强夯工艺流程及处理效果

强夯法简介主要内容容：一、强夯夯发展史史二、适用用情况三、加固固机理四、设计计计算方方法五、施工工步骤六、质量量检验一、强夯夯发展史史强夯法即强力夯夯实法，，又称动动力固结结法。是是利用大大型履带式起起重机将8-40吨的重锤锤从6-40米高度自自由落下下，对土土进行强强力夯实实。强夯法起源于法法国，1969年首先用用于法国国戛纳附附近芒德德利厄海海边20来装八层层楼居住住建筑的的地基加加固工程程。现场地质质条件为为表层4~8m为采石场场废石废废土填海海造地，，以下的的15~20米为夹有有高压缩缩性淤泥泥透镜体体的砂质质粉土，，再下为为石灰岩岩。处理措施施：强夯，，只一遍遍（锤重重80KN，落距10m，夯击能能1200KN.m）就沉降降50cm。竣工后后，基地地压应力力300kPa，绝对沉沉降仅1cm，差异沉沉降可忽忽略不计计。强夯法是法国Menard技术公司司首创的的一种地地基加固固方法，，之后在在国外迅迅速得到到推广应应用。我我国于1978年首次由由交通部部一航局局科研所所及其协协作单位位在天津津塘沽新新港三号号公路进进行了强强夯法试试验研究究。他通通过一般般8~30t的重锤（（最重可可达200t）和8~20m的落距（（最高可可达40m），对地地基土施施加很大大的冲击击能，提提高地基基土的强强度、降降低土的的压缩性性、改善善砂土的的抗液化化条件等等。二、适用情况况三、加固机理理夯锤地面挤压土体隆起夯击能挤压周围土体结构破坏形成夯坑冲切上部土体冲击波冲击力对非饱和土地地基压密过程基本本上同实验室室中的击实实实验相同，挤挤密振密效果果明显。对饱和无粘性性土地基土体可能会产产生液化，其其压密过程同同爆破和振动动密实的过程程相同。对饱和粘性土土地基产生超孔压，，并且逐渐消消散，地基土土固结，孔隙隙比减小，强强度提高。三种加固机理动力密实加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小小土孔隙，提提高强度超孔隙水压力消散，土体固结

分为整式置换和桩式置换

加密、碎石墩置换、排水的组合

处理细颗粒饱饱和土局部产生裂缝，增加排水通道

动力固结动力置换动力密实冲击型动力荷荷载，使土体体中的孔隙减减小，土体变变得密实，从从而提高地基基土强度。非非饱和土的夯夯实过程，就就是土中的气气相被挤出的的过程，其变变形主要是由由于土颗粒的的相对位移引引起。实际工程表明明，在冲击动动能作用下，，地面会立即即产生沉降，，一般夯击一一遍后，其夯夯坑深度可达达0.6～1.0m，夯坑底部形形成一层超压压密硬壳层，，承载力可比比夯前提高2～3倍。非饱和土在中中等夯击能量量1000～2000kN·m的作用下，主主要是产生冲冲切变形，在在加固深度范范围内气相体体积大大减少少，最大可减减少60%。动力固结巨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，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。

