强夯机毕业设计说明

第一章强夯机简介

1.1强夯法简介

1.1.1强夯法特点

强夯法是一种经济高效、节能环保的地基处理方法。强夯法加固地基可提高地基强度，降低压缩性，消除湿陷性，改善其抵抗振（震）动液化的能力等。同时，强夯法可提高土层的均匀性，减少工后差异沉降。

强夯法是一种主动加固方法，该法自诞生以来，以其经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节能环保、质量容易控制、适用围广、施工周期短等突出优点，在全球各类工程的地基处理中得到了日益广泛的应用。

1.1.2强夯法的诞生

强夯法基本思想源于古老的夯击方法，用夯击法加固地基土或土工构筑物是我国在公元前6世纪就已经采用的施工方法。在人类生活的半坡遗址上，即发现原始公社母系氏族社会时期，建筑的柱基垫土经过夯实。进入文明社会几千年以来，中国就一直用夯实法，用夯(木夯、抬夯)、硪(石硪、铁硪)加固地基，并用其修建土工构筑物，如堤、坝、台、墙(小至建筑墙壁，大至城墙)，阿房宫前殿遗址即为东西宽1300m、南北长500m、面积60 万m2 的大夯土台基，最初的万里长城及以后的长城心墙也多用土夯实筑成。

强夯技术(Dynamic Compaction)是一种节能环保的地基处理方法，自1975 年介绍与引进，1978 年开始在工程中试用以来，受到中国工程界的高度重视。强夯技术能大量消耗建筑及工业垃圾，利用各种无机固体废料进行地基加固处理，减少环境污染。强夯技术处理后地基的不均匀性得到改善，能充分保证建筑物的安全使用。适合中国国情，具有显著的社会和经济效益及广泛的应用前景。

强夯法施工如下图。

图1.1强夯法施工

1.2国外强夯机发展及现状

1.2.1国外强夯机发展及现状

图1.2最早的强夯机

在1975年，法国梅纳介绍了一种特制的起重机，它采用液压驱动的强夯专用三角架可以将400kN的夯锤提升到40m的高度。法国尼斯机场为起降波音客机而延长跑道，向海中填土，延长部分有3000m，填土厚原海底为松软的粉土厚50～80m。要求加固深度达40m。为此在现场特制了一台起重量为2000kN、提升高度为25m、自重

6500kN。具有186个轮胎的超级起重机车，是迄今为止世界上最大的强夯施工机械。但由于上述机械自身的缺陷和对作业场地要求过高，使它成为一次性设备，没有形成有生命力的产品

在英国和美国，目前的强夯工程中，绝大部分夯锤的重量在60kN-220kN，落距在20m以，施工也由履带起重机来实施。在英国，对150kN夯锤、落距15m，即能级2250kN*m 的强夯称为高能级强夯，对夯锤为60kN-100kN的强夯称为低能级强夯，施工机械也由通用的履带起重机来代替。

1.2.2国强夯机发展及现状

我国自1975年开始介绍与引进强夯技术，1978年开始在工程中采用履带式起重机进行强夯作业，仅八五期间全国重大工程项目地基处理中采用强夯技术的就达300万平方米以上，取得了良好的经济与社会效益，但也暴露出了履带式起重机进行强夯作业的许多弊病，出现了多起事故。施工机械再一次限制了强夯法向更高能级发展。

国强夯施工从1975年开始介绍和引进至今，虽经历了20多年发展，能级也已达到m

10000，但施工设备仍大多以中小吨位（15t～50t）履带起重机作为改造对kN•

象，增加辅助装置来实现m

8000以下能级的强夯作业。这种改造的目的是增加作

kN•

业时的倾覆稳定性，减轻或改善桁架臂杆的抗弯。应该说，这种改装后的“代用强夯机”虽然在m

8000能级以下的夯实作业中具有一次性投入成本低的特点，但同时kN•

存在安全性差，使用效率低，消耗和维护成本高的缺陷。另外重型机械厂制造的W200A 挖掘/起重两用机是20世纪70年代设计、20世纪80年代对传动系统进行气动和液力耦合方面进行一些改动而成的产品，从本质上说，其85%以上的主结构仍是20世纪70年代设计产品。

