软基处理方法——强夯法

1、强夯技术Dynamic Compaction地基处理地基处理概概 述述加固机理加固机理设计与计算设计与计算施工工艺施工工艺加固效果检验加固效果检验工程实例工程实例目目 录录反复将很重的锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击反复将很重的锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地和振动能量，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地基性能。夯锤重基性能。夯锤重10t40t，提升高度，提升高度10m30m。强夯法强夯法概概 述述q强夯是法国强夯是法国Menard技术公司于技术公司于1969年首创的一种地基加固方法年首创的一种地基加固方法q一般通过一般

2、通过830t的重锤的重锤(最重可达最重可达200t)和和820m的落距的落距(最高可达最高可达40m)，对地基土施加很大的冲击能，一般能对地基土施加很大的冲击能，一般能量为量为5008000kN.m。q在地基土中所出现的在地基土中所出现的冲击波和动应冲击波和动应力力，可提高地基土的强度、降低土的，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。除湿陷性黄土的湿陷性等。q夯击能还可提高土层的均匀程度，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。减少将来可能出现的差异沉降。概概 述述夯夯坑坑nThe Nice Air

3、port我国我国1975年开始介绍和引进，年开始介绍和引进，1978年底工程试用。年底工程试用。著名工程实例：著名工程实例：（1）北京乙烯工程）北京乙烯工程消除液化，提高承载力处理面积消除液化，提高承载力处理面积23万万m2，深度，深度8m。比挤密碎石桩加固方案和直接采用灌注桩。比挤密碎石桩加固方案和直接采用灌注桩方案节省工程投资方案节省工程投资3800万元，缩短施工周期约万元，缩短施工周期约3个月。个月。（2）茂名乙烯工程）茂名乙烯工程加固砾质粘性土回填地基处理面积加固砾质粘性土回填地基处理面积60万万m2，深度，深度5.7m。比直接采用灌注桩方案或挤密碎石桩。比直接采用灌注桩方案或挤密碎石

4、桩方案节约数千万元投资，大大缩短了施工周期。方案节约数千万元投资，大大缩短了施工周期。（3）贵阳龙洞堡国际机场）贵阳龙洞堡国际机场回填地基处理面积回填地基处理面积12万万m2，深度深度54m。概概 述述青岛港青岛港8号码头强夯挤淤工程号码头强夯挤淤工程青岛港青岛港8号码头强夯工程号码头强夯工程青岛港青岛港8号码头强夯工程号码头强夯工程肇庆肇庆花都花都博罗输变电工程花都站土石方强夯施工博罗输变电工程花都站土石方强夯施工q强夯法适用范围与特点强夯法适用范围与特点适用的地基土：适用的地基土：碎石土、砂土、粉土、粘性土、素填土、黄土、建筑生活碎石土、砂土、粉土、粘性土、素填土、黄土、建筑生活垃圾或工业

5、废料组成的杂填土地基。垃圾或工业废料组成的杂填土地基。还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。适用的工程范围适用的工程范围：各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、铁路和公路路基和码头堆场等。铁路和公路路基和码头堆场等。概概 述述特点：特点：适用各类土层；适用各类土层；应用范围广泛；应用范围广泛；加固效果显著：明显提高地基承载力、压缩模量，加固效果显著：明显提高地基承载力、压缩模量，消除湿陷性、膨胀性，防治振动液化。消除湿陷性、膨胀性，防治振动液化。有效加固深度大，多层可达有效加固深度大

6、，多层可达2454m；施工机具简单；施工机具简单；节省材料；节省材料；节省工程造价；节省工程造价；施工快捷。施工快捷。概概 述述q强夯法发展动态强夯法发展动态（1 1）大能量强夯技术）大能量强夯技术（2 2）饱和软土复合地基的强夯技术）饱和软土复合地基的强夯技术挤密碎石桩加强夯挤密碎石桩加强夯砂桩加强夯砂桩加强夯真空真空/ /堆载预压加强夯堆载预压加强夯概概 述述强夯与强夯置换强夯与强夯置换概概 述述nDynamic Consolidation to create “compacted sand raft”to allow slab-on-grade and for infrastructur

7、enDynamic Replacement sand columns to support columnloads; increase bearing capacity and reduce settlement动力密实的应用范围水下地基加固水下地基加固概概 述述加固机理加固机理设计与计算设计与计算施工工艺施工工艺加固效果检验加固效果检验工程实例工程实例目目 录录q强夯法加固地基有三种不同的加固机理：强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实动力密实动力固结动力固结动力置换动力置换q取决于地基土的类别和强夯施工工艺。取决于地基土的类别和强夯施工工艺。加固机理加固机理 非饱和土的夯实过程，就是

8、土中的气相非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气空气)被挤出被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。 动力密实动力密实加固机理加固机理采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密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，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。土体变得密实，从而提高地基土强度。 动力固结动力固结 Menard根据强夯法的实践，对传统的固结理论提出了不同根据强夯法的实践，对传统的固结理论提出了不同看法，看法，认

