地基处理强夯法

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“门”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、触辅变的缘瑞恢复在重复班夯击作净用下，级土体的爸强度逐闹渐减低在，当土灯体出现咱液化或锄接近液厘化时，警使土的估强度达萝到最低乌值。此指时土体睁产生裂柏隙，而祸土中吸打附水部侦分变成物自由水钱，随着占孔隙水缎压力的死消散，蔑土的抗算剪强度幻玉和变形与模量都千有了大叮幅度地贞增长。乌这时自亲由水重益新被土灶颗粒所习吸附而师变成了内吸附水虾，这也拌是具有铁触变性菠土的特喜性。由于骡土体炕产生始裂隙姐或趋蔽于液示化，绝引起司渗透江性增茅大。(三)、动脉力置磨换动力置酷换可分甚为整式例置换和灾桩式置蛋换。整闹式置换饲是采用若强夯将对碎石整醒体挤入匠淤泥中呈，其作蚊用机理后类似于拥换土垫密层。桩粪式置换弹是通过葛强夯将你碎石填剧筑土体挪中，部券分碎石担桩（或及墩）间鞭隔地夯寨入软土全中，形道成桩式(或墩式)的碎逃石墩(或桩)。其作用惧机理类坛似于振策冲法等哪形成的壳碎石桩思，它主陵要是靠物碎石内村摩擦角盗和墩间中土的侧曲限来维筛持桩体亦的平衡倦，并与飞墩间土拆起复合还地基的兵作用。(四)、震葬动波免压密域理论强夯的诸特点是校将机械甜能转换圾为势能时，再变齐为动能砌作用于雾土体。地在重锤秀作用于弄地面一而瞬间，次在重锤粪作用于竞地面一腰瞬间，草使土产削生强烈赢震动，辩类似于顷地震的搅震源（备但与地暂震有许蔬多不同筐之处）秘，在地趣基土中节产生震唉动波，繁从震源狭向四周泻传播。汤又因地津基为一搂弹塑性梦材料，池在巨大弱的冲击租作用下尊，质点戏在连续旧介质内哥震动，列其震动弓的能量相可以传搜递给周帅围介质至，而引境起周围外介质的烧震动，冬震动在伞介质内哥的传播籍过程形壶成波，训根据其棍作用、河性质和肢特点的猪不同波技，可分伏为体波和面波两种件。强夯跪主要末是体波起加固另做用，尺体波又尽分为纵波和横波，纵波佩是由震艰源向外太传递的划压缩波期，质点涨的振动善方向与专波的前秋进方向伴是一致聋的，同仪时伴随拢着产生魄体积的忽变化，缓一般表赚现为周留期短，驼振幅小增。横波愿是由震借源向外狱传递的规剪切波梅，质点杠的振动筝方向与畅波的前羽进方向任垂直，承不产生绪体积的淋变化。正一般表抓现为周刚期较长标，振幅秒较大。遵横波只下能在固腹体里传风播，而愉纵波在糊固体、骆液体里威都能传拣播。强夯久时巨胳大的壳冲击朝能，桌作用例于地雪基上铁，在兽地基过中产普生体习波（墨含纵锈波和汇横波露）和获面波蜻两种罪。对描地基棚起加池固作秀用的定主要伟是纵波（挨压缩波富）和横波你（剪彻切波惯）。而过面波他不但艇起不西到加筋密的晒作用就，反弯而对区地基朵表面淘产生昌松动纷，故姿为无如用波薯或有社害波笋。强夯宅法设帖计计恢算(一)、有具效加仿固深权度及尝范围眨的确变定强夯法伙加固的笼设计主馅要参数熄有：加固深刺度及范围芒，单位面易积夯击券能力，夯击规次数，夯点伟间距，布置以去及夯击恼遍数和间隙时霉间等。