强夯法和强夯置换法施工的PPT课件
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土木工程施工第4章 强夯法与强夯置换法
土在触变恢复过程中，对振动是十分敏感的，所以在这 期间进行测试工作时一定要十分注意。
（3）动力置换
对透水性极低的饱和软土，强夯使土的结构破坏， 但难以使孔隙水压力迅速消散，夯坑周会形成橡皮土。 可在土中设置袋装沙井等来改善土的透水性，然后 进行强夯。此时加固机理类似于动力固结，也可以采 用动力置换。
为500～2000 kN.m/m3。
夯击能达到饱和能时，土体产生液化，吸着水变成了自 由水，土的强度下降到最小值。必须注意，一旦达到饱和能
量的瞬间，就不能在夯击，否则对土体固结不利。 因为夯
击能过大，土体固结条件遭到破坏，孔隙水反而不易排出， 土体强度降低后难以恢复。
3）渗透性变化
当夯击能增大到饱和能时，孔隙水压力上升到与竖向应
法，同时下卧层的软土也得以快速固结，提高了下卧层的强
度。
1、强夯块石墩及块石垫层复合地基法
此方法系采用巨大夯击能量将块石夯穿淤泥层并使其沉 底形成墩体以加固淤泥层，再在墩顶铺设块石垫层形成复合 地基。 （1）其主要优点是：
1）施工速度快造价低。
2）不受填土层中块石的限制，全场地都适用。 3）因地制宜，就地取材，其所用的材料块石可在机场 附近的山上开采。开山采石后平整的场地又可作为良好的建 筑用地。
复常态。
4）触变的恢复
从实验中可知，在夯实进行中土的抗剪强度明显的降低， 当土体液化或接近液化时，抗剪强度为零或最小，吸附水变 成自由水。当孔隙水压力消散，土的抗剪强度和变形模量大 幅度的增长，土体颗粒间的接触更加紧密，新的吸附水层逐 渐固定，这是由于自由水重新被土颗粒吸附变成了吸着水的 缘故。这就是具有触变性的土的特性，触变性与土质种类有 很大关系，有的恢复的快，有的恢复的非常慢。所以强夯效 果的检验工作宜在夯后4～5周进行。
（3）动力置换
对透水性极低的饱和软土，强夯使土的结构破坏， 但难以使孔隙水压力迅速消散，夯坑周会形成橡皮土。 可在土中设置袋装沙井等来改善土的透水性，然后 进行强夯。此时加固机理类似于动力固结，也可以采 用动力置换。
为500～2000 kN.m/m3。
夯击能达到饱和能时，土体产生液化，吸着水变成了自 由水，土的强度下降到最小值。必须注意，一旦达到饱和能
量的瞬间，就不能在夯击，否则对土体固结不利。 因为夯
击能过大，土体固结条件遭到破坏，孔隙水反而不易排出， 土体强度降低后难以恢复。
3）渗透性变化
当夯击能增大到饱和能时，孔隙水压力上升到与竖向应
法，同时下卧层的软土也得以快速固结，提高了下卧层的强
度。
1、强夯块石墩及块石垫层复合地基法
此方法系采用巨大夯击能量将块石夯穿淤泥层并使其沉 底形成墩体以加固淤泥层，再在墩顶铺设块石垫层形成复合 地基。 （1）其主要优点是：
1）施工速度快造价低。
2）不受填土层中块石的限制，全场地都适用。 3）因地制宜，就地取材，其所用的材料块石可在机场 附近的山上开采。开山采石后平整的场地又可作为良好的建 筑用地。
复常态。
4）触变的恢复
从实验中可知，在夯实进行中土的抗剪强度明显的降低， 当土体液化或接近液化时，抗剪强度为零或最小，吸附水变 成自由水。当孔隙水压力消散，土的抗剪强度和变形模量大 幅度的增长，土体颗粒间的接触更加紧密，新的吸附水层逐 渐固定，这是由于自由水重新被土颗粒吸附变成了吸着水的 缘故。这就是具有触变性的土的特性，触变性与土质种类有 很大关系，有的恢复的快，有的恢复的非常慢。所以强夯效 果的检验工作宜在夯后4～5周进行。
最新 地基处理方法强夯法和强夯置换
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②夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限；
③当土含水量稍高，易夯成橡皮土，处理困难。
3.4.1 重锤夯实法
3、适用范围
①适用于稍湿的粘性土、砂土、饱和度≤60的湿 陷性黄土、杂填土及分层填土； ②加固深度1.2~2.0m； ③加固土层应高出地下水位0.8m以上，否则需采 取降水措施； ④夯击对邻近建筑物和设备有影响时不宜采用。
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
（2）吊钩 ①采用半自动脱钩器； ②夹角α控制在39°以内。
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
（3）起重机械 履带式起重机、打桩机、悬臂式桅杆起重机、龙 门式起重机 ①当采用自动脱钩，起重能力应大于1.5倍夯锤 重量； ②采用钢丝绳悬吊夯锤，起重能力应大于3倍夯
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
（6）夯击点夯击数
按试夯的夯击数与夯沉量关系曲线确定，并满足：
①最后两击平均夯沉量不大于50mm，当单位夯击
能较大时不大于10mm。 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起锤困难。 每夯击点的夯击数一般为3～10击。
Cycle Diagram
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
（5）夯击点间距
①粘性土间距宜大；砂质土间距宜小。