9、为饱和土是可压缩的新机理认为饱和土是可压缩的新机理。静力固结理论与动力固结理论的模型比较a）静力固结理论模型；b）动力固结理论的模型加固机理加固机理动力固结动力固结 加固机理加固机理由于土体产生裂隙或趋于液化，引起渗透性增大。由于土体产生裂隙或趋于液化，引起渗透性增大。动力固结动力固结 加固机理加固机理加固机理加固机理Vibration resource Rayleigh waveShear waveShear windowCompression waveHorizontal branchVertical branch（2 2）加固饱和土）加固饱和土q强夯过程中，土体有效应力的变化十分显著，且

10、主要为强夯过程中，土体有效应力的变化十分显著，且主要为垂直应力的变化。垂直应力的变化。q由于垂直向总应力保持不变，超孔隙水压力逐渐增长且由于垂直向总应力保持不变，超孔隙水压力逐渐增长且不能迅速消散，则有效应力减小。水平拉应力使土体产生不能迅速消散，则有效应力减小。水平拉应力使土体产生一系列的竖向裂缝，使孔隙水从裂缝中排出，从而加速土一系列的竖向裂缝，使孔隙水从裂缝中排出，从而加速土体的固结。体的固结。q饱和细颗粒土经强夯后，在夯坑周围会出现径向或环向饱和细颗粒土经强夯后，在夯坑周围会出现径向或环向裂缝，孔隙水从这些裂缝中冒出。裂缝，孔隙水从这些裂缝中冒出。动力固结动力固结 加固机理加固机理（2

11、 2）加固饱和土）加固饱和土q在强夯能量作用下，饱和土气体体积首先被压缩，孔隙水在强夯能量作用下，饱和土气体体积首先被压缩，孔隙水排出，超孔隙水压力减少，在强夯瞬间，会产生有效的压缩排出，超孔隙水压力减少，在强夯瞬间，会产生有效的压缩沉降。沉降。q当夯击反复进行时，土颗粒相互靠拢，土颗粒表面的薄膜当夯击反复进行时，土颗粒相互靠拢，土颗粒表面的薄膜水受到挤压，部分薄膜水因物理水受到挤压，部分薄膜水因物理化学吸附作用使土颗粒相化学吸附作用使土颗粒相互联系，由此产生多余的水变为自由水流向土颗粒之间，形互联系，由此产生多余的水变为自由水流向土颗粒之间，形成一定孔隙水后从地表逸出。成一定孔隙水后从地表逸

12、出。q由于薄膜水减薄，土颗粒发生相对位移，进一步挤密，由由于薄膜水减薄，土颗粒发生相对位移，进一步挤密，由紊乱状态进入稳定状态，孔隙大小亦达到比较均匀状态，超紊乱状态进入稳定状态，孔隙大小亦达到比较均匀状态，超孔隙水压力消散，土体重新稳定，承载力提高。孔隙水压力消散，土体重新稳定，承载力提高。动力置换动力置换 Dynamic replacement加固机理加固机理动力置换类型动力置换类型 整式置换整式置换 桩式置换桩式置换加固机理加固机理桩式置换桩式置换动力置换动力置换 ALEXANDRIA CITY CENTER (Shopping center - Egypt)桩式置换动力置换动力置换 (

13、Railway track, Malaysia)整式置换整式置换动力置换的应用范围动力置换的应用范围概概 述述加固机理加固机理设计与计算设计与计算施工工艺施工工艺加固效果检验加固效果检验工程实例工程实例目目 录录设计参数主要有：设计参数主要有：q有效加固深度有效加固深度q夯击能夯击能q夯击次数夯击次数q夯击遍数夯击遍数q间歇时间间歇时间q夯击点布置夯击点布置q处理范围处理范围设计与计算设计与计算处理范围处理范围大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的设计处理深度的1/21/22/32/3，且不宜小于，且不宜小于3m3m；对于有液

14、；对于有液化势态的地层，每边超出基础外缘的宽度不宜小于设化势态的地层，每边超出基础外缘的宽度不宜小于设计处理的深度。计处理的深度。MhH H有效加固深度(m) M夯锤重(t) h落距(m) 系数 设计与计算设计与计算加固宽度计算图加固宽度计算图q单击夯击能为夯锤重单击夯击能为夯锤重M M与落距与落距h h的乘积的乘积q一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大，一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济较好。经济较好。q整个加固场地的总夯击能量整个加固场地的总夯击能量( (即锤重即锤重落距落距总夯

15、击数总夯击数) )除以加固面积称为单位夯击能。除以加固面积称为单位夯击能。设计与计算设计与计算q 在夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重在夯击能作用下，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压力这样的夯击能称为最佳夯击能最佳夯击能。 1）粘性土最佳夯击能的确定方法：孔压叠加，用有效加固深度。）粘性土最佳夯击能的确定方法：孔压叠加，用有效加固深度。2）砂性上最佳夯击能的确定方法：绘制孔隙水压力增量与夯击击数）砂性上最佳夯击能的确定方法：绘制孔隙水压力增量与夯击击数(夯击能夯击能)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的关系曲线来确定最佳夯击能。当孔隙水压