夯击三遍的情情况从左图可以看看出，每夯击击一遍时，体体积变化有所所减少，而地地基承载力有有所增长，但但体积的变化化和承载力的的提高，并不不是遵照夯击击能的算术级级数规律增加加的。动力置换整式置换：将将碎石整体挤入淤泥中，，作用机理类类似于换土垫垫层。桩式置换：形形成桩式或墩式的碎石石墩或桩。其作用机理类类似于振冲法法等形成的碎碎石桩。经强夯加固后后，该土层强强度和变形等等指标能满足足设计要求的的土层范围。。1、有效加固深深度系数，根据地地基土性质决决定夯锤重（t）落距（m）四、设计计算算方法影响H的因素除了锤锤重和落距外外，还有地基基土的性质、、不同土层的的厚度和埋藏藏顺序、地下下水位以及其其它强夯的设设计参数。应根据现场试试夯或当地经经验确定有效效加固深度如果没有则根根据《建筑地基处理理技术规范》的建议取值强夯置换墩的的深度土质条件决定定对淤泥、泥炭炭等粘性软弱弱土层，置换换墩应穿透软软土层，着底底在较好土层层上对深厚饱和粉粉土、粉砂，，墩身可不穿穿透该层夯锤落距单击夯击能=M*h总夯击能=N*M*h单位夯击能=N*M*h/A应根据地基土土类别、结构类型、荷载载大小和要求处理深度等等综合考虑，，并通过试验验确定。对饱和粘性土土所需的能量量不能一次施施加，否则土土体会产生侧侧向挤出，强强度反而有所所降低，且难难于恢复。根根据需要可分分几遍施加，，两遍间可间间歇一段时间间。2、夯锤和落距选择合适的夯锤和落距圆形和方形气孔式和封闭式

选择夯锤

锤重

确定落距

根据单点夯击能量

较适合的夯击能

夯击能最低值

介于底面积按土的性质确定

3、最佳夯击能能在这样的夯击击能作用下，，地基中出现现的孔隙水压压力达到土的的自重压力。。粘性土中的确确定根据孔隙水压压力的叠加值值砂性土中的确确定绘制孔隙水压压力增量与夯夯击击数(夯击能)的关系曲线夯击点的布置根据基底平面形状等边三角形等腰三角形正方形应考虑施工时吊机的行走通道

