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1、第三章第三章 强夯法强夯法一、概述一、概述1.概念概念 强夯法又名动力固结法，或动力压实法，是反复将很重的锤（一般1040t)提到高处使其自由落下（落距一般为1040m)给地基以冲击和振动，从而提高地基的强度并降低其压缩性。2.适用范围适用范围适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基。应用于房建、桥涵、道路、港口、码头、机场和大型设备的地基处理。3.强夯法的作用强夯法的作用提高地基强度降低地基土的压缩性改善地基土的抗液化能力消除地基土的湿陷性4.强夯法的发展强夯法的发展 1957年，英国道路研究所运用普罗克特（Proctov）击实原理进行过深层土体的压实处理；直到1969年法
2、国梅纳（Menard）公司把强夯法大规模运用于深层土体的加固处理。我国是在 二十世纪70年代未首次在天津新港三号公路进行了强夯实验研究。二二 强夯法加固机理强夯法加固机理目前，强夯法应用于地基加固，主要有三种不同的加固机理：1.动力固结动力固结当强夯法应用于处理细颗粒饱和土时，其加固机理则是动力固结理论。强夯时，巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏土体的原有结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增大了排水通道，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，强度得到恢复。介于此，Menard提出了新的饱和土可压缩机理：饱和土的压缩性 产生液化 渗透性改变 触变恢复2
3、.动力密实动力密实 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，即冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相（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。3.动力置换动力置换动力置换可分整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填入土中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（墩式）的碎石桩（墩），其作用机理类似于振冲法形成的碎石桩，整体形成复合地基。三三 强夯法设计强夯法设计（一）设计的基本程序（一）设计的基本程序1.查明场
4、地的工程地质条件、工程规模大小及重要性；2.确定加固目的与加固要求，初步计算夯击能量、夯击遍数、夯点间距、加固深度等施工参数；3.根据确定的参数，制定施工计划和施工说明；4.施工前试夯，现场确定加固效果，确定是否修改。（二）地基加固的目的与要求（二）地基加固的目的与要求 场地地基土工程性质不同，其加固的目的与要求各不相同。（三）主要施工参数的选择（三）主要施工参数的选择1.单击夯击能的确定单击夯击能的确定有效加固深度的确定有效加固深度的确定强夯法的有效加固深度应根据现场试夯试验或当地经验确定，也可按下列公式计算确定：10whH式中 H有效加固深度，m；W锤重，KN；h落距，m；地基土修正系数，
5、(m/KN)1/2，其值为0.50.8，依土层情况而定。一般随粘性含量和含水量增大而减小。规范提出，在缺少试验资料和当地经验时，可按下表预估：注：强夯法有效加固深度应从最初起夯面算起。在有效深度确定后，可反算出需要的夯锤重量或落距。2.夯击能的确定夯击能的确定 强夯时，当地基中出现的孔隙水压力达到上覆土层自重压力时，此时对应的夯击能为最佳夯击能。夯击能分为单击夯击能和单位夯击能。（1）单击夯击能）单击夯击能 即夯锤重量与落距的乘积。一般根据加固深度来确定，但也受限于起重机的起重能力和臂杆的长度。锤重和落距越大，单击夯击能越大，加固效果越好。（2）单位夯击能）单位夯击能 单位夯击能是指施工场地单
6、位面积上所施加的总夯击能，即单位夯击能=锤重落距总夯击数加固面积。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑，并可通过试验确定。一般情况，粗颗粒土可取10003000KNm/m2，细颗粒土可取15004000KNm/m2。3.夯击次数夯击次数它是强夯设计中的一个重要参数。夯击次数一般由试夯确定，由试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：（1）最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000KN m时为50mm；当单击夯击能为40006000KN m时为100mm；当单击夯击能大于6000KN m时为200mm。（2）夯坑周围
7、地面不应发生过大的隆起。（3）不因夯坑过深而发生提锤困难。4.夯击遍数夯击遍数 夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低锤落距多次夯击，锤印搭接。工程实践中，对于碎石、砂砾、砂质土、垃圾土，夯击遍数为23遍；粘性土为38遍，泥炭为38遍。然后再以低能满夯1遍，使表层12m范围内的土得以夯实。5.间隔时间间隔时间 两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超孔隙水压力的消散时间。当缺少实验资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于34周；对于 渗透性
8、好的地基可连续夯击。6.夯点布置夯点布置 夯点位置可根据建筑物结构类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。每个夯击点间距可知59m，或夯锤直径的2.53.5倍，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对处理深度较深，或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。7.加固范围 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。四四 强夯法施工强夯法施工 施工时控制质量的重要一环，今后发展的方向是信息化施工，即在施工现场对有关内容进行随时测试，并将其结果输入计算机处理得到加固地基的定量评价，并随时对施工参数作出修改。
9、（一）施工机具及设备（一）施工机具及设备 主要的施工设备包括夯锤、起重机、脱钩装置三部分。1.夯锤夯锤 夯锤的选择与土层加固深度及落距有关。强夯的效果与夯锤底面积密切相关，夯锤底面积小，则强夯的效果越好，但夯锤底面积过小，易造成楔入土造成破坏。夯锤质量可取1040t，其底面积形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取2540kPa，对于细颗粒土锤底静接底压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径或取250300mm。对砂质土及碎石填土，锤底面积采用24m2，对于粘性土，采用34m2，对于淤泥质土为46m2。2.起重机起重机 施工机械宜采用带有
10、自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。3.脱钩装置脱钩装置起吊夯锤，使夯锤自由下落。（二）施工要点（二）施工要点1.清理并平整施工场地；2.标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；3.起重机就位，夯锤置于夯点位置；4.测量夯前锤顶高程；5.将夯锤吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。6.重复步骤5，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。7.换夯点，重复步骤36，完成第一遍全部夯点的夯击；8.用推土机将夯坑填平
11、，并测量场地高程；9.在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。（三）施工注意事项（三）施工注意事项施工过程中应有专人负责下列监测工作：1.开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；2.在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或落夯应及时纠正；3.按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。五五 质检质检1.检验内容检验内容包括施工过程中质量监测及夯后地基的质量检验，其中前者尤为重要。2.检验时间检验时间经强夯处理后的地基其强度随时间增长而逐步提高，因此应在强夯结束后一定时间后再
12、行检验。对碎石土和砂土地基，可取12周，对低饱和度粉土及粘性土地基，为24周。3.检验方法检验方法（1）原位测试方法）原位测试方法标贯：适用于砂土、粉土、粘性土；静力触探：适用于砂土、粉土、粘性土；重型动力触探：适用于砂土、碎石土；超重型动力触探：适用于粒径大和密实的碎石土；载荷试验：适用于砂土、粉土、粘性土、碎石土、填土等；旁压试验：适用于砂土、粉土、粘性土、碎石土、填土等；波速试验：适用于砂土、粉土、粘性土、碎石土、填土等；（2）室内实验：）室内实验：室内土工试验；（3）检验数量：）检验数量：对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验点不应少于3点，对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。
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