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②夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限；
③当土含水量稍高，易夯成橡皮土，处理困难。
3.4.1 重锤夯实法
3、适用范围
①适用于稍湿的粘性土、砂土、饱和度≤60的湿 陷性黄土、杂填土及分层填土； ②加固深度1.2~2.0m； ③加固土层应高出地下水位0.8m以上，否则需采 取降水措施； ④夯击对邻近建筑物和设备有影响时不宜采用。
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
（2）吊钩 ①采用半自动脱钩器； ②夹角α控制在39°以内。
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
3.4.1 重锤夯实法
4、机具设备
（3）起重机械 履带式起重机、打桩机、悬臂式桅杆起重机、龙 门式起重机 ①当采用自动脱钩，起重能力应大于1.5倍夯锤 重量； ②采用钢丝绳悬吊夯锤，起重能力应大于3倍夯
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
（6）夯击点夯击数
按试夯的夯击数与夯沉量关系曲线确定，并满足：
①最后两击平均夯沉量不大于50mm，当单位夯击
能较大时不大于10mm。 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起锤困难。 每夯击点的夯击数一般为3～10击。
Cycle Diagram
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
3.4.2 强夯法
5、施工技术参数
（5）夯击点间距
①粘性土间距宜大；砂质土间距宜小。
4强夯法与强夯置换法
4强夯法与强夯置换法强夯法又名动力固结法，是一种快速加固的地基处理方法。
强夯法是指用起重机将重锤提到一定高度，利用自动脱钩法使重锤自由下落，冲击能夯实地基，从而提高地基土的强度、降低土的压缩性的方法。
1969年，法国的路易斯梅那德（Louis Menard）技术公司首次提出强夯法（Dynamic consolidation method）。
强夯法开始适用于砂土和碎石地基，随着技术的发展，逐渐推广到细粒土地基。
20世纪70年代初，我国引进强夯法，经过几十年的发展，在路桥、水利、建筑方面得到广泛的应用，是目前最经济、最常用的深层地基处理办法之一。
强夯法在处理湿陷性黄土方面取得了显著的效果，但是对粘性土、淤泥、淤质泥土等饱和性较高的地基处理效果不是很理想。
1991年深圳建筑科学中心首创强夯碎石挤淤法，打开了我国利用强夯法处理饱和性粘土地基的新篇章。
4.1加固机理强夯法在工程实践中受到广泛应用，但目前仍然没有一套完善的指导理论和设计方法，对于不同的土基有不同的加固机理。
综合归纳，强夯法主要有三个加固机理方式：1)动力密实（Dynamic Compaction）对于多孔隙、粗颗粒、非饱和土，是基于动力密实的机理。
利用冲击型动力荷载，减小土体的孔隙体积，从而使土体密实。
工程实践表明，经夯击一遍后，夯坑深度可达0.6~1.0m，夯击后的地基承载力可提高2～3倍。
2)动力固结（Dynamic Consolidation）为解释饱和黏性土的强夯效应，Louis Menard提出了动力固结模型。
地基土的强度的变化规律与孔隙水压力的状态有关。
进行夯击时，孔隙水压力增大，土体冲击变形而强度减小，在液化阶段，强度降低为零；孔隙水排出时孔隙水压力减小，此时为土的强度增长阶段；孔隙水压力涨幅为零，此时为土的触变恢复阶段。
3)动力置换（Dynamic Replacement）对于软黏土，往强夯形成的夯坑中填充碎石、砂等粗颗粒材料，强行夯击，填料挤入软土中并排开土体，形成砂、碎石桩与软土的复合地基，这种方法称为强夯置换法。
3.强夯法
三、施工要点
⑴为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取 防振措施； ⑵按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工， 或按试夯后的沉降量控制； ⑶注意含水量对强夯效果的影响； ⑷注意夯锤上部排气孔的畅通 ； ⑸注意施工安全，防止石块伤人； ⑹雨季施工注意排水。
作业题2
1.重锤夯实法和强夯法有什么不同？
2.夯击点间距
夯击点间距一般根据地基土的性质和加固深度 确定。 第一遍一般可取5～9m，对于处理深度较深 或单击夯击能较大的工程，夯击点间距应适当增大。 3.夯击点布置范围 由于基础应力扩散作用，夯击点范围应大于建 筑物基础范围。对于一般建筑物，每边超出基础外 缘的宽度宜为设计加固深度的1/2～1/3，并不小于 3m。
应根据地基土类别结构类型、荷载大小和要求处理的深度
等综合考虑并通过试夯确定。
3.最佳夯击能（最佳夯击次数）
⑴最佳夯击能： 由动力固结理论，使地基中产生的孔隙水压力达 到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。 ⑵最佳夯击次数： 当单击夯击能一定时，与最佳夯击能相对应的夯 击次数称为最佳夯击数。
⑶最佳夯击能(最佳夯击次数)的确定
①由孔隙水压力确定 a.对于粘性土地基，可根 据有效影响深度孔隙水压力的 叠加值来确定最佳夯击能。 b.对砂性土地基，可根据 最大孔隙水压力增量与夯击次 数的关系曲线来确定最佳夯击 次数。
②由夯沉量与夯击次数关系曲线确 定