16、力增量随着夯击击数击数(夯击能夯击能)增加而逐渐趋于恒定时，可认为该种砂土所能接受的能增加而逐渐趋于恒定时，可认为该种砂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。量已达到饱和状态，此能量即为最佳夯击能。设计与计算设计与计算q夯击次数夯击次数一般通过现场单点夯试夯确定。一般通过现场单点夯试夯确定。常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为原则。常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为原则。若土渗透性差，强夯使土产生较大的侧向挤出，地面隆若土渗透性差，强夯使土产生较大的侧向挤出，地面隆起，继续夯击，不能有效夯实。起，继续夯击，不能有效夯实。q通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲

17、线确定有通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定有效夯实系数，从而得到夯击次数。效夯实系数，从而得到夯击次数。压缩体积；隆起体积；夯坑体积有效夯实系数；30330mmmVVVVVVVV设计与计算设计与计算q施工的合理夯击次数，应取单击夯沉量开始趋于稳定时的施工的合理夯击次数，应取单击夯沉量开始趋于稳定时的累计夯击次数，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收累计夯击次数，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收锤的控制夯沉量。但必须同时满足：锤的控制夯沉量。但必须同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较，当单击夯击能量较大时，应不大于大时，应

18、不大于100mm，当单击夯击能大于，当单击夯击能大于6000kNm时时不大于不大于200mm；夯坑周围地基不应发生过大的隆起；夯坑周围地基不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。q 各试夯点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移各试夯点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为最小为原则，一般为515击。击。设计与计算设计与计算强夯前做路基密度试验强夯前做路基密度试验强夯前做路基面波测试强夯前做路基面波测试强夯试验时夯锤起吊强夯试验时夯锤起吊 强夯试验时夯锤在下落过程中强夯试验时夯锤在下落过程中 强夯试验时夯锤在接触路基瞬间强夯试验时夯

19、锤在接触路基瞬间 强夯试验时夯锤在夯击路基后测量沉降变形强夯试验时夯锤在夯击路基后测量沉降变形 1#夯坑（夯锤落距夯坑（夯锤落距5米）米） 强夯试验后路基全貌强夯试验后路基全貌 夯击次数夯击次数夯击遍数夯击遍数根据地基土的性质确定根据地基土的性质确定q夯击遍数一般为夯击遍数一般为23遍，最后遍，最后遍是以低能量遍是以低能量“搭夯搭夯”即锤即锤印彼此搭接。印彼此搭接。 对于渗透性弱的细颗粒土地基，可增加夯击遍数。对于渗透性弱的细颗粒土地基，可增加夯击遍数。 垫层厚度一般为垫层厚度一般为0.52.0m。铺设的垫层不能含有粘土。铺设的垫层不能含有粘土。设计与计算设计与计算两遍夯击之间应有一定的时间间

20、隔，以利于超孔隙水两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于超孔隙水压力的消散。压力的消散。取决于超孔隙水压力的消散取决于超孔隙水压力的消散试夯试夯饱和粘性土一般饱和粘性土一般2 24 4周周砂土只需砂土只需3 34 4分钟分钟设计与计算设计与计算基础面积较大的建筑物或构筑物基础面积较大的建筑物或构筑物等边三角形或正方形等边三角形或正方形办公楼、住宅建筑办公楼、住宅建筑根据承重墙位置布置夯点，采用等根据承重墙位置布置夯点，采用等腰三角形腰三角形工业厂房工业厂房根据柱网设置夯点根据柱网设置夯点：一般取：一般取（34）D, DD, D为夯锤直径。为夯锤直径。 某仓库夯击点布置（三角形）某仓库夯击点布置

21、（三角形）T h e r m a l K - 1 2 Educational Park, Coachella Valley California (US)美国加州某工程美国加州某工程夯点布置夯点布置（正方形）（正方形）NICE AIRPORT (France)Abu Dhabi Corniche(United Arab Emirates)强夯法强夯法强夯法强夯法强夯法强夯法王曲电厂王曲电厂8000KN.M强夯强夯2榆次大乘寺榆次大乘寺2000KN.M强夯强夯概概 述述加固机理加固机理设计与计算设计与计算施工工艺施工工艺加固效果检验加固效果检验工程实例工程实例目目 录录 强夯施工结束后应间隔强夯施工结束后应间隔定时间方能对地基加固质量进行检验。其间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周：对粉土和粘性土地基可取34周。周。室内试验室内试验 十字板试验十字板试验 动力触探试验动力触探试验 静力触探试验静力触探试验 旁压试验旁压试验 载荷试验载荷试验 波速试验波速试验 旁压试验 加固效果检验加固效果检验加固效果检验加固效果检验 承载力载荷试验承载力载荷试验 压缩模量标准贯入试验