地基处理之强夯法二

强夯和强夯置换概述强夯法是法国梅那（Menard）技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，亦称动力固结法，迄今已为国内外广泛采用。该法一般是以8～40t重锤（最重为200t）起吊到一定高度（一般为8～30m），令锤自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度、降低其压缩性的一种地基加固方法。它是重锤夯实法的基础上发展起来的，但又与重锤夯实法迥然不同的一项新技术。此法当初仅用于加固砂土、碎石类土地基。强夯法经过几十年的发展，它已适用于加固从砾石到粘性土的各类地基土。在我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基。它不仅能提高地基的承载力，同时，还能改善地基抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性。为处理软土地基，还发展了预设的袋装砂井，或塑料板排水的强夯法、夯扩桩加填渣强夯法，强夯填渣挤淤法，碎石桩强夯法等。强夯法具有设备简单、原理直观、施工速度快、不添加特殊材料、造价低、适用范围广泛，特别是非饱和土加固效果显著。对饱和土加固地基的效果好坏，关键在于排水，如饱和砂土地基、渗透性好，超孔隙水压力容易消散，夯后固结快。对于饱和的粘性土或淤泥质土，由于渗透性差，土体内的水排出困难，加固效果就比较差，必须慎重对待。用砂井排水与强夯结合使用，加固效果就比较好。强夯法可适合于房建、桥涵、道路、油罐、港口、码头、铁路地基、飞机场跑道和大型设备基础等工程。而且加固速度快、效果好、投资省、最常用、最经济而简便的地基加固方法之一。

根据国外资料，经强夯处理的砂性土地基，其承载能力可提高200％～500％，压缩性可降低200％～1000％。它的适用范十分广泛，不但能在陆地上施工，而且也可在水下夯实。其缺点是施工时噪声和振动较大，因而不宜在人口密集的城市内使用。三支点式强夯机具强夯法一、加固机理二、强夯法设计计算三、强夯法施工四、施工步骤五、质量检验加固机理目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实（DynamicCompaction）、动力固结（DynamicConsolidation）和动力置换（DynamicReplacement），它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。(一)、动力密实采用强夯法加固多孔隙、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，在土中形成很大的冲击波（主要是纵波和横波），土体因受到很大的冲击力，此力远远超过了土体的强度。在此冲击力的作用下，土体被破坏，土颗粒相互靠拢，排出孔隙中的气体、颗粒重新排列，土在动荷载作用下被挤密压实，强度提高，压缩性降低。非饱和土的夯实过程，就是土中的空气被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。在冲击动能作用下，地面会立即产生沉陷，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.6～1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2～3倍。非饱和土在中等夯击能量为1000～2000kN·m的作用下，主要是产生冲切变形，在加固深度范围内气相体积大大减小，最大可减小60%。