因素。如夯距太小时，会使产生的裂隙重新又被闭合。小时，会使产生的裂隙重新又被闭合。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。遍夯击点间距宜适当增大。下图下图a为正确布置，为正确布置，b图为不正确的布置。图为不正确的布置。美国加州某工程夯点布置（正方形）（正方形布置）（正方形布置）（3） 夯击击数与遍数夯击击数与遍数 夯点的夯击击数，应按现场试夯现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同

12、时满足下列条件： 1)最后两击的夯沉量不大干50mm； 2)夯坑周围地面不应发生过大隆起； 3)不因夯坑过深而发生起锤困难。一般为410击。 夯击遍数：夯击遍数： 遍数一般23遍：第一遍夯击点的间距要大，这样才能使夯击能量传递到深处。下一遍夯击点往往布置在上一遍夯点的中间。最后一遍是以低能量“搭夯”即锤印彼此搭接，用以确保松动的表层土的均匀性和较高的密实度，俗称“搭夯” （或称满夯）。4. 4. 垫层铺设垫层铺设 l强夯前要求对拟加固的场地，必需具有一层 稍硬的表层，使其能支承起重设备，并便于对 所施工的“夯击能”得以扩散。l对场地地下水位在2米深度以下的砂砾石层， 可直接实施强夯，无需铺设垫

13、层。l对地下水位较高的饱和黏性土与易液化流动 的饱和砂土，都需铺设砂砂粒或碎石层才能进 行强夯，否则土体会发生流动。l垫层厚度一般为0.52.0m。铺设的垫层不能 含有粘土。l对于需要分两遍或多遍夯击的工程，两遍夯击 间应有一定的时间间隔。各遍间的间歇时间取 决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。1.砂土连续：对砂性土，孔隙水压力在夯完后消散时间只有24min，亦即可连续夯击。2.粘性土24周：对黏性土，由于孔隙水压力消散较慢（渗透性小），故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应叠加，孔隙水压力的消散一般为24周。目前国内有的工程对黏性土地基的现场埋设了袋装砂井，以便加速孔隙水压力的消散，缩

14、短间歇时间。5. 5. 间歇时间间歇时间 6 效果检验 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。其间隔时间对碎石土和砂土地基可取l2周：对粉土和粘性土地基可取34周。室内试验 十字板试验 动力触探试验 静力触探试验 旁压试验 载荷试验 波速试验 旁压试验 五五.强夯法适用范围强夯法适用范围1.适用的地基土质： 强夯法大多数工程应用动力密实机理动力密实机理，最适用于孔隙大而疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾，也适用于低饱和度的粉土、黏性土、湿陷性黄土和素填土。l 对高饱和度的粉土与黏性土地基，尤其对软粘土地基，采用动力固结机理，动力固结机理，强夯法要慎重。例如，北京一所大学修建运动场看

15、台，地基中素填土与粉土承载力100、120KPa，采用强夯加固（锤重12t，落距17m）后，承载力提高为130KPa，不满足强度要求，又打钢筋混凝土桩。因强夯后地表坚硬，预制桩打不下去，被迫采用先钻孔，将预制桩放入钻孔再打桩的办法，这样即浪费大量资金，又耽误工期。与此相反，位于滨海的烟台大学筹建5层教师住宅8栋。地基中存在一层淤泥质土，标准贯入试验锤击数为N1.6，其中两次为零击，此地基明显比上述运动看台地基软弱得多，按常规必须采用桩基础。但因打桩费用高，需寻求即安全又经济的新方案。该场地土质：表层中密粉土，厚1.6m；第层为松散细砂，层厚1.6m；第层即淤泥质土，不仅软弱，且厚达2.6m，不

16、妥善处理，必为事故的隐患；第、层分别为密实卵石和基岩。同时该大学附近开山扩建公路，有大量碎石废渣。根据上述情况，决定采用强夯法加固地基方案。先在场地上铺1m厚碎石，强夯夯击将碎石挤入地基形成深坑，再用碎石或中粗砂把坑填平，多次夯击，切断淤泥质土，形成砂石墩，获得成功。接着又用强夯法处理烟台大学两层教工食堂和两层库房均成功。三项工程节约资金在当年二十多万（1990年）。这是我国较早的强夯置换工程之一。强夯动力置换切断淤泥质土强夯的冲击能对邻近建筑物的影响？2.强夯振动影响范围 强夯强大的冲击能产生的强烈振动，是否对邻近建筑物造成危害？目前结论为：一般距夯点30m以外为相对安全区；15m以内为明显

17、振动区，若必须在邻近建筑物处强夯时，可以采取防振措施。如上述烟台大学教工食堂与已建成使用的二层学生食堂净距仅67m，采用了挖隔振沟的办法，使相邻建筑安然无恙。六、强夯法加固地基的效果六、强夯法加固地基的效果可产生以下几种优良效果：可产生以下几种优良效果：1.提高地基承载力可达提高地基承载力可达15倍，地基承载力特征值为倍，地基承载力特征值为180250KPa。2.深层地基加固：国内有效加固深度一般为深层地基加固：国内有效加固深度一般为510m；高能；高能量强夯可超过量强夯可超过10m。3.消除液化：饱和粉细砂为可液化土，经强夯后可以消除液消除液化：饱和粉细砂为可液化土，经强夯后可以消除液化。如位于北京市大兴县的北京剪板厂与北京面粉厂地基化。如位于北京市大兴县的北京剪板厂与北京面粉厂地基为饱和粉砂，强夯加固后已消除液化。为饱和粉砂，强夯加固后已消除液化。4.消除湿陷性：山西化肥厂地基为自重湿陷性黄土，采用锤消除湿陷性：山西化肥厂地基为自重湿陷性黄土，采用锤重重25t、落距、落距25m夯击加固后，消除黄土湿陷性深度达夯