有效加始固深度城既是选既择地基仁处理方金法的重皆要依据撤，又是含反映处劲理效果棚的重要啊参数，闲有效加焰固深度脚按下式脆进行计音算式中屋：H—覆—有效加爽固深度(m)W——垂重(kN)h——落距(m堂)k——强夯般有效扇加固纠深度席影响堪系数画，其控变动滨范围至为0.3副7～0.8。一拳般对声粘土愿、砂有土取0.4秤5~0扬.6，对湿陷往性黄土棵取0.滚34～0.5。K值影豪响因信素：单位面京积上施臭加的总赢夯击能气及遍数逮，土本较身结构晶强度影供响；锤妇底面积挡；混凝旗土锤究与铸间铁锤妹对比型；土恐层分远布影广响。目前跑，国郊内外怜尚无棒关于晃有效角加固档深度猴的确涂切定肆义，查但一扫般可壮理解智为：经强夯喂加固后部，该土凤层强度逝和变形鬼等指标骑能满足头设计要脉求的土厅层范围。实际挽上影恐响有响效加蛋固深犁度的尘因素泻很多数，除目了锤宵重和寻落距昆外，兵还有认地基遮土的绵性质砍、不煤同土遭层的权厚度冰和埋虚藏顺杰序、铅地下没水位赏以及疮其它匪强夯魔的设离计参特数等训都与倡有效淘加固盒深度雾有着厅密切院的关舟系。跳因此兼，强核夯的旱有效精加固核深度驶应根脸据现住场试晨夯或漫当地跟经验栋确定姥。在雄缺少掩经验板或试离验资意料时披，可瞧按下蜂表预睁估。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：赔强夯热的有雹效加能固深斧度应凉从起柱夯面捏算起根据波被在地基胳中传播喷速度和终土对能厉量的吸降收能力怜，可以拍计算出痕波的有象效传播图范围，遵即强夯娘震动波术的能量垫对地基国加固的身半径Rs.经过多弟项工程宫实践，仙提出了育一种新宏的强夯冠的加固涌有效深咱度计算奥方法：式中垦：RS——有效圈加固晴半径留（加碧固深项度）(m)h——落距（姜落垂高杀度）(m)M——锤重(kN)Vp——纵波速傻度(m/s)——土的能声量吸收个系数，膀见下表k——大于1的系猜数，亲一般飘为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土的能订量吸收牌系数(二)、夯评击能烦量的右确定1单击站夯击远能为夯锤重W与落距h的乘书积。侍一般敏说夯竖击时黄锤重歉和落悉距大粪，则困单击哪能量叉大，吼夯击瞎击数耕少，云夯击氧遍数帅也相视应减楚少。值加固束效果碧和技暗术经中济较杆好。2整个古加固效场地和的总习夯击凶能量(即锤重×落距×总夯鸦击数)除以久加固潮面积肾称为单位夯到击能。强夯匹的单罚位夯浙击能肆应根昂据地歉基土蚊类别纤、结团构类拦型、玩荷载学大小屿和要温求处猛理的挡深度秘等综由合考观虑，偶并可箱通过向试验吓确定铅。在窝一般久情况谷下阁：1对粗演颗粒步土可贞取100蹈0～30于00令KN港·m鸡/㎡2对细功颗粒远土可援取15愁00～400啦0KN灿·m/㎡但对饱扔和粘性巩土所需扁的能量攀不能一示次施加盆，否则扯土体会摊产生侧翅向挤出台，强度扩反而有尤所降低糠，且难枣于恢复耐。根据恩需要可悄分几遍无施加，秤两遍间啄可间歇犬一段时没间，这照样可逐短步增加虚土的强啊度，改区善土的涂压缩性劫。有的备文献崇也提涨出，产夯坑返深度舅不超估过夯鬼锤宽槽度的去一半军，否饺则将再有一找部分表能量嚼损失从在土污中。臂由此辈可见修，对呜细颗新粒土铅在强好夯时负预计纯会产寨生较快深的桌夯坑帐，因垃而事苦先要汁求加绣大锤估底的净面积恶。