PPT邯长高速公路软土地基处理之强夯法施工（动力固结法）

软土地基处理理—动力固结法强夯法一、工程案例例1．工程背景邯长公路更乐乐至冀晋界段段高速公路,全长13.09km，其中路线线穿越区有7km为黄土状亚砂砂土,其分布较广,但不连续,具有垂直节理理、大孔隙特特征,并且具有一定定程度的湿陷性,设计中采用强夯法对该段湿陷性性黄土进行处处理。夯点布置图强夯法施工设设计图纸强夯处理施工工现场强夯处理施工工现场讨论问题1：强夯法的施施工工艺流程程平整场地布置夯点机械就位夯锤起吊至预定高度夯锤自由下落按设计要求重复夯击低能量满夯表层松土3．强夯施工步步骤1)清理并平整施施工场地;2)标出第一遍夯夯点位置,并测量场地高高程;3)起重机就位,使夯锤对准夯夯点位置;4)测量夯前锤顶顶高程;5)将夯锤起吊到到预定高度,待夯锤脱钩自自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程程,若发现因坑底底倾斜而造成成夯锤歪斜时时,应及时将坑底底整平;3．强夯施工步步骤6)重复步骤5),按设计规定的的夯击次数及及控制标准,完成一个夯点点的夯击;7)重复步骤3)～6),完成第一遍全全部夯点的夯夯击;8)用推土机将夯夯坑填平,并测量场地高高程;9)在规定的间隔隔时间后,按上述步骤逐逐次完成全部部夯击遍数,最后用低能量量满夯,将场地表层松松土夯实,并测量夯后场场地高程。夯击工艺要求求夯点：采用正方形形布置,夯点间距为4.5m;锤重：200kN，夯锤底面积积为4㎡(锤的底面宜对对称设置若干干个与其顶面面贯通的排气气孔,孔径可取25～30㎝;落距：15m,能级为3000kN·m,夯击2遍,两遍点夯的间间歇时间不少少于21d；夯击击数：以最后两击沉沉降量不大于于5㎝为准,然后满夯;点夯与满夯间间歇时间不少少于15d,满夯：锤印搭接1/2,夯击能采用1000kN·m,满夯击次为最最后一击夯沉沉量小于5㎝。2．强夯试验鉴于目前国内内外尚未形成成一套确定强强夯参数的理理论和计算方方法,在大面积强夯夯施工前,应先根据设计计单位提供的的施工参数及及类似工程的的施工经验,在夯区范围内内选点试夯,以确定合理的的强夯参数及施工工艺,确保处理效果果。问题：强夯参参数都有什么么？强夯参数包括括锤重、落距距、加固深度度、夯点布置置、加固范围围、最佳夯击击能、夯击遍遍数及间歇时时间、垫层厚厚度及材料等等。强夯的基本参参数–有效加固深度度强夯加固地基基的有效深度度:是指经过强夯夯处理后,地基土体强度度提高,压缩性降低,其加固效果均均达到或超过过进行加固所所要求的最低低值的土层深度范围围。由于强夯处理理效果受多种种因素影响,即一方面受夯夯击能、夯点点间距、夯击击次数、锤底底形状、施工工工艺等的影影响;另一方面受需需处理地层的的原始结构、、均匀性及地地下水位等的的影响。因此,确定强夯处理理的有效深度度应根据地质质勘察情况、、当地经验及及试验夯区来来确定。强夯的基本参参数–单击夯击能强夯法的有效效加固深度与与单击夯击能具有一定的相相关性，并且且与土质有一定的关系系。可以利用用有效加固深深度和土质情情况来确定单单击夯击能。。4.施工方法及控控制4.1夯点布置点夯分两遍完完成,隔点不隔行;满夯分两遍完完成,先夯间满夯,再普夯。4.2夯击间歇时间间控制控制间歇时间间,两遍点夯的间歇时间不少于20d,以超孔隙水压力力消散大于70%以上控制;点夯与满夯间间歇时间不少少于15d,以超孔隙水压压力消散大于50%控制。4.施工方法及控控制4.3最佳夯击能控控制根据动力固结结理论,当地基中产生生的孔隙水压压力达到土的的覆盖压力时时的击实能称称为最佳击实实能,在此能量时地地基能被击实实到最佳效果果。