强夯法地基处理设计

浅析强夯法地基处理设计

[摘要]随着地基处理设计水平的提高、施工工艺的改进和施工设备的更新。我国地基处理技术发展很快。对于各种不良地基，经过地基处理后，一般均能满足建造大型、重型或高层建筑的要求。由于地基处理的适用范围进一步扩大，地基处理项日的增多。用于地基处理的费用在工程建设投资中所占比重的不断增大。因而，地基处理的设计和施工必须认真贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境。

[关键词]地基处理；强夯法

引言：

在地基处理设计中有很多方法，有换填垫层法，强夯置换法，振冲法，高压喷射注浆法等等。已经发展的地基处理方法很多，新的方法还在不断涌现。本文主要讲述强夯法，它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑一流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程，强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其运用性和处理效果，对某些场地在采用强夯和强夯置换施工时，应在施工前选择有代表性的地段上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。以确定选定工艺或夯击能量的适用性。根据试验检测结果，确定工艺或夯击能量。

1.强夯法的加固机理

强夯法，又称动力固结法，是法国工程师menard于1969年提

出的一种地基加固方法。它是通过反复将80kn～300kn(最重可达2000k№的重锤提升到8m屯0m(最高可达40m)的高度使其自由下落产生巨大的冲击能量(通常为500kn·n--800kn·m)，对地基进行强力夯实。强夯法适用于处理碎实土、砂土、粉土、湿陷性黄土、盐渍土、杂填土等。对于高饱和度的粘性土应慎重使用。应用此法可以提高地基承载力、降低压缩性、改善抗液化能力和消除湿陷性或溶陷性。强夯法加固地基的机理对于不同的土体是不同的。对于多孔隙、粗颗粒、非饱和的土，强夯的作用就是动力密实，即强夯巨大的冲击能量使土体中的孔隙减少，土体变的密实，从而提高了地基的承载力。因此非饱和土的夯实过程就是土中气相被挤出的过程，其夯实变形主要来源于土颗粒的相对位移。对于细颗粒的饱和土，强夯的作用就是动力固结，即强夯巨大的冲击能量使土体的结构破坏，发生局部液化并产生许多裂隙，增加了土体的排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结，强度得以提高。如果在强夯过程中，在夯坑内回填粗颗粒材料，还可形成动力置换。

2. 强夯法的设计

2.1有效加固深度

强夯法的有效加固的经验计算公式如下：

h=k√wh/10 （1）

h为强夯加固深度／m；k为强夯加固深度影响系数，一般土取0．45—0.46，湿陷性黄土取0．35—0.5；w为锤重／kn；|h为落

距／m。

影响强夯有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距外，土的

性质、土层厚度和条件、地下水位情况以及其他强夯设计参数对加固深度也有重要影响。因此强夯的加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。缺少试验经验时，亦可查相关规范中的表格预估。

2.2夯锤问题

夯锤的形状是否合理, 在一定程度上也会影响夯击效果。目前

国内常用的底面为正方形夯锤, 具有制作简单的优点, 但在使用

时也存在一些缺点, 主要是起吊时由于夯锤旋转, 不能保证前后

几次夯击的夯坑重合,故常出现锤角与夯坑侧壁相接触的现象, 因

而使一部分夯击能消耗在坑壁上, 影响了夯击效果。根据工程实践, 圆形锤不存在此缺点, 效果较好。另外, 目前有不少单位采用锥形锤, 这种形状的夯锤, 在锤着地后由于坑壁一部分土体塌落堆积

于夯锤侧壁上, 增加了夯锤起吊时的阻力, 从而影响起吊速度和

限制了夯击次数。所以夯锤形状以圆柱形为佳。为了提高夯击效果, 锤底必须留有足够数量的排气孔, 以利于夯锤着地时坑底空气迅

速排出和起锤时减小坑底的吸力。排气孔的直径应不小于! 厘米, 以免因土团堵塞而失去作用。此外, 夯锤与脱钩装置的连接, 目前有些单位采用钢丝绳, 如图a 所示。为提高夯击效果,可以对此作

一些改进，一方面缩短脱钩装置的长度,另一方面在夯锤顶面中部

安设横向螺栓, 从而取消了连接钢丝绳, 起吊前将脱钩装置直接

钩住夯锤顶部的横向螺栓, 如图b所示，这样不仅挂钩方便, 而且

提高了夯锤的落距, 增加了夯击能。为便于夯锤脱钩,将系在脱钩装置手柄上的钢丝绳的另一端,直接固定在起重机吊臂根部的横轴上, 当夯锤起吊至预定高度时, 钢丝绳随即拉紧而使脱钩装置开启, 这样既保证了每次夯击的落距相同, 又做到自动脱钩, 提高了工效。

（b）

图2.1脱钩装置与脱钩连接

2.3锤重与落距

锤重与落距是影响强夯效果的主要因素。一般来说，选择锤重和落距都大，单击夯击能量就大，夯击击数就少，夯击遍数也少，加固效果和技术经济较好。但是对于饱和粘性土不能一次施加的能量过大，使土体产生侧向挤出，影响强夯效果。在设计时根据有效加固深度初步确定夯击能，初选锤重和落距，经试夯后最终确定合适的锤重、锤底面积和落距。

2.4夯击点布置与间距

夯击点布置合理与否直接影响着夯击效果。一般根据基底平面形状和加固要求正方形布置或等边三角形布置，也要考虑土层条件和施工工艺。夯点间距根据地基土性质和处理深度要求而定，第一遍夯击点间距可取2．5倍--3．5倍的锤直径，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍间距可适当减少。

2.5夯击击数和遍数

夯击击数是强夯设计中的一个重要参数。对于不同的地基土而言，夯击击数应不同。夯击击数应由现场试验确定，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。一般由现场试夯得到的夯击击数与夯沉量关系曲线确定，同时满足下列条件：最后两击的夯沉量不宜大于：wh6000kn．m时，为200mm；夯坑周围地面应不出现过大的隆起：不因试坑过深而发生提锤困难。一般来说，由粗颗粒土组成的渗透性强的地基夯击遍数可以少些，反之，由细颗粒土组成的渗透性弱的地基夯击遍数应多些。工程经验表明，点夯2遍~3遍，最后低拍满夯1遍~2遍，可取得较好的夯击效果。

2.6间歇时间

各遍夯击间的间歇时间决定于加固土层的超孔隙水压力的消散时间。对于渗透性强的砂土，孔隙水压力消散时间很短，几乎可在夯击后的瞬间完成，故可连续夯击。而对于渗透性弱的粘性土，孔隙水压力消散较慢，必须间隔一定时间让孔隙水压力部分或全部消散后，再进行下一遍的夯击，间歇时间一般为3周~4周。工程实践中，对于不同的地基条件应通过试夯后，确定合理、经济的强夯方案。

2.7处理范围。

强夯处理范围应大于建(构)筑物的基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的l／2～2／3，并不宜小于3m。对于强夯置换，设计的重点是置换墩深度的选择。该深度由土层条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深