国内仍外夯绵锤材票料，即特别稠是大沾吨位房诚的夯钢锤，深多数高采用蜘以钢雪板为岭外壳林和内偶灌混夜凝土臂的锤捏。目黄前也忽有为口了运言输的算方便炭和根晨据工太程需士要，荣浇筑萝成在鞠混凝鹊土的削锤上忌能临草时装趁配钢袭板的倦组合马锤。掌由于衡锤重侍的日含益增却加，辅锤的任材料侵已趋卖向于史由钢辛材铸显成。夯锤端确定念后，许根据咱要求卖的单悔点夯乌击能埋量，倘就能程确定广夯锤某的落失距。尺围内在通常轻采用侨的落缘瑞距是8～25m。对愈相同朝的夯找击能吧量，鹊常选指用大祸落距形的施赤工方赖案，甩这是答因为甩增大时落距教可获仿得较晃大的狮接地督速度箩，能全将大魄部分宁能量于有效尽地传错到地辽下深部处，词增加丧深层蔬夯实暮效果玻，减榴少消盗耗在剖地表激土层笼塑性滚变形不的能啊量。(三)最佳夯怜击能从理论匆上讲，共在这样进的夯击献能作用赌下，地弄基中出套现的孔田隙水压刘力达到餐土的自璃重压力挪这样的葛夯击能证称为最皆佳夯击系能。粘性压土最改佳夯森击能革的确贷定方抢法：鹿在粘荣性土渔中，绞由于董孔隙鬼水压践力消珍散慢晴，当卖夯击蛋能逐钓渐加样大时省孔隙迈水压松力亦透相应尽的叠注加，烦因而码在粘侮性土耳中，亮可根丈据孔浪隙水庙压力睬的叠蒙加值妈来确后定最犯佳夯闻击能潮。砂性土湖最佳夯讯击能的轻确定方黑法：在各砂性土译中，由宁于孔隙密水压力脱增长及搂消散过深程仅为捐几分钟旁，因此细，孔隙勇水压力痛不能随狼夯击能酬增加而霜叠加，这为此可淹绘制孔水隙水压朱力增量役与夯击努击数（担夯击能施）的关急系曲线其来确定难最佳夯涨击能。勉当孔隙渡水压力架增量随衰着夯击犁击数(夯击能)增加而猛逐渐趋负于恒定恢时，可每认为该跨种砂土踩所能接皂受的能浅量已达患到饱和墨状态，援此能量丛即为最外佳夯击林能。（在施捧工前畜试夯未时确医定）(四)夯击点避布置及惕间距对某品些基蓄础面咸积较记大的坑建筑诸物或膝构筑顽物，局可按等边减三角通形或正方跨形布置夯李击点；对办公屡楼和住饮宅建筑苍等，可抗根据承桐重墙位但置布置离夯点，作一般可呈采用等腰理三角魄形布点；对工业珍厂房可汁根据柱搜网来布心置夯击峰点。布置夯栋击点时缘瑞应考虑砌施工时臣吊机的洁行走通叙道。夯距通常为5—15m夯击点渠间距要夯击镰点间距(夯距)的确定趴，一般损根据地土基土的泉性质和舍要求处纹理的深土度而定畜。夯距化通常为5～15竿m，以蚂保证涉夯击缓能量哄传递党到深业处和获保护洲夯坑沟周围贷所产除生的乒辐射凤裂隙电为基环本原般则。夯击强击数弊应按披现场瓦试夯哥得到短的夯峰击击泼数和男夯沉碍量关辨系曲类线确两定，尤且同勇时满拌足下牌列条辞件1)最后两良击的夯供沉量不券大于50m跑m，当楚单击祸夯击产能量赞较大买时不梳大于100亡㎜2)夯坑钟周围蚕地面毒不应隐发生属过大轿隆起震；3)不因纱夯坑夕过深芬而发艺生起武锤困饱难。国内确隶定夯击纷击数的巧方法有兰所不同哀：有的圣以孔锦隙水肚压力集达到拔液化瓦压力须为准浸则；有的脖以最出后一树击的敲夯沉抄量达义某一虎数值赶为限抽值；也有的鸭以上、纯下两击缴所产生吹的沉降乱差小于总某一数千值为标谦准。总之，豪各夯击制点的夯增击数，浴应使土背体竖向限压缩最届大，而尤侧向位聪移最小摩为原则案，一般树为4～10击。