挖方段:采用夯点击数数为6击和最后两击夯沉沉量平均值不不超过5㎝做为双重控制制标准。填方段:夯点击数为12击,最后两击的夯夯沉量平均值值不超过5㎝做为双重控制制标准。最大夯击数定定为20击。夯击遍数采采用三遍法,第一、二遍为为主夯点,采用隔点跳打打,主夯点完工后后,整平场地,第三遍为夯点点搭接(一夯压半夯)的满夯,以加固地表松松动层。4.施工方法及控控制4.3最佳夯击能控控制最佳夯击能可可采用单点夯沉量与夯击次数关系系曲线来确定,且满足最后两击平均均夯沉量≯5cm,夯坑周围地面面不发生过大大隆起及不因夯坑过深深而发生起锤锤困难。4.4可以止夯的条条件条件1:同一夯位最后后两击的平均均夯沉量＜5㎝;单点夯击次数数≮4击。条件2:单位面积累计计夯击能＞2000kN·m;夯坑深度＞120㎝。3.施工方法及控控制4.5强夯质量控制制满夯结结束7d后对强强夯处处理地地基取取样进进行湿陷性性系数数、干密度度、承载力力等项目目的检检测。。强夯夯施工工段检检测频频率500m钻探一一处,每隔1m的深度度范围围取样样,检测标标准如如下:(1)湿陷性性系数数:每处的的平均均值最大值值不超超过0.015。(2)干密度度:强夯的的平均均值,最小值值不小小于5．强夯夯试验验检测测强夯检检测：夯前、、夯中中、夯夯后检检测5.1夯前检检测1)开夯前前应检检查夯锤重重和落距,以确保保单击击夯击击能量量符合合设计计要求求;2)检测场场地平平整情情况;3)对夯击击处理理范围围内的的地基基原状状土取取样,分别进进行物理力力学性性能的分析析。各需要要检测测哪些些内容容5．强夯夯试验验检测测－夯中检检测1)夯锤的的落距不得小小于设设计落落距;2)在每遍遍夯击击前,复核夯夯点放放线,夯锤的的落点点误差差不得得大于于15㎝㎝,夯完后后检查查夯坑坑位置置,发现偏偏差或或漏夯夯应及及时纠纠正;3)控制单单位时时间内内的夯夯击处处理面面积;4)按设计计要求求检查查每个个夯点点的夯击次次数和每击击的夯沉量量;5)控制夯夯击遍遍数间间的间隔时时间;6)夯击过过程中中的异常现现象,如夯坑坑周围围出现现隆起起,夯沉量量异常常等情情况;7)详细记记录各各项参参数及及施工工情况况,不符合合设计计要求求时应应补夯夯或采采取其其他有有效措措施。。5．强夯夯试验验检测测－夯后检检测1)夯后应应检测测夯坑坑深度度、夯夯点间间距及及处理理宽度度,合格后后方可可填平平;2)满夯后后,对场地地进行行平整和和压实实,测量高高程,填写地地面标标高变变化;3)满夯结结束7d后,在夯击击处理理范围围内每每隔1m的深度度范围围取样样,分别进进行物理力力学性性能的分析析;碎石土土和砂砂土地地基,间隔时时间取取1～2周;低饱和和度的的粉土土和粘粘性土土、湿湿陷性性黄土土地基基可取取2～4周;4)宜根据据土性性选用用原位测测试和室内土土工试试验,对地基基进行行检测测5)质量检检验的的数量量,应根据据地基基处理理的面面积确确定,其检验验点数数量不不应小小于3处/1000m3,检验深深度应应不小小于设设计处处理的的深度度。6.强夯施施工应应注意意的事事项1)强夯施施工前前,应查明明场地地范围围内的的地下下构筑筑物和和各种种地下下管线线的位位置及及标高高等,并采取取必要要的措措施,以免因因强夯夯施工工而造造成损损坏。。2)当强夯夯施工工所产产生的的振动动,对邻近近建筑筑物或或设备备产生生有害害的影影响时时,应采取取防振或或隔振振措施施。3).强夯施施工宜宜采用用带有有自动动脱钩钩装置置的履履带式式起重重机或或其他他专用用设备备,采用履履带式式起重重机时时,可在臂臂杆端端部设设置辅助门架架,或采取其其他安全全措施,防止落锤锤时机架架倾覆;强夯施工工前,组装起吊吊设备及及辅助门门式框架架时,应特别注注意起立立机器的的自身稳稳定性,当辅助门门式框架架过重时时(如大于3000kN··m的能量时时),这一问题题尤为重重要。