3.强夯法和强夯置换法

1、中国地基处理技术 Ground Improvement Technology in China强夯法和强夯置换法 概述 强夯是法国Menard技术公司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5008000kNm。在地基土中所出现的冲击波和动应力，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、消除湿陷性黄土的湿陷性等。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。 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。 强夯置换法适用

2、于高饱和度的粉土与软塑一流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。 优点：施工简单、加固效果好、使用经济。概述 加固机理 强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。 动力密实 动力固结 动力置换 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。非饱和土的夯实过程，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。 加固机理 动力固结 巨大的冲击能量在土中产生很大的

3、应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。加固机理 饱和土的压缩性 产生液化 渗透性变化 触变恢复Menard根据强夯法的实践，首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱和土是可压缩的新机理。归纳成四点：夯击一遍的情况 夯击三遍的情况 加固机理 加固机理 Menard对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。 静力固结理论模型 动力固结理论模型 加固机理 静力固结和动力固结理论对比 静力固结理论 动力固结理论 不可压缩的液体固结时液体排出所

4、通过的小孔，其孔径是不变的弹簧刚度是常数活塞无摩阻力 含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的弹簧刚度为变数活塞有摩阻力 动力置换加固机理 整式置换桩式置换采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层 通过强夯将碎石填筑土体中 ，其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩 设计计算 1. 有效加固深度一般可按下列公式估算有效加固深度： 有效加固深度(m)； 夯锤重(t)；落距(m)； 系数，须根据所处理地基土的性质而定， 对软土可取0.5，对黄土可取0.340.5。设计计算 强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少经验或试验资料时，建筑地基处理技术规

5、范(JGJ79-2002)建议可按下表预估。 单击夯击能(kNm) 碎石土、砂土等粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性黄土等细颗粒土1000200030004000500060008000 5.06.06.07.07.08.08.09.09.09.59.510.010.010.5 4.05.05.06.06.07.07.08.08.08.58.59.09.09.5 注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起 2. 夯锤和落距设计计算 单击夯击能=M*h总夯击能=N*M*h单位夯击能=N*M*h/A 强夯和强夯置换的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并可通过试验

6、确定。 强夯置换单击夯击能在可行性研究或初步设计时可按图中的实线(平均值)与虚线(下限)所代表的公式估计： 设计计算 较适宜的夯击能 夯击能最低值 置换墩深度(m) 设计计算 3. 最佳夯击能在最佳夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力。 粘性土根据孔隙水压力的叠加值来确定 砂性土可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 设计计算 4. 夯击点布置与间距夯击点布置 强夯夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。 夯击点布置时应考虑施工时吊机的行走通道。 强夯置换墩位布置宜采用等边三角形或正方形。 对独立基础或条形基础可根据基础形状 与

7、宽度相应布置。 强夯和强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/22/3，并不宜小于3m。 设计计算 夯击点间距强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小。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。一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。设计计算 5. 夯击击数与遍数 强夯夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯

8、沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件： (1) 最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能量小于4000 kNm时为50mm；当夯击能为40006000 kNm时为100mm；当夯击能大于6000 kNm时为200mm；(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。 设计计算 强夯置换夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件： (1) 墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长； (2) 累计夯沉量为设计墩长的1.52.0倍； (3) 最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。 夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土

9、，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。设计计算 强夯夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件： (1) 最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能量小于4000 kNm时为50mm；当夯击能为40006000 kNm时为100mm；当夯击能大于6000 kNm时为200mm；(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。 5. 夯击击数与遍数设计计算 对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易

10、液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。 6. 垫层铺设设计计算 7. 间歇时间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 砂性土 消散快 间歇时间短 连续夯粘性土 消散慢 间歇时间长 设置袋 装砂井 加速消散 设计计算 8. 现场测试设计测试工作一般有以下几个方面内容： 地面及深层变形 孔隙水压力 侧向挤压力 振动加速度施工机械 我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工条件，所以只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩的装置，如下图，使锤形成自由落体。 1-吊钩 2-锁卡焊合件 3、6-螺栓 4-开口销 5-架板 7-垫圈 8-止动板 9-销轴 10-螺母 11-鼓形轮 12-护板质量检验 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，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取714d；对粉土和粘性土地基可取1428d。强夯置换地基的间隔时间可取28d。 强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验；强夯置换后的地基，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。质量检验 竣工