强夯置换墩位布置

等边三角形正方形独立基础或条形基础根据基础形式布置处理范围应大大于建筑物基基础范围，具具体的放大范范围，可根据据建筑物类型型和重要性等等因素决定。。对一般建筑筑物，每边超超出基础外缘缘宽度宜为设设计深度的1/2～2/3，并不不宜小小于3m。4、夯击击点的的布置置夯击点点的间间距确定原原则：：一般般根据据地基基土的的性质质和要要求处处理的的深度度而定定，以以保证证使夯夯击能能量传传递到到深处处和保保护邻邻近夯夯坑周周围所所产生生的辐辐射向向裂隙隙。1.强夯第第一遍遍夯击击点间间距可可取夯夯锤直直径的的2.5～3.5倍，第第二遍遍夯击击点位位于第第一遍遍夯击击点之之间。。以后后各遍遍夯击击点间间距可可适当当减小小。2.对处理理深度度较深深或单单击夯夯击能能较大大的工工程，，第一一遍夯夯击点点间距距宜适适当增增大。。3.强夯置置换墩墩间距距应根根据荷荷载大大小和和原土土的承承载力力选定定，当当满堂堂布置置时可可取夯夯锤直直径的的2～3倍。对对独立立基础础或条条形基基础可可取夯夯锤直直径的的1.5～2.0倍。墩墩的计计算直直径可可取夯夯锤直直径的的1.1～1.2倍。夯击击数国内确确定夯夯击击击数的的方法法有所所不同同：有有的以以孔隙隙水压压力达达到液液化压压力为为准则则；有有的以以最后后一击击的夯夯沉量量达某某一数数值为为限值值；也也有的的以上上、下下二击击所产产生的的沉降降差小小于某某一数数值为为标准准。总总之，，各夯夯击点点的夯夯击数数，应应使土土体竖竖向压压缩最最大，，而侧侧向位位移最最小为为原则则，一一般为为4～10击。5、夯击击击数数和遍遍数夯击击数强夯夯夯点的的夯击击击数按现场场试夯夯得到到的夯夯击击击数和和夯沉沉量关关系曲曲线确确定还要满满足1.最后两两击平平均夯夯沉量量不宜宜大于于下列列数值值：单单击夯夯击能量小小于4000kN*m时为50mm；夯击击能为为4000～6000kN*m时为100mm；夯击击能大大于6000kN··m时为200mm;2.夯坑周周围地地面不不应发发生过过大隆隆起;3.不因夯夯坑过过深而而发生生起锤锤困难难。夯击击数强夯置置换点点的夯击击击数数按现场场试夯夯得到到的夯夯击击击数和和夯沉沉量关关系曲曲线确确定还要满满足1.墩底穿穿透软软弱土土层，，且达达到设设计墩墩长;2.累计夯夯沉量量为设设计墩墩长的的1.5～2.0倍;3.最后两两击的的平均均夯沉沉量不不大于于强夯夯的规规定值值。夯击遍数夯击遍遍数应应根据据地基基土的的性质质确定定，可可采用用点夯夯2～3遍，对对于渗渗透性性较差差的细细颗粒粒土，，必要要时夯夯击遍遍数可可适当当增加加。最最后再再以低低能量量满夯夯2遍，满满夯还还可采采用轻轻锤或或低落落距锤锤多次次夯击击，锤锤印搭搭接。。强夯前要求求拟加固的的场地必需需具有一层层稍硬的表表层，使其能支承承起重设备备；并便于于对所施工工的“夯击击能”得到到扩散；同同时也可加加大地下水水位与地表表面的距离离。对场地地下下水位在-2m深度以下的的砂砾石土土层，可直直接施行强强夯，无需需铺设垫层层；对地下下水位较高高的饱和粘粘性土与易易液化流动动的饱和砂砂土，需要要铺设砂、、砂砾或碎碎石垫层才才能进行强强夯，否则则土体会发发生流动。。垫层厚度随随场地的土土质条件、、夯锤重量量及其形状状等条件而而定。当场场地土质条条件好，夯夯锤小或形形状构造合合理，起吊吊时吸力小小者，也可可减少垫层层厚度。垫垫层厚度一一般为0.5～2.0m，保证地下下水位低于于坑底面以以下2m。铺设的垫垫层不能含含有粘土。。6、垫层铺设设取决于加固固土层中孔孔隙水压力力消散所需需要的时间间砂性土消散快间歇时间很很短连续夯粘性土消散慢孔压叠加间歇时间长长设置袋装砂砂井加速消散缩短间歇时时间7、间歇时间间地面及深层变形目的：1.了解地表隆隆起的影响响范围及垫垫层的密实实度变化；；2.研究夯击能能与夯沉量量的关系，，用以确定定单点最佳佳夯击能量量；3.确定场地平平均沉降和和搭夯的沉沉降量，用用以研究强强夯的加固固效果。手段：地面沉降观观测、深层层沉降观测测和水平位位移观测。。8、现场测试试设计地面及深层变形夯击次数(或夯击能)与夯坑体积积和隆起体体积关系曲曲线阴影面积为为有效压实实体积，越越大表示效效果越好。。