第三章强夯和强夯置换2(设计计算)

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• 从起重机械的性能看，当起重量逐渐 增大 ，扒杆逐渐往高伸。落距大，可 充分利用起重机械的能力，经济效果 好。 • 如W1001起重机，增设龙门支架后， 11.5t、14m. • 大能量机械：法国液压驱动的支架， 40t，40m • 法国机场，要求加固深度达40m,特别 研制200t、25m的超级起重机。
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三、 设计计算
最佳夯击能
最佳夯击能
？
在这样的夯击能作用下， 地基中出现的孔隙水压力 达到土的自重压力。
粘性土中的确定 砂性土中的确定
根据孔隙水压力的叠加值 绘制孔隙水压力增量与夯击 击数(夯击能)的关系曲线
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三、 设计计算
夯击点布置及间距
等边三角形 根据基底平面形状 等腰三角形 正方形 应考虑施工时吊机的行走通道
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•
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的深度等 综合考虑，并可通过试验确定。在一般情 况下，对粗颗粒土可取1000～3000kN·m/m2， 对细颗粒土可取1500～4000kN·m/m2。
•
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三、 设计计算
夯击击数和遍数 按现场试夯得到的夯击击 数和夯沉量关系曲线确定 还要满足
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三、 设计计算 选择夯锤
夯锤和落距
选 择 合 适 的 夯 锤 和 落 距
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圆形和方形 气孔式和封闭式 底面积按土 的性质确定
锤重 确定落距 根据单点 夯击能量
较适合的夯击能 夯击能最低值
介于
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• 一般国内夯锤可取10～25t。夯锤材质最好用 一般国内夯锤可取10 25t。 10～ 铸钢，也可用钢板为外壳内灌混凝土的锤。 铸钢，也可用钢板为外壳内灌混凝土的锤。夯 锤的平面一般为圆形， 锤的平面一般为圆形，它对周围土体的影响一 下落时易对中落点。 致，下落时易对中落点。 • 方形锤与条基、方形独立基础边角相一致，适 方形锤与条基、方形独立基础边角相一致， 用该类基础。 用该类基础。 • 夯锤中设置若干个上下贯通的气孔，孔径可取 夯锤中设置若干个上下贯通的气孔 气孔， 250～300mm，它可减小起吊夯锤时的吸力( 250～300mm，它可减小起吊夯锤时的吸力(在 上海金山石油化工厂的试验工程中测出， 上海金山石油化工厂的试验工程中测出，夯锤 的吸力达三倍锤重) 的吸力达三倍锤重)；又可减少夯锤着地前的 瞬时气垫的上托力。 瞬时气垫的上托力。
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•
锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力 值可取25～40kPa，对砂性土和碎石填土，一 般锤底面积为2～4m2；对一般第四纪粘性土建 议用3～4m2；对于淤泥质土建议采用4～6m2； 对于黄土建议采用4.5～5.5m2。同时应控制夯 锤的高宽比，以防止产生偏锤现象，如黄土， 高宽比可采用1:2.5～1:2.8。
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三、 设计计算
夯击击数和遍数 按现场试夯得到的夯击击 数和夯沉量关系曲线确定 还要满足
强夯夯点的 夯击击数
夯 击 击 数
1.最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯击 能量小于4000kN*m时为50mm；夯击能为4000～6000kN*m 时为100mm；夯击能大于6000kN·m时为200mm; 2.夯坑周围地面不应发生过大隆起; 3.不因夯坑过深而发生起锤困难。
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•
为增加饱和砂土的密实度，提高这些土 类的标准贯入击数，需施加的单位夯击能如 下表：
标贯击数增量与夯击能量的关系 欲增加的标贯值 ∆N 5 需增加的夯击能量 ε （千焦/米3） 100-250 10 250-350 15 400-500 20 500-650
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思考
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夯锤和落距