6.强夯施工工应注意意的事项项4)斜坡段路路堤基底底的横向向或纵向向坡度大大于1:5的陡坡段段,须先把斜斜坡推出出处理范范围外,开挖出满满足机械械作业要要求的台台阶后,再进行夯夯击。5)当原地面面表层较较湿或含含水量较较大时,在夯击前前应在该该段铺垫垫10㎝～20cm厚的碎石石,然后进行行夯击。。夯击时时如表土土过干(尤其满夯夯时)则应采取取加水等等相应措措施,增加含水水量。6)夯锤上的的通气孔孔如遇堵堵塞,应立即开开通。7)冬季施工工时,当冻土层层厚度＜＜0.5m时,应在原夯夯击数上上加夯2～3击,当冻层厚厚度＞0.5m时,则不宜施施工。8）强夯时时有土块块、石子子等飞击击,现场人员员必须戴戴安全帽帽。强夯法知知识点构构成强夯法定义加固机理理强夯参数数施工准备备施工工艺艺质量检验验工程案例例竣工资料料8.1强夯定义义和强夯夯施工参参数定义：强夯法法(动力固结结法)就是用起起重机将将一个很很重的锤锤(6～40t,最大200t)起吊到十十几米,甚至几十十米高处处（8～25m）,利用自动动脱钩法法,使锤自由由落下,从而对地地基土施施加强大大的冲击击力，在在地基中中形成冲击波和和动应力力，使地基基土压密和振振密，达到对对软土地地基进行行加固的的目的。。2.强夯法加加固机理理利用重锤锤高落距距产生的的高夯击击能给地地基一冲冲击力,并在地基基中产生生冲击波,在冲击力力作用下下,夯锤对上上部土体体进行冲冲切,土体结构构破坏,形成夯坑坑,并对周围围土进行行动力挤挤压。同时,巨大的能能量瞬间间释放产产生的压缩波使土体孔孔隙水压压力急剧剧增大,土体局部部液化,其强度锐锐减,在剪切波波作用下下使土体体的原有有结构解解体,待波消失失后,土粒落到到一个新新的较稳稳定的位位置,同时一部部分水排排走,从而使土土体迅速速固结,降低了土土体的压压缩性,提高了地地基的承承载力。。强夯法加加固机理理分类饱和土非饱和土土砂性土、、回填土土泥、泥炭炭土强夯置换换表层砂垫垫层碎石桩抛块石与与强夯相相结合2.1饱和土加加固机理理饱和土强强夯土体压缩缩（气体和和水排出出）液化（孔隙水水压力变变化）渗透性变变化（裂隙形形成排水水通道））触变性（水的变变化）土体压缩缩（气体和和水排出出）饱和土夯夯击中1遍饱和土夯夯击中3遍2.2非饱和土土加固机机理强夯加固固模式图图2.2非饱和土土加固机机理非饱和土土强夯被动破坏坏区（C区）主压实区区(A区)次压实区区(B区)振动影响响区（D区）土体压缩缩（气体和和水排出出）2.3砂性土和和低含水水量回填填土加固固机理土体在夯夯击时,受到很大大的冲击击波作用用,在这种冲冲击波作作用下,锤底瞬间间产生一一个巨大大的压应应力使土体沉降降且随深深度略有有扩散加加密。土体夯夯击时侧侧向变形形较小,即夯击时时,锤底土瞬瞬间由静静态突然然下沉,和周围土土体产生生相对剪剪切变形形,此时周围围土体还还没来得得及变形形,冲击过程程已经完完毕。2.4泥、泥炭炭土加固固机理一般认为为泥或泥泥炭土结结构破坏坏后,土体强度度恢复较较慢。由由于土体体的渗透透系数小小,超孔隙水水压极难难消散,故不易采采用强夯夯法。但是泥泥炭土经经过能量量冲击后后上面粉粉质土或或垫层与与下面泥泥炭粘土土会发生生机械混合合,强度也会会有较大大的提高高。其原理就就是在较较软弱的的土层内内通过强强夯拌和和掺入颗颗粒较粗粗的土料料,使土体刚刚度加大大,强度提高高。2.5强夯置换换的加固固机理利用强夯夯的冲击击力,强行将砂砂、碎石石、石块块等挤填填到饱和和软土层层中,置换原饱饱和软土土,形成桩柱柱或密实实砂、石石层,与此同时时,该密实砂砂、石层层还可作作为下卧卧软弱土土的良好好排水通通道,加速下卧卧层软土土的排水水固结从从而使地地基承载载力提高高,沉降减少少。