强夯法概念及应用介绍

2. 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。
5. 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 3~4周；对于 渗透性好的地基可连续夯击。 6. 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5~9m，或夯锤直径 的2.5~3.5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。
《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 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 ） 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 ） 单位夯击能是指施工场地单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1000~3000KN•m/m2，细颗粒土可取1500~4000KN•m/m2。
（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：
wh H =α 10
式中 H——有效加固深度，m； W——锤重，KN； h——落距，m； α——地基土修正系数，(m/KN)1/2，其值为0.5~0.8，依土 层情况而定。一般随粘性含量和含水量增大而减小。
3. 检验方法 （1）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：室内土工试验； ）室内实验： （3）检验数量：对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基 ）检验数量： 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。
3. 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4000~6000KN •m时 为100mm；当单击夯击能大于6000KN •m时为200mm。 （2）夯坑周围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。
（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3~6，完成第一遍全部夯点的夯击； 8. 用推土机将夯坑填平，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。
第三章 强夯法
一、概述 1. 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10~40t)提到高处使其自由落下（落距一般为10~40m)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。
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250~300mm。对砂质土及碎石填土，锤底面积采用2~4m2，对 于粘性土，采用3~4m2，对于淤泥质土为4~6m2。 2. 起重机 施工机械宜采用带有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 起吊夯锤，使夯锤自由下落。
3. 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 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。
三 强夯法设计
（一）设计的基本程序 1. 查明场地的工程地质条件、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 场地地基土工程性质不同，其加固的目的与要求各不相同。
4. 夯击遍数 夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯2~3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2~3遍；粘性土为3~8遍，泥炭为3~8遍。然后再以低能满夯 1遍，使表层1~2m范围内的土得以夯实。
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 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。 （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10~40t，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25~40kPa，对 于细颗粒土锤底静接底压力宜取较小值。
二 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 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
（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பைடு நூலகம்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 质检 1. 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 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行检验。对碎石土和砂土地基，可 取1~2周，对低饱和度粉土及粘性土地基，为2~4周。