单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积， 一般说夯击时最好锤重和落距大，则单 击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相 应减少，加固效果和技术经济较好。整 个加固场地的总夯击能量(即锤重×落 距×总夯击数)除以加固面积称为单位 夯击能。
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•
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的深度等 综合考虑，并可通过试验确定。在一般情 况下，对粗颗粒土可取1000～3000kN·m/m2， 对细颗粒土可取1500～4000kN·m/m2。 在设计中，根据需要加固的深度初步 • 确定采用的单击夯击能，然后再根据机具 条件因地制宜地确定锤重和落距。
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三、 设计计算
夯锤和落距
夯 锤 落距
单击夯击能=M*h 总夯击能=N*M*h 单位夯击能=N*M*h/A
对饱和粘性土所需的能量不能一次施加，否则土体会产生 侧向挤出，强度反而有所降低，且难于恢复。根据需要可 分几遍施加，两遍间可间歇一段时间。
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， 并通过试验确定。
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三、 设计计算
夯击点的间距
夯击点的间距
确定原则：一般根据地基土的 一般根据地基土的 性质和要求处理的深度而定， 性质和要求处理的深度而定， 以保证使夯击能量传递到深处 和保护邻近夯坑周围所产生的 辐射向裂隙。 辐射向裂隙。
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1.强夯第一遍夯击点间距可 1.强夯第一遍夯击点间距可 取夯锤直径的2.5 3.5倍 2.5～ 取夯锤直径的2.5～3.5倍， 第二遍夯击点位于第一遍夯 击点之间。 击点之间。以后各遍夯击点 间距可适当减小。 间距可适当减小。 2.最后一遍是低能量满夯 最后一遍是低能量满夯： 2.最后一遍是低能量满夯： 确保地表土均匀和较高的密 实度。 实度。 3.对处理深度较深或单击夯 3.对处理深度较深或单击夯 击能较大的工程， 击能较大的工程，第一遍夯 击点间距宜适当增大。 击点间距宜适当增大。
经验公式：
锤重（吨) 锤底面积（米 ） = 2.5 − 3.0
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• 夯锤确定后，根据要求的单点夯击能 量，就能确定夯锤的落距。 • 国内通常采用的落距是10～15m，锤重 国内通常采用的落距是10～15m，锤重 在10～15t 。 10～ • 大落距的施工方案，这是因为增大落 距可获得较大的接地速度，能将大部 分能量有效地传到地下深处，增加深 层夯实效果，减少消耗在地表土层塑 性变形的能量。
强夯置换点 的夯击击数
夯 击 击 数
1.墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长 ; 2.累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍 ; 3.最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。
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三、 设计计算
夯击击数和遍数
夯 击 遍 数
夯击遍数应根据地基土的性质 确定，可采用点夯2 确定，可采用点夯2～3遍，对于渗 透性较差的细颗粒土， 透性较差的细颗粒土，必要时夯击 遍数可适当增加。 遍数可适当增加。最后再以低能量 满夯2 满夯2遍，满夯还可采用轻锤或低 落距锤多次夯击，锤印搭接。 落距锤多次夯击，锤印搭接。
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三、 设计计算
夯击点的间距
夯击点的间距
3.强夯置换墩间距应根据荷载 3.强夯置换墩间距应根据荷载 大小和原土的承载力选定，当 大小和原土的承载力选定， 满堂布置时可取夯锤直径的2 满堂布置时可取夯锤直径的2～ 3倍。对独立基础或条形基础可 取夯锤直径的1.5 2.0倍 1.5～ 取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩 的计算直径可取夯锤直径的 1.1～1.2倍 1.1～1.2倍。
夯击点的布置
强夯置换墩位布置
等边三角形 正方形
处理范围应大于建筑物基础范 独立基础或条形基础 围，具体的放大范围，可根据 建筑物类型和重要性等因素决 定。对一般建筑物，每边超出 基础外缘宽度宜为设计深度的 1/2～2/3，并不宜小于3m。 2012-1-3
根据基础形式布置
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三、 设计计算
夯击点的布置
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三、 设计计算
夯击点的间距
夯距太近： 夯距太近：
夯击点的间距