1.3强夯机作业特点

1.3.1强夯机简介

强夯机是一种满载率极高的具有突然卸载工况的频繁作业的起重设备根据GB6974.1-86《起重机械名词术语-起重机械类型》对各种起重机的分类和定义，以及工程机械产品类组划分第3类工程起重机械，均没有“强夯机”这一名词和术语。各类机械专业杂志、文献也少见关于对强夯机设计、研究、开发、生产、使用方面的介绍。

另外，虽然用安装用起重设备进行强夯作业存在着安全性和可靠性不足的缺陷，但经过土法的不断改造：诸如用门架来改变臂杆受力和增加脱钩后臂杆的反弹阻尼“代用强夯机”成了强夯专用设备，安装用起重机（A1～A4）与强夯机（A8～A9）明显的界线在强夯施工界变得模糊。从1975年我国开始介绍和引进强夯技术的二十几年来，岩土工程界对强夯工法、工艺的不断完善、改进，使得强夯施工应用围不断扩大，产生了大量的研究论文、施工总结。一些学者认为：“强夯技术对机械设备具有

独特的要求并受其限制，高能级强夯施工机具的研制停滞不前，也限制了高能级强夯的工程应用和对其加固机理和工法的研究”事实上，我国于1992年在火电厂采用m kN •8000强夯技术用于消除黄土湿陷性以来，我国的强夯施工能级在近十几年基本没有提高。到目前为止，由于缺乏科研机构、高等院校和工程机械制造商参与技术开发、产品支持，国至今没有生产和制造出真正适应强夯施工要求、满足强夯施工安全、效率、可靠性要求的强夯机，而基于目前起重量的改装“代用强夯机”随着施工工艺要求能级不断加大，使得强夯作业的不安全性不断增加，施工效率大大下降，超过m kN •10000能级施工成了强夯工程实践的一大困难。

1.3.2强夯机作业方式

强夯夯锤在土中形成强大的冲击应力（可高达2/8000~2000m kN ）从而压缩土体，形成夯坑并提高地基的强度，降低压缩性等。夯锤的冲击速度显著影响冲击应力从而影响强夯的加固效果。履带式吊车提升夯锤时，吊车桁架式臂杆悬挂钢丝绳（背绳）在夯锤重力与提升加速度的作用下，产生较大的拉力，钢丝绳产生延伸（被拉长），夯锤提升到额定高度时，夯锤在自动脱钩器的作用下脱钩，吊车一瞬间卸去载荷，吊车臂杆由于钢丝绳应力的作用，反复向后，向前大幅度的摆动，导致吊车臂杆和有关机件受到冲击，轻则使吊车有关机件提前损坏，重则臂杆向后倾翻、折杆、造成起重臂后翻事故。所以说，突然卸载对于强夯机是正常工况，这一作业方式也是区别于一般起重设备最明显的特征。

1.3.3强夯机起升载荷

从一定程度上来说，强夯机每一循环的起升载荷都是变化的，强夯作业中的起升载荷除夯锤本身的质量外，还有锤顶上覆土质量、夯锤从夯坑提起初始时真空吸附力和土壤环向压力、摩擦阻力等。特别是含水量较高的粘性土场地上，夯坑较深时提锤荷载远远超过夯锤的自重。为提高生产效率，起升机构常常是满载工作。

1.3.4强夯机作业频率

强夯作业属高频率起升作业，以目前国性能最好的主流“代用强夯机”为例在进行m t •300作业时一般作业循环次数为20～27次/h.随着卷扬拉力的提高和起升速度的增大,每小时循环次数还将增大。

1.3.5强夯施工对起重设备要求

从强夯机作业特点可以看出，强夯施工对起重设备的要求主要有以下几点：

（1）应具备较强的地形适应能力和较高的作业稳定性。这样，才能使强夯作业能在承载能力较低的松软场地上进行，并使突然全负荷卸载具有足够的安全性、稳定性。

（2）为了减小由于臂架变形和柔性变幅系统变形贮能，在静力平衡破坏后，出