3.強夯法和強夯置換法

1、中國地基處理技術 Ground Improvement Technology in China強夯法和強夯置換法 概述 強夯是法國Menard技術公司首創(chuàng)的一種地基加固方法，它通過一般830t的重錘(最重可達200t)和820m的落距(最高可達40m)，對地基土施加很大的沖擊能，一般能量為5008000kNm。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動應力，可提高地基土的強度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。 強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。 強夯置換法適用

2、于高飽和度的粉土與軟塑一流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴的工程。 優(yōu)點：施工簡單、加固效果好、使用經濟。概述 加固機理 強夯法是利用強大的夯擊能給地基一沖擊力，并在地基中產生沖擊波，在沖擊力作用下，夯錘對上部土體進行沖切，土體結構破壞，形成夯坑，并對周圍土進行動力擠壓。 動力密實 動力固結 動力置換 動力密實 采用強夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動力密實的機理，即用沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實，從而提高地基土強度。非飽和土的夯實過程，就是土中的氣相(空氣)被擠出的過程，其夯實變形主要是由于土顆粒的相對位移引起。 加固機理 動力固結 巨大的沖擊能量在土中產生很大的

3、應力波，破壞了土體原有的結構，使土體局部發(fā)生液化并產生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結。由于軟土的觸變性，強度得到提高。加固機理 飽和土的壓縮性 產生液化 滲透性變化 觸變恢復Menard根據強夯法的實踐，首次對傳統(tǒng)的固結理論提出了不同的看法，認為飽和土是可壓縮的新機理。歸納成四點：夯擊一遍的情況 夯擊三遍的情況 加固機理 加固機理 Menard對強夯中出現(xiàn)的現(xiàn)象，又提出了一個新的彈簧活塞模型，對動力固結的機理作了解釋。 靜力固結理論模型 動力固結理論模型 加固機理 靜力固結和動力固結理論對比 靜力固結理論 動力固結理論 不可壓縮的液體固結時液體排出所

4、通過的小孔，其孔徑是不變的彈簧剛度是常數(shù)活塞無摩阻力 含有少量氣泡的可壓縮液體固結時液體排出所通過的小孔，其孔徑是變化的彈簧剛度為變數(shù)活塞有摩阻力 動力置換加固機理 整式置換樁式置換采用強夯將碎石整體擠入淤泥中，其作用機理類似于換土墊層 通過強夯將碎石填筑土體中 ，其作用機理類似于振沖法等形成的碎石樁 設計計算 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)； 夯錘重(t)；落距(m)； 系數(shù)，須根據所處理地基土的性質而定， 對軟土可取0.5，對黃土可取0.340.5。設計計算 強夯的有效加固深度應根據現(xiàn)場試夯或當?shù)亟涷灤_定。在缺少經驗或試驗資料時，建筑地基處理技術規(guī)

5、范(JGJ79-2002)建議可按下表預估。 單擊夯擊能(kNm) 碎石土、砂土等粗顆粒土 粉土、粘性土、濕陷性黃土等細顆粒土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：強夯法的有效加固深度應從最初起夯面算起 2. 夯錘和落距設計計算 單擊夯擊能=M*h總夯擊能=N*M*h單位夯擊能=N*M*h/A 強夯和強夯置換的單位夯擊能應根據地基土類別、結構類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并可通過試驗

6、確定。 強夯置換單擊夯擊能在可行性研究或初步設計時可按圖中的實線(平均值)與虛線(下限)所代表的公式估計： 設計計算 較適宜的夯擊能 夯擊能最低值 置換墩深度(m) 設計計算 3. 最佳夯擊能在最佳夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土的自重壓力。 粘性土根據孔隙水壓力的疊加值來確定 砂性土可繪制孔隙水壓力增量與夯擊擊數(shù) (夯擊能)的關系曲線來確定 設計計算 4. 夯擊點布置與間距夯擊點布置 強夯夯擊點位置可根據基底平面形狀，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。 夯擊點布置時應考慮施工時吊機的行走通道。 強夯置換墩位布置宜采用等邊三角形或正方形。 對獨立基礎或條形基礎可根據基礎形狀 與