相邻夯击点的加固效应将在浅 处叠加而形成硬层， 处叠加而形成硬层，影响能量 向深部传递。 向深部传递。 粘性土：当夯距过小， 粘性土：当夯距过小，辐射裂 隙会闭合，影响排水。 隙会闭合，影响排水。
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三、 设计计算
土木工程教研室
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2 设计计算
有效加固深度
有效加固 深度
？
经强夯加固后，该土层强 度和变形等指标能满足设 计要求的土层范围。
H ≈ α M ⋅h
系数， 系数，根据 地基土性质 决定
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夯锤重 落距（m） 落距（ （t ）
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三、 设计计算
有效加固深度
对淤泥、泥炭等粘性软弱土层，置换 强夯 置换 墩的 深度 土质 条件 决定 墩应穿透软土层，着底在较好土层上 对深厚饱和粉土、粉砂，墩身可不穿 透该层
夯击击数和遍数
夯 击 击 数
国内确定夯击击数的方法有所 不同： 不同：有的以孔隙水压力达到液化 压力为准则； 压力为准则；有的以最后一击的夯 沉量达某一数值为限值； 沉量达某一数值为限值；也有的以 上、下二击所产生的沉降差小于某 一数值为标准。总之， 一数值为标准。总之，各夯击点的 夯击数，应使土体竖向压缩最大 竖向压缩最大， 夯击数，应使土体竖向压缩最大， 而侧向位移最小为原则， 而侧向位移最小为原则，一般为 10击 4～10击。
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三、 设计计算
夯击击数和遍数
夯 击 遍 数
夯击遍数以不出现“翻浆” 夯击遍数以不出现“翻浆”和 橡皮土”为宜。 “橡皮土”为宜。 两遍之间的“间歇时间” 两遍之间的“间歇时间”见后 述。
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三、 设计计算
强夯置换
柱 式 置 换
置换墩深度由土质条件决定。 置换墩深度由土质条件决定。 除厚层饱和粉土外，应穿透软土层， 除厚层饱和粉土外，应穿透软土层， 到达较硬土层。 到达较硬土层。 深度不宜超过7m 深度不宜超过7m。 7m。 置换墩的间距取3倍墩直径左右。 置换墩的间距取3倍墩直径左右。 墩为坚硬粗颗粒材料。 墩为坚硬粗颗粒材料。 锤底静压力值为100 200kPa。 锤底静压力值为100-200kPa。 100-
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三、 设计计算
垫层铺设
强夯前要求拟加固的场地必需具有一层稍硬的表 使其能支承起重设备；并便于对所施工的“ 层，使其能支承起重设备；并便于对所施工的“夯击 能”得到扩散；同时也可加大地下水位与地表面的距 得到扩散； 离。 对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可 对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层， 深度以下的砂砾石土层 直接施行强夯，无需铺设垫层； 直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱 和粘性土与易液化流动的饱和砂土，需要铺设砂、 和粘性土与易液化流动的饱和砂土，需要铺设砂、砂 砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。 砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。 垫层厚度随场地的土质条件、 垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状 等条件而定。当场地土质条件好， 等条件而定。当场地土质条件好，夯锤小或形状构造 合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。 合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。垫层厚 度一般为0.5～2.0m，保证地下水位低于坑底面以下2m。 度一般为0.5～2.0m，保证地下水位低于坑底面以下2m。 2m 0.5 2012-1-3 33 铺设的垫层不能含有粘土。 铺设的垫层不能含有粘土。
承重结构下必须布置夯击点
夯距通常为5—9m
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三、 设计计算
夯击点的布置
1.大面积基础采用正方形插挡法布置， 1.大面积基础采用正方形插挡法布置， 大面积基础采用正方形插挡法布置 使孔隙水压力充分消散， 使孔隙水压力充分消散，不易形成橡 皮土。 皮土。 条基采用点线插挡法布置。 2. 条基采用点线插挡法布置。 3.柱基为点夯 柱基为点夯。 3.柱基为点夯。 4. 砂性土和强夯挤淤可采用排夯法加 锤印彼此搭接200 300mm）。 200固（锤印彼此搭接200-300mm）。 若加固深度较大时， 5. 若加固深度较大时，若能量不够或 垫层太厚，可采用二次夯击。 垫层太厚，可采用二次夯击。