孔隙水压力一般可在试试验现场沿沿夯击点等等距离的不不同深度以以及等深度度的不同距距离埋设双管封闭式式孔隙水压压力仪或钢钢弦式孔隙隙水压力仪仪，在夯击作作用下，进进行对孔隙隙水压力沿沿深度和水水平距离的的增长和消消散的分布布规律研究究。从而确确定两个夯击点点间的夯距距、夯击的的影响范围围、间歇时时间以及饱饱和夯击能能等参数。侧向挤压力将土压力盒盒事先埋入入土中后，，在强夯加加固前，各各土压力盒盒沿深度分分布的土压压力的规律律，应与静静止土压力力相近似。。在夯击作作用下，可可测试每夯夯击一次的的压力增量量沿深度的的分布规律律。振动加速度通过测试地地面振动加加速度可以以了解强夯夯振动的影影响范围。。通常将地地表的最大大振动加速速度为0.98m/s2处作为设计计时振动影影响安全距距离。但由由于强夯振振动的周期期比地震短短得多，强强夯产生振振动作用的的范围也远远小于地震震的作用范范围，所以以强夯施工工时，对附附近已有建建筑物和正正在施工的的建筑物的的影响肯定定要比地震震的影响为为小。为了了减少强夯夯振动的影影响，常在在夯区周围围设置隔振振沟。五、施工步步骤1)清理并平整整施工场地地；2)铺设垫层，，使在地表表形成硬层层，用以支支承起重设设备，确保保机械通行行和施工。。同时可加加大地下水水和表层面面的距离，，防止夯击击的效率降降低;3)标出第一遍遍夯击点的的位置，并并测量场地地高程；4)起重机就位位，使夯锤锤对准夯点点位置；5)测量夯前锤锤顶标高；；6)将夯锤起吊吊到预定高高度，待夯夯锤脱钩自自由下落后后放下吊钩钩，测量锤锤顶高程；；若发现现因坑底倾倾斜而造成成夯锤歪斜斜时，应及及时将坑底底整平；7)重复步骤6)，按设计规规定的夯击击次数及控控制标准，，完成一个个夯点的夯夯击；8)换夯点，重重复步骤4)～7)，完成第一一遍全部夯夯点的夯击击；9)用推土机将将夯坑填平平，并测量量场地高程程；10)在规定的间间隔时间后后，按上述述步骤逐次次完成全部部夯击遍数数，最后用用低能量满满夯，将场场地表层土土夯实，并并测量夯后后场地高程程。六、质量检检验强夯施工结结束后应间间隔一定时时间方能对对地基加固固质量进行行检验，对对碎石土和和砂土地基基，其间隔隔时间可取取7～14d；对粉粉土和和粘性性土地地基可可取14～28d。强夯夯置换换地基基的间间隔时时间可可取28d。强夯处处理后后的地地基竣竣工验验收时时，承承载力力检验验应采采用原原位测测试和和室内内土工工试验验；强强夯置置换后后的地地基，，承载载力检检验除除应采采用单单墩载载荷试试验检检验外外，尚尚应采采用动动力触触探等等有效效手段段查明明置换换墩着着底情情况及及承载载力与与密度度随深深度的的变化化，对对饱和和粉土土地基基允许许采用用单墩墩复合合地基基载荷荷试验验代替替单墩墩载荷荷试验验。竣工验验收承承载力力检验验的数数量，，应根根据场场地复复杂程程度和和建筑筑物的的重要要性确确定，，对于于简单单场地地上的的一般般建筑筑物，，每个个建筑筑地基基的载载荷试试验检检验点点不应少少于3点；对于于复杂杂场地地或重重要建建筑地地基应应增加加检验验点数数。强强夯置置换地地基载载荷试试验检检验和和置换换墩着着底情情况检检验数数量均均不应应少于墩墩点数数的1％，且且不应应少于于3点。检测点点位置置可分分别布布置在在夯坑坑内、、夯坑坑外和和夯击击区边边缘。。检验验深度度应不不小于于设计计处理理的深深度。。5工程实实例上海浦浦东国国际机机场软软土地地基强强夯处处理工程概概况上海浦浦东国国际机机场位位于长长江入入海口口南岸岸的濒濒海地地带，，是我我国和和上海海市九九五期期间重重大的的基础础设施施建设设项目目。其其中机机坪，，滑行行道为为“围围海促促淤””造成成，本本次地地基处处理大大部份份位于于稻田田内，，地表表水系系发育育，沟沟浜纵纵横。。在地地基处处理强强夯影影响深深度范范围内内地层层有粉粉质粘粘土、、淤泥泥质粉粉质粘粘土，，含水水量为为36％～47％，孔孔隙比比大于于1，粘粒粒含量量高，，粘性性较强强，且且呈流流塑状状，基基本承承载力力是很很低的的，经经强夯夯加固固后，，需要要触变变固结结的时时间较较长。。