夯击遍翠数暂夯击遍董数应根捆据地基于土的性澡质和平还均夯击潮能确定读。一般晨情况下袋可采用1～8遍，对戏于粗颗局粒土夯航击遍数工可少些馒，而对农于细颗趟粒土则割夯击遍辅数要求糊多些。最后娘一遍第是以撇低能瓣量“浊搭夯瞒”即夜锤印夸彼此哭错接（六懒）垫个层铺弄设强夯加贩固场地倡必须具扩有一层杆稍硬的堤表层，移使其能摧支承起祖重设备厘，并便方于对所寻施工的姜夯击能脉得到扩纸散，同犯时也可厨加大地琴下水位骑与地表步面的距哈离，因配此有必此要铺设伐垫层。炮垫层厚屯度一般勾为50～20误0c老m。预臂铺垫汪层可咽形成岗一覆须盖压圆力，已减小森坑侧寒土隆住起，腔使坑颤侧土涂得到顶加固爽。预罢铺垫扔层的姨又一阔作用淘就是废在夯枝击后耍能形娇成夯宽坑底程易透秘水层毕，从配而加呀大加般固深现度，霸并可耗作为塌坑底姓土孔宇隙水聚压力牲的消血散通豪道，骑加快慎坑底吵土孔痒隙水葱压力懒的消谷散。欺另外搬，这饭一垫遵层还诉可防胃止夯畏坑底叹涌土牛，并淘利于盼施工施机械枕的行连走。垫层材个料宜采旅用粗颗煌粒的碎镜石、矿防渣、砂啄砾石、还粗颗粒迅粒径宜怎小于10屯cm。对绿处理扣土层策为饱嗽和砂定、软晃土时蚊，坑帖底易殃涌土菌涌砂萍，故友垫层环材料减不宜称用砂栗。（七录）怜间歇志时间对于塑需要却分两蓄遍或将多遍券夯击锯的工慢程，疫两遍钱夯击举间应退有一比定的受时间笼间隔败。各竿遍间白的间泻歇时截间取车决于蜓加固熄土层览中孔波隙水朗压力总消散捕所需元要的转时间勺。对女砂性罚土，拜孔隙真水压佩力的谨峰值新出现辈在夯黄完后宁的瞬净间，扒消散找时间捏只有2～4m工in，故对便渗透性哄较大的焦砂性土壶，两遍学夯击间撞的间歇弦时间很卡短，亦词即可连暗续夯击贩。对粘性据土，由睁于孔隙鞭水压力陕消散较耀慢，故棵当夯击记能逐渐挨增加时统，孔隙丸水压力污亦相应挽地增加露，其间欺歇时间御取决于质孔隙水全压力的上消散情铁况，一嫌般为2～4周。牙目前逃国内盼有的冲工程常对粘雄性土债地基警的现猎场埋蛾设了壮袋装验砂井(或塑手料排欺水带)，以并便加萍速孔盆隙水抱压力改的消恢散，盏缩短幸间歇.有时雷根据交施工禾流水拆顺序蹈先后篇，两型遍间病也能慰达到奖连续申夯击电的目体的强夯遭法施雪工主要机逼具及设昼备：履带烧式起禾重机即，稳骗定性档好，挪行走枣方便冷。轮胎竟式起特重机三足架怒和轮胎喘式强夯潮机夯锤并、起理重设缴备、阶脱钩所装置遗等（麦国内前）施工躲步骤试夯根据工摧程需要累确定加摊固后的辨地基承嫌载力，图变形模头量，有怒效加固拾深度，百特别是帆消除黄利土的湿来陷性或秘地基的钥地震液葵化深度季，以此小根据土东的类型愁、特征踪蝶，选定宁单点夯遍击能，肉单位面粒积夯击毙能、夯草击次数候、夯击魄遍数、杯夯点间茄距、间扇歇时间拍等，确役定是否踏需要加凶设垫层限及填料贪并确定克其厚度励。试夯的至目的就皇是根据组这些选励定的施肺工参数仿，进行吓试夯，破并根据漂试夯后敲的检验翠结果，匙适当调滔整设计竞、施工浊参数，妥使其达遭到预想巷的处理普效果。步骤魔：1）清员理并橡平整够施工胞场地梁；2)铺设垫皆层，在线地表形善成硬层滚，用以么支承起解重设备申，同时峡可加大刃地下水睛和表层体面的距怖离，防六止夯击续的效率扭降低；3)标出第中一遍夯驻击点的沾位置，捎并测量打场地