(二)、动力固结用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即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，强度得到提高。梅纳根据强夯法的实践，首次对传统的固结理论提出了不同看法，认为饱和土是可以压缩的新机理，主要表现有四个方面的特性见下表静力固结理论动力固结理论①可压缩的液体②固结时液体排出，所通过的小孔，其孔径是不变的③弹簧刚度是常数④活塞无摩阻力①含有少量气体的可压缩的液体②固结时液体排出，所通过的小孔，其孔径是变化的③弹簧刚度为变数④活塞有摩阻力1、饱和土的压缩性由于土中有机物的分解，土中总存在一些微小气泡，土颗粒之间的孔隙水也有孔隙可压缩，其体积占整个体积的1%～3%。实行强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大（产生超孔隙水压力）。随后气体有所膨胀；孔隙水排出，孔隙水压力减少，固相体积始终不变。夯击一遍，液相体积就有所减少，气相体积也有减少，这是与以往的固结理论不同之处。2、土体液化土体沉降与夯击能成正比，当夯击能达到一定程度时，即当气体的体积百分比接近于零时，土质具有不可压缩性，此界限值称为饱和能，饱和能的大小与土的种类有关。一般为500～2000kN.m/m3。夯击能达到饱和能时，土体产生液化，吸着水变成了自由水，土的强度下降到最小值。必须注意，一旦达到饱和能量的瞬间，就不能在夯击，否则对土体固结不利。因为夯击能过大，土体固结条件遭到破坏，孔隙水反而不易排出，土体强度降低后难以恢复。3、渗透性变化梅纳认为，在很大的夯击能作用下，土中出现很大的应力和冲击波，致使地基内部出现裂缝形成树枝状排水网路。强夯时土体局部液化，即这一瞬间的孔隙水压力等于总压力所产生的超孔隙水压力，使土颗粒之间出现裂隙，形成排水通道，土的渗透系数陡增。当孔隙水压力消散，达到小于土颗粒之间的横向压力时，裂隙闭合，土中水的运动又恢复常态，4、触窄变的相恢复在重鸡复夯父击作际用下笼，土卸体的接强度膜逐渐从减低竞，当戏土体输出现改液化震或接智近液禾化时勾，使假土的悼强度祖达到迷最低汁值。袜此时集土体扁产生宇裂隙拉，而福土中地吸附淹水部忆分变娘成自新由水垫，随钱着孔境隙水搬压力矩的消梁散，求土的芬抗剪草强度捏和变耽形模舅量都问有了航大幅搭度地夕增长表。这振时自愧由水崇重新极被土期颗粒骡所吸搞附而显变成船了吸痛附水努，这予也是伙具有少触变披性土狼的特比性。由于蕉土体玻产生反裂隙擦或趋秘于液漂化，禽引起勉渗透探性增前大。(三)、动力蛛置换动力侄置换使可分蜡为整结式置也换和泻桩式值置换棕。整岁式置壳换是耽采用拣强夯霸将碎棋石整课体挤列入淤表泥中哭，其孔作用排机理砖类似针于换己土垫北层。疯桩式料置换窗是通食过强龄夯将遮碎石苏填筑夫土体较中，原部分质碎石漏桩（逝或墩闸）间足隔地忽夯入自软土嘉中，匹形成境桩式(或墩摔式)的碎石病墩(或桩)。其作火用机锻理类恋似于义振冲畏法等替形成修的碎留石桩障，它俭主要英是靠辞碎石飞内摩豆擦角汉和墩针间土辫的侧袭限来遍维持万桩体诞的平洞衡，摊并与像墩间迟土起森复合摔地基缸的作炊用。(四)、震动针波压密出理论强夯旅的特湿点是垃将机展械能炕转换笨为势圣能，之再变联为动序能作求用于惧土体钻。在恢重锤衫作用荡于地型面一藏瞬间戴，在垫重锤钞作用魂于地丹面一狗瞬间钟，使秋土产欣生强还烈震挎动，贞类似只于地奸震的纤震源萝（但础与地若震有定许多辫不同萍之处痕），虽在地构基土需中产干生震港动波还，从为震源辟向四衬周传沃播。厕又因悠地基止为一架弹塑惠性材血料，顺在巨炒大的剥冲击赶作用虹下，予质点训在连呼续介警质内遥震动比，其哲震动懒的能脏量可沉以传滴递给档周围玩介质盟，而川引起雄周围谱介质互的震种动，哨震动垄在介案质内查的传狮播过掌程形伸成波俯，根征据其笛作用者、性舰质和从特点宵的不呈同波跪，可鞭分为体波和面波两种弱。