7、寬度相應布置。 強夯和強夯置換處理范圍應大于建筑物基礎范圍，具體的放大范圍，可根據建筑物類型和重要性等因素考慮決定。對一般建筑物，每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/22/3，并不宜小于3m。 設計計算 夯擊點間距強夯第一遍夯擊點間距可取夯錘直徑的2.53.5倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間，以后各遍夯擊點間距可適當減小。對處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間距宜適當增大。一般根據地基土的性質和要求處理的深度而定，以保證使夯擊能量傳遞到深處和保護鄰近夯坑周圍所產生的輻射向裂隙為基本原則。設計計算 5. 夯擊擊數(shù)與遍數(shù) 強夯夯點的夯擊擊數(shù)，應按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯

8、沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件： (1) 最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當單擊夯擊能量小于4000 kNm時為50mm；當夯擊能為40006000 kNm時為100mm；當夯擊能大于6000 kNm時為200mm；(2) 夯坑周圍地面不應發(fā)生過大隆起； (3) 不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。 設計計算 強夯置換夯點的夯擊次數(shù)應通過現(xiàn)場試夯確定，且應同時滿足下列條件： (1) 墩底穿透軟弱土層，且達到設計墩長； (2) 累計夯沉量為設計墩長的1.52.0倍； (3) 最后兩擊的平均夯沉量不大于強夯的規(guī)定值。 夯擊遍數(shù)應根據地基土的性質確定，可采用點夯23遍，對于滲透性較差的細顆粒土

9、，必要時夯擊遍數(shù)可適當增加。最后再以低能量滿夯2遍，滿夯還可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。設計計算 強夯夯點的夯擊擊數(shù)，應按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件： (1) 最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當單擊夯擊能量小于4000 kNm時為50mm；當夯擊能為40006000 kNm時為100mm；當夯擊能大于6000 kNm時為200mm；(2) 夯坑周圍地面不應發(fā)生過大隆起； (3) 不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。 5. 夯擊擊數(shù)與遍數(shù)設計計算 對場地地下水位在-2m深度以下的砂礫石土層，可直接施行強夯，無需鋪設墊層；對地下水位較高的飽和粘性土與易

10、液化流動的飽和砂土，都需要鋪設砂、砂礫或碎石墊層才能進行強夯，否則土體會發(fā)生流動。墊層厚度隨場地的土質條件、夯錘重量及其形狀等條件而定。 6. 墊層鋪設設計計算 7. 間歇時間各遍間的間歇時間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時間 砂性土 消散快 間歇時間短 連續(xù)夯粘性土 消散慢 間歇時間長 設置袋 裝砂井 加速消散 設計計算 8. 現(xiàn)場測試設計測試工作一般有以下幾個方面內容： 地面及深層變形 孔隙水壓力 側向擠壓力 振動加速度施工機械 我國絕大多數(shù)強夯工程只具備小噸位起重機的施工條件，所以只能使用滑輪組起吊夯錘，利用自動脫鉤的裝置，如下圖，使錘形成自由落體。 1-吊鉤 2-鎖卡焊合件 3、6-螺栓 4-開口銷 5-架板 7-墊圈 8-止動板 9-銷軸 10-螺母 11-鼓形輪 12-護板質量檢驗 強夯施工結束后應間隔一定時間方能對地基加固質量進行檢驗，對碎石土和砂土地基，其間隔時間可取714d；對粉土和粘性土地基可取1428d。強夯置換地基的間隔時間可取28d。 強夯處理后的地基竣工驗收時，承載力檢驗應采用原位測試和室內土工試驗；強夯置換后的地基，承載力檢驗除應采用單墩載荷試驗檢驗外，尚應采用動力觸探等有效手段查明置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變化，對飽和粉土地基允許采用單墩復合地基載荷試驗代替單墩載荷試驗。質量檢驗 竣工