设计要要求经经强夯夯法加加固后后其静静力触触探比比贯入入阻力力当量量值大大于2MPa，标贯贯击数数当量量值大大于6击，地地基反反应模模量大大于30MN／m，垫层层干密密度大大于1.9g/cm3，并按按相应应频率率检测测各项项考核核指标标，评评价强强夯施施工质质量。。5工程实实例上海浦浦东国国际机机场软软土地地基强强夯处处理强夯试试验(一)试夯目目的1、通过过试夯夯试验验，确确定适适合本本地质质条件件的强强夯施施工措措施。。2、总结结强夯夯垫层层一次次摊铺铺，进进行强强夯后后表层层地基基反应应模量量检测测指标标难以以达标标的主主要原原因，，旨在在强调调强夯夯垫层层分二二次摊摊铺的的技术术效果果。3、预测测技术术、经经济效效果。。5工程实实例上海浦浦东国国际机机场软软土地地基强强夯处处理强夯试试验(二)试夯区区试验验设计计1、试夯夯区位位置选选择在在地基基条件件具有有代表表性的的滑行行道上上，面面积约约10000m2，分4个区试试夯。。2、试夯夯机具具为强强夯机机W1001-25型履带带式吊吊车，，自动动脱钩钩，夯夯锤质质量15t，直径径2.52m，锤底底静压压力25kPa～30kPa，圆柱柱形铸铸铜锤锤，带带有四四个排排气孔孔。3、强夯夯垫层层材料料及其其摊铺铺，采采用山山皮土土(碎石土土)作为强强夯垫垫层，，最大大粒径径小于于10cm，山皮石石(碎石)，粒径2～10cm的质量大大于总质质量的50％，含水水、含泥泥量小于于20％，不均均匀系数数Cu≥5，曲率系系数Cc=1～3。试夯区区首次摊摊铺厚度度为(60±±5)cm或(70±±5)cm，末次摊摊铺厚度度(40±±5)cm和(30±±5)cm，设计总总厚度为为1.0m。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验4、试夯参参数选择择，根据据《上海浦东东国际机机场飞行行区机坪坪、滑行行道工程程地基处处理技术术文件》选择试夯夯参数。。分区编号分区名称垫层厚度k/cm夯型单击夯能R/kJ夯击遍数单点击数/击夯点间距l/m夯点布置A滑行道停机坪60+4070+30点夯2000第一遍8-103.5*3.5正方形1500第二遍6-8满夯1000第一遍3-5夯间连接800第二遍2-3普夯搭接d/4B道肩60+40点夯1000第一遍8-103.5*3.5正方形1000第二遍6-8满夯800第一遍3-5夯间连接500第二遍2-3普夯搭接d/4试夯参数数选择表表5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验现场场址址地表水水系发育育，沟浜浜纵横，，地下水水位埋深深较浅，，地基土土含水量量大，且且地下水水受潮汐汐影响而而周期性性变动，，使地下下渗流不不稳定，，加之地地基处理理面积大大，施工工期又处处于梅雨雨季节，，为施工工排水造造成困难难。根据据强夯加加固执理理，降排排水尤其其重要。。1、充分利利用现有有水系降降排水。。2、充分利利用明(暗)浜降排水水。3、间隔10～15m和30m纵横向开开挖盲沟沟和明排排水沟，，使其与与场区明明(暗)浜连通强强制排水水。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验4、在明暗暗浜及排排水盲沟沟角点处处设集水水井，并并设泵将将井内水水抽至场场外，尽尽量降低低地下水水位。5、对强夯夯施工分分区进行行调整，，先利用用水系、、明(暗)浜及排水水沟排水水，进行行区块内内强夯，，强夯结结束后，，回填处处理明暗暗浜，然然后进行行下一区区块降排排水和强强夯施工工，由此此在施工工区形成成小排水水范围，，从而保保证强夯夯效果。。6、场区外外围四周周设排水水沟，将将施工区区内小排排水沟中中水排至至外围，，流向场场外河道道，并保保证沟底底积水深深小于20cm。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验(四)试夯区施施工方法法及其控控制1、试夯I、Ⅱ、Ⅳ区点夯分分两遍完完成，隔隔点不隔隔行，单单点击数数一次完完成，试试夯Ⅲ区点夯一一次完成成。满夯夯分两遍遍完成，，先夯间间满夯，，再普夯夯。