强夯喘主要构是体波起加固责做用，蛇体波又夹分为纵波和横波，纵界波是分由震准源向搏外传外递的为压缩蛮波，似质点辩的振处动方慨向与纠波的争前进当方向孝是一拌致的宋，同购时伴纲随着捞产生桃体积牲的变诞化，沉一般爷表现燃为周蒜期短盗，振连幅小册。横贪波是粥由震碰源向销外传咐递的丈剪切毙波，两质点载的振它动方宵向与停波的热前进仔方向闻垂直投，不偏产生搞体积筹的变轻化。亩一般湿表现循为周笑期较坟长，答振幅拦较大以。横绳波只捡能在湿固体写里传驱播，令而纵脑波在统固体忘、液尚体里首都能籍传播狭。强夯时犬巨大的烦冲击能给，作用图于地基严上，在耍地基中醉产生体剥波（含油纵波和混横波）企和面波总两种。都对地基友起加固浇作用的冤主要是纵波呼（压次缩波眠）和横波策（剪香切波揉）。而骨面波目不但自起不沿到加坝密的升作用解，反象而对耽地基戒表面蚀产生绣松动麦，故劲为无锤用波少或有款害波欺。强夯稳法设忧计计摸算(一)、有诞效加茧固深我度及鸭范围赠的确钩定强夯呀法加点固的脚设计伤主要陶参数唯有：加固深巾度及范返围，单位面答积夯击搜能力，夯击纲次数，夯点卫间距，布置需以及便夯击卸遍数和间隙附时间等。有效加诱固深度算既是选缘瑞择地基丈处理方市法的重繁要依据两，又是是反映处笛理效果佩的重要歉参数，弦有效加远固深度软按下式秩进行计竖算式中：H——有效加烂固深度(m怎)W——垂重(k晒N)h——落距(m)k——强夯应有效必加固阵深度芽影响证系数无，其球变动蹦范围属为0.3压7～0.吧8。一掠般对蔑粘土折、砂小土取0.岁45纱~0独.6，对湿陷维性黄土委取0.障34～0.著5。K值影绒响因庭素：单位面沸积上施伸加的总堂夯击能倘及遍数眨，土本丈身结构必强度影穿响；锤模底面积罢；混凝泉土锤颈与铸亩铁锤状对比驳；土禾层分雁布影巨响。目前提，国钩内外梅尚无说关于慰有效吵加固颤深度娱的确谜切定结义，缝但一俱般可惯理解狐为：经强结夯加子固后秆，该蚊土层启强度惕和变聚形等渣指标权能满撤足设材计要约求的传土层刚范围。实际梢上影冒响有粗效加悠固深尿度的粪因素旷很多娃，除某了锤犬重和绿落距鹅外，砍还有障地基愉土的柏性质津、不集同土译层的节厚度揭和埋欠藏顺阴序、鸦地下销水位贩以及夹其它越强夯诊的设规计参菊数等育都与裹有效浓加固撇深度崖有着阀密切在的关陕系。机因此颤，强缺夯的垦有效点加固斯深度则应根述据现右场试兴夯或子当地降经验烫确定管。在置缺少饮经验盛或试楼验资讽料时呜，可差按下理表预群估。单击夯击能（kN.m）碎石土、砂土等粉土、粘性土、湿陷性黄土10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.5注：强公夯的有航效加固隔深度应工从起夯阅面算起根据波损在地基数中传播贵速度和亭土对能礼量的吸诉收能力粮，可以妨计算出坦波的有抚效传播约范围，茎即强夯短震动波混的能量市对地基失加固的从半径Rs.经过多蔽项工程沃实践，钥提出了跃一种新恰的强夯焦的加固剧有效深欧度计算舟方法：式中虾：RS——有效火加固历半径没（加沫固深畜度）(m)h——落距（让落垂高以度）(m板)M——锤重(kN遍)Vp——纵波速胀度(m/杰s)——土的能肉量吸收混系数，略见下表k——大于1的系数岭，一般喜为3～5土质情况值（s/m）土质情况值（s/m）松散饱和粉细砂、亚粘土、轻亚粘土、粘土0.01～0.03硬塑的粘土和中密的块石、碎石0.087～0.115很湿的亚粘土、粘土0.04～0.06可塑的粘土和中密的粗砂、砾石0.1～0.125稍湿的和干的轻亚粘土、亚粘土0.07～0.10土的能川量吸收真系数(二)、夯击罪能量的初确定1单击夯亿击能为夯锤重W与落距h的乘正积。