2.5.1强夯置换换的分类类(1)地基表层层具有适适当厚度度的砂垫垫层,下卧层为为高压缩缩性的淤淤泥质软软土时,通过强夯夯将表层层砂挤入入软土中中,形成一根根根置换换砂桩,(2)软土地基基表面堆堆填一定定厚度的的碎石料料,利用夯锤锤冲击成成孔,再次回填填碎石料料,夯实成碎碎石桩。。(3)在厚3～5m的淤泥质质软土层层上面抛填石块块,利用抛石石自重和和夯锤的的冲击力力使石块块座到硬硬土层上上,淤泥大部部分被挤挤走,少量留在在石缝中中,形成强夯夯置换的的块石层层。3.强夯参数数强夯参数有效加固深度单击夯击能最佳夯击能夯点布置夯点间距夯击次数夯击遍数夯击范围间歇时间起夯面垫层3.1有效加固固深度有效加固固深度：：指经强夯夯加固后后,强度提高高，压缩缩模量增增大，其其加固效效果显著著的土层层范围。。有效加固固深度可可采用Menard提出公式式进行计计算：式中：H——加固影响响深度(m)M——锤重(kN)h——落距(m)3.2单击夯击击能单击夯击击能：锤锤重和落落距的乘乘积。单击夯夯击能一一般根据据加固土土层的厚厚度、地地基状况况和土质质成分由由下式综综合确定定：或我国所用用的锤重重一般为为10～25t，个别可可达40t,落距为8～25m。3.3最佳夯击击能最佳夯击击能,从理论上上讲就是是能使地地基中出出现的孔孔隙水压压力达到到土的覆覆盖压力力时的夯夯击能。。粘性土地地基,由于孔隙隙水压力力的消散散慢,随着夯击击能的增增加,孔隙水压压力可以以叠加,因而可根根据有效效加固深深度孔隙隙水压力力的叠加加来选定定最佳夯夯击能。。砂性土地地基,由于孔隙隙水压力力的增加加和消散散过程快快,孔隙水压压力不能能随夯击击能的增增加而叠叠加,当孔隙水水压力增增量随夯夯击次数数的增加加趋于稳稳定时,可认为砂砂土能够够接受的的能量已已达到饱饱和状态态。可用有效效压缩率率与夯击击能的关关系曲线线来确定定最佳夯夯击能。。3.4夯点布置置正方形插插档法：：大面积强强夯或饱饱和粘性性土点线插档档法：条形基础础普夯法：：砂性土、、含水量量较低的的回填土土或抛石石挤淤加加强夯点夯：柱基底加加固二次夯击击：加固深度度较大，，能量量受限或或垫层较较厚的情情况夯点布置置示意图图正方形插档法点线插档法普夯法点夯法二次夯3.5夯点间距距细粒土：：夯击点间间距不宜宜过小,一般第一一遍夯击击点间距距宜选5～9m。土层较薄薄的砂土土或回填填土：第一遍夯夯击点间间距最大大,以后各遍遍夯击点点间距与与第一遍遍相同,也可适当当减少3.6夯击次数数常以夯坑坑的压缩缩量最大大,夯坑周围围隆起量量最小为为确定夯夯击次数数的原则则。一般般每点夯夯击5～15击:1)最后两击击的平均均沉降量量不大于于50mm,当单击夯夯击能较较大时,不大于100mm；或2)夯坑周围围地面不不应发生生过大的的隆起,土体隆起起高度:≤10cm。3)不因夯坑坑过深发发生起锤锤困难。。3.7夯击遍数数土体压缩缩层越厚厚,土质颗粒粒越细,同时含水水量较高高,需要的夯夯击遍数数越多1)理论公式式法2)根据设计计要求夯夯到标高高为止ΣSi1=(0.6～0.8)S∞3.8夯击范围围强夯处理理的范围围应大于于建筑物物基础的的范围。。一般夯击击范围为为：夯击范围围=(B+h)×(L+h)式中：h为加固深深度,B、L分别为加加固区的的宽和长长。3.9间歇时间间两遍夯击击之间应应有一定定的间歇歇时间,以利于强强夯时土土中超孔孔隙水压压力的消消散。土土中超孔孔隙水压压力的消消散率与与土的类类别、夯夯点间距距等因素素有关。。砂性土：渗透系系数大,在数分钟钟和2～3