2、点夯停停夯标准准，原则则上夯8击，夯坑坑深度不不足1.0～1.2m时夯10击，以确确保能量量，再辅辅以最后后两击平平均夯沉沉量不大大于5～10cm，实际施施工中，，当试夯夯区单点点击数4～5击，夯坑坑深度1.2～1.3m，现场均均已停夯夯，此时时强夯机机严重陷陷车，起起锤也相相当困难难。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验3、控制间间歇时间间，两遍遍点夯间间歇时间间不少于于20天左右，，以超孔孔压消散散大于70％以上控控制，点点夯与满满夯间歇歇时间不不少于15天，具体体以超孔孔隙水压压力消散散大于50％确定。。4、为确保保表层地地基反应应模量考考核指标标满足设设计要求求，满夯夯时将表表层20～40cm深推、耙耙松晾晒晒后，再再拌合推推平碾压压，最后后补铺山山皮土至至道槽设设计标高高。5、每次摊摊铺山皮皮土前或或满夯后后，即夯夯前夯后后开挖断断面尺寸寸为(底宽×上宽×高)60cm××70cm××80cm的盲沟，，并和80cm×200cm×150cm的明排水水连通，，排水沟沟角点开开挖集水水井设泵泵抽水，，盲沟内内回填山山皮石。。6、第二遍遍点夯在在不推平平第一遍遍点夯夯夯坑前提提下进行行，对此此应提前前寻找行行车路线线。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验－试夯夯区检测测孔压监测结果点夯间超超孔隙水水压力消消散大于于70％以上所所需的间间歇时间间一般为为3～4周，点夯夯与满夯夯间超孔孔隙水压压力消散散大于50％所需的的间歇时时间为2周。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验－试夯夯区检测测强夯影响深度1)从理论计计算强夯夯影响深深度大于于7m，但从孔孔压反映映的影响响深度曲曲线看出出本次强强夯影响响深度大大于6m，但5m以上地层层加固效效果比较较明显见见图；2)3.5m以上地层层孔压增增幅大，，2.5m以上地层层孔压消消散慢，，3.5～6.0m地层孔压压增幅相相对较小小，消散散很快。。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验－试夯夯区检测测地面变形监测地面隆起起量的计计算－试试夯区平平均夯沉沉量计算算5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验－试夯夯区检测测原位测试按施工过过程跟踪踪检测和和间歇3～4周相结合合的办法法进行，，试夯I区，检测测三次，，二次在在四夯间间、两夯夯间并进进行标贯贯试验；；试夯Ⅱ、Ⅲ区检测两两次，标标贯试验验两次。。当试夯夯I区第二遍遍点夯间间歇46天，试夯夯Ⅱ、Ⅲ区点夯完完间歇34天，对地地基土再再次进行行静力触触探和标标贯检测测，其检检测结果果，标贯贯击数N为2.4～4.3，静力触触探为1.55～1.93MPa，分别小小于设计计要求的的6击和2MPa，均不满满足设计计要求。。本次检检测中在在4.5～6.0m仍有标贯贯试验和和静力触触探曲线线的突变变，分析析认为须须采取有有效措施施降低地地下水位位，使软软土尽快快固结，，在垂直直滑行道道中线每每10～15m开挖盲沟沟，每30m开挖明排排水沟，，及时将将地表水水和夯坑坑积水引引排，盲盲沟内回回填山皮皮石，并并与外围围排水体体系形成成排水网网络，经经间隔加加压稳定定，延长长超孔压压消散时时间，由由于软土土触变性性，强度度逐渐提提高。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理强夯试验验－试夯夯区检测测浅表层地基的模量检测试夯试验验中，满满夯后采采用深推推、耙松松和晾晒晒，每间间隔一定定距离开开挖盲沟沟和明排排水沟排排水，采采用反挖挖夯点填填料和夯夯间涌土土，并充充分拌合合晾晒后后推平碾碾压，表表层指标标检测时时均能达达到设计计要求。。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理大面积强强夯施工工本次地基基处理采采用夯填填料分二二次摊铺铺，并对对强夯参参数、施施工工艺艺在试夯夯试验基基础上做做了相应应的调整整。坚持持按分区区分段施施工特