艳一般角说夯氧击时全锤重颤和落隙距大乌，则铲单击趣能量杂大，轰夯击需击数节少，哥夯击摄遍数扭也相粱应减痰少。婚加固笔效果嗽和技薄术经漠济较晴好。2整个加腥固场地灿的总夯脑击能量(即锤病重×落距×总夯击水数)除以重加固凯面积誓称为单位多夯击哀能。强夯的面单位夯栽击能应睡根据地罪基土类果别、结荣构类型状、荷载布大小和支要求处刺理的深糖度等综察合考虑僻，并可页通过试估验确定随。在一任般情况奴下：1对粗颗绝粒土可宏取100行0～30迅00龟KN·m/㎡2对细完颗粒仰土可春取15嘴00～400诸0K冷N·m/㎡但对饱当和粘性吼土所需包的能量棚不能一形次施加给，否则竭土体会厦产生侧钓向挤出陆，强度屈反而有青所降低甚，且难浅于恢复诸。根据搭需要可桨分几遍仙施加，耻两遍间搭可间歇石一段时足间，这餐样可逐冒步增加后土的强漆度，改本善土的构压缩性磁。有的文四献也提煎出，夯器坑深度凝不超过翼夯锤宽成度的一巡寿半，否掩则将有毅一部分暖能量损北失在土士中。由锡此可见览，对细牺颗粒土朋在强夯妥时预计僵会产生仪较深的妻夯坑，植因而事漏先要求笑加大锤幻玉底的面现积。国内外迫夯锤材谱料，特违别是大梯吨位的敬夯锤，防多数采坡用以钢菌板为外赏壳和内阶灌混凝灭土的锤族。目前垫也有为厦了运输明的方便久和根据拉工程需谋要，浇变筑成在蚕混凝土桥的锤上秩能临时蜡装配钢含板的组幼合锤。重由于锤铲重的日辰益增加近，锤的像材料已坦趋向于乱由钢材画铸成。夯锤确小定后，撇根据要锤求的单诱点夯击舰能量，剑就能确些定夯锤盲的落距苦。围内辉通常采点用的落逢距是8～25m。对相鼻同的夯妹击能量唯，常选涂用大落中距的施涛工方案稀，这是箭因为增衣大落距帜可获得戏较大的盲接地速短度，能炼将大部偏分能量产有效地莲传到地妈下深处严，增加怨深层夯嘴实效果萍，减少服消耗在均地表土熟层塑性原变形的本能量。(三)最佳夯皇击能从理写论上拦讲，富在这拒样的复夯击乐能作纠用下秋，地坐基中墙出现怀的孔荒隙水瘦压力青达到介土的赠自重裕压力毯这样毯的夯朗击能惧称为胆最佳挤夯击浓能。粘性胀土最朝佳夯沟击能掏的确兼定方犁法：告在粘杠性土休中，要由于糊孔隙兵水压联力消李散慢惨，当管夯击皂能逐探渐加伍大时仿孔隙印水压泥力亦疤相应叔的叠藏加，振因而直在粘刮性土航中，撑可根犬据孔推隙水掩压力宣的叠匹加值写来确衫定最梢佳夯哗击能锐。砂性日土最屈佳夯道击能户的确含定方秀法：匙在砂声性土零中，冷由于涌孔隙殃水压仇力增锤长及预消散帮过程页仅为齿几分罗钟，庸因此旗，孔洞隙水逐压力碎不能令随夯状击能浑增加量而叠殖加，斜为此智可绘统制孔救隙水依压力偷增量慌与夯钥击击牧数（颂夯击灶能）笛的关船系曲为线来梦确定牛最佳什夯击岂能。搁当孔两隙水锐压力暴增量禽随着仆夯击鬼击数(夯击能)增加而舞逐渐趋凝于恒定肆时，可挥认为该刺种砂土要所能接深受的能患量已达盏到饱和乘状态，夸此能量耗即为最悼佳夯击绝能。（在施告工前敲试夯杂时确唯定）(四)夯击盆点布娃置及哭间距对某些么基础面超积较大泛的建筑动物或构饿筑物，爪可按等边三格角形或正方友形布置夯价击点；对办公近楼和住虾宅建筑付等，可哗根据承社重墙位员置布置喇夯点，若一般可姜采用等腰三斤角形布点蕉；对工业谣厂房可研根据柱纠网来布绝置夯击秀点。布置伞夯击首点时传应考虚虑施壳工时咐吊机衫的行免走通工道。夯距通常为5—15m夯击阴点间汉距扑夯嫁击点铸间距(夯距)的确定励，一般园根据地切基土的恢性质和件要求处墨理的深姥度而定镇。夯距愉通常为5～15敏m，以保暗证夯击遇能量传鸟递到深幻玉处和保客护夯坑宁周围所肤产生的紫辐射裂汇隙为基喊本原则坟。夯击击压数应按匀现场试法夯得到龄的夯击蛋击数和猛夯沉量借关系曲避线确定钩，且同氏时满足宴下列条射件1)最后两本击的夯朽沉量不土大于50寺mm，当仁单击扫夯击疗能量闸较大每时不营大于10毁0㎜2)夯坑周蚁围地面酱不应发水生过大暖隆起；3)不因夯摔坑过深气而发生谦起锤困辆难。国内韵确定桂夯击态击数独的方奋法有梦所不袭同：有的咸以孔姥隙水研压力亏达到言液化框压力吸为准焰则；有的以革最后一立击的夯么沉量达逗某一数括值为限荡值；也有茄的以裳上、溪下两助击所西产生促的沉逗降差乒小于刷某一崭数值站为标外准。总之，土各夯击颤点的夯区击数，懂应使土桌体竖向市压缩最兔大，而抢侧向位挤移最小船为原则辩，一般惯为4～10击。夯击历遍数跑夯击柔遍数绝应根谊据地职基土咱的性剥质和紧平均革夯击堆能确枝定。夸一般布情况沾下可梢采用1～8遍，对熔于粗颗房诚粒土夯娱击遍数恳可少些沟，而对样于细颗月粒土则餐夯击遍侧数要求派多些。最后派一遍袜是以蜻低能忠量“帽搭夯屡”即彻锤印诱彼此匹错接（六）舰垫层铺私设强夯寄加固厨场地租必须绸具有抢一层枯稍硬情的表床层，习使其窄能支熊承起特重设祸备，瓶并便奴于对王所施报工的贯夯击椒能得销到扩邀散，埋同时乖也可将加大寸地下磨水位梁与地月表面她的距朱离，迷因此黑有必逝要铺盼设垫炕层。外垫层存厚度劲一般析为50～20调0c允m。预铺怒垫层可画形成一黑覆盖压部力，减统小坑侧掉土隆起由，使坑扇侧土得再到加固累。预铺零垫层的然又一作翁用就是硬在夯击厕后能形仆成夯坑勉底易透慕水层，布从而加警大加固填深度，剩并可作您为坑底甲土孔隙蒸水压力恭的消散筛通道，病加快坑盒底土孔尿隙水压猎力的消乓散。另垂外，这宅一垫层阴还可防涨止夯坑竿底涌土今，并利丽于施工供机械的祝行走。垫层材弹料宜采漠用粗颗恐粒的碎掩石、矿告渣、砂词砾石、晴粗颗粒星粒径宜征小于10c脏m。对处水理土层仓为饱和喷砂、软饿土时，挠坑底易尽涌土涌悬砂，故服垫层材单料不宜打用砂。（七湖）静间歇纱时间对于需兰要分两描遍或多蓝遍夯击即的工程帝，两遍缴夯击间助应有一制定的时惑间间隔辛。各遍剪间的间炭歇时间台取决于稻加固土育层中孔遮隙水压垂力消散精所需要杯的时间遭。对砂坏性土，砌孔隙水夫压力的秘峰值出椅现在夯问完后的剑瞬间，网消散时里间只有2～4mi普n，故止对渗毙透性感较大尝的砂腹性土誓，两脑遍夯狡击间治的间榜歇时社间很旗短，魄亦即魄可连傲续夯珍击。对粘性艰土，由鄙于孔隙线水压力抽消散较村慢，故暖当夯击办能逐渐撇增加时笑，孔隙揭水压力根亦相应庄地增加尤，其间窄歇时间钓取决于全孔隙水蹦压力的化消散情捉况，一域般为2～4周。目事前国内态有的工笋程对粘滔性土地佛基的现担场埋设金了袋装份砂井(或塑项料排辈水带)，以便愧加速孔仙隙水压开力的消慰散，缩恶短间歇.有时根往据施工影流水顺迁序先后秆，两遍外间也能许达到连损续夯击肌的目的强夯法牢施工主要机遇具及设联备：履带式统起重机他，稳定斧性好，辽行走方备便。轮胎式饲起重机三足架籍和轮胎猪式强夯贼机夯锤拨、起但重设王备、辱脱钩鞠装置目等（教国内修）施工篇步骤试夯根据肺工程慢需要孝确定塔加固披后的吧地基心承载瞎力，殊变形炉模量顽，有帖效加堡固深泻度，恰特别吩是消携除黄圆土的统湿陷变性或输地基愈的地供震液读化深笋度，专以此躬根据佣土的言类型嘱、特车征，顿选定趴单点躬夯击新能，铸单位滴面积绞夯击塘能、速夯击棕次数径、夯织击遍控数、让夯点棒间距杯、间姥歇时真间等扁，确悟定是检否需到要加画设垫医层及党填料给并确棚定其甲厚度坑。试夯的盘目的就迁是根据弱这些选矮定的施炒工参数松，进行虽试夯，耍并根据央试夯后售的检验研结果，抓适当调且整设计犹、施工颈参数，润使其达同到预想避的处理利效果。步骤：1）清丘理并复平整拍施工女场地验；2)铺设垫句层，在捕地表形搞成硬层炼，用以册支承起稼重设备刃，同时限可加大律地下水毕和表层马面的距例离，防顿止夯击侨的效率很降低；3)标出屿第一突遍夯番击点践的位杏置，针并测搂量场飘地高陪程；4)起重的机就取位，屠使夯项锤对窜准夯启点位