a.确定原则：夯坑的压缩量最大，而夯坑的隆 起最小。 b.确定方法：当△S－N趋向趋于稳定，接近常 数，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为 最佳夯击次数。
①锤重与落距
对于某一单击夯击能，夯锤在接触土体瞬间 冲量的大小是影响土体压缩变形的关键因素，冲 量越大，加固效果越好。 夯锤着地时的冲量
强夯法和强夯置换法
质量控制要点
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，发现偏差或漏夯应及时纠正。 3)按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对 强夯置换法尚应检查置换深度。
成品保护措施
1)做好现场测量控制桩、控制网以及现场夯击位置布点的保 护工作。 2)做好现场排水设施的保护工作。 3) 强夯后，基坑应及时修整，浇筑混凝土垫层封闭，防止雨 水浸泡强夯后的地基。
工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩荷 载试验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载 力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷 试验代替单墩载荷试验。
4)竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确 定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点 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。强夯置 换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的 l%，且不应少于3点。
适用范围
强夯法适用于处理碎石土、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～流塑的 粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。
强条
当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生 有害的影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等 隔振或防振措施。
强夯法和强夯置换法
概念
强夯法是反复将夯锤提到高处使其自由落下，给 地基以冲击和振动能量，将地基土夯实形成地基 的处理方法。 强夯置换法是将重锤提到高处使其自由落下形成 夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒 料，形成地基的处理方法。
强夯法和强夯置换法讲义
4.0～5.0 5.0～6.0 6.0～7.0 7.0～8.0 8.0～8.5 8.5～9.0 9.0～9.5 9.5～10.0 10.0～11.0
3.0～4.0 4.0～5.0 5.0～6.0 6.0～7.0 7.0～7.5 7.5～8.0 8.0～8.5 8.5～9.0 9.0～10.0
注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起
（2）振动损坏区：距离夯点10～30ｍ。 （3）相对安全区：距离夯点30m以外。
设计计算
关于强夯工程的防震措施其实很多， 1、最常用的就是挖减震沟。减震沟费用低，效果也较好， 沿场地边缘挖防震沟，越深越好，一般2米即可。另外， 地震波是有衍射的，要想在减震沟外侧没有震感是不可 能的。 2、 对于无法避免的震动影响，还应该考虑调整施工方 案，从改进技术方面来实现。比如采用分层低能量多遍 夯击。 3、采用高径比较大的长柱状夯锤，可以有效减小夯击能 的水平分量，达到减震的作用。实验证明采用底面积为 0.36平方米的夯锤，夯点间距2--2.5倍夯锤直径。处理 后影响深度一般5米左右。距场地7--10米对建筑物无振 动影响。 4、利用瑞雷波的传播特性，在建筑周围使土层疏松也可 以加快波的衰减，从而达到防震的效果。
所产生的辐射向裂隙为基本原则。
设计计算
5. 夯击击数与遍数
强夯的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯 沉量关系曲线确定,常以夯沉量最大、夯坑周围隆起量最 小为确定的原则，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 击夯击能量小于4000 kN·m时为50mm；当夯击能为4000～ 6000 kN·m时为100mm；当夯击能大于6000 kN·m时为200mm ；
设计计算
4. 夯击点布置与间距
4.1强夯法PPT
梅那（Menard）根据强夯法的实践，首次对传统的 固结理论提出了不同看法，认为饱和土是可压缩的新机 理。可归纳为一下四点：
饱和土的压缩性 产生液化 渗透性变化 触变恢复
加固机理－动力固结
饱和土的压缩性
强夯法
饱和土含有少量气体，进行强夯时，气体 体积压缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔 隙水排出的同时，孔压减少。每夯一遍，气体 体积可减少40%。
整式置换
桩式置换
强夯置换
强夯法
整式置换
强夯置换 桩式置换
强夯法
强夯置换
强夯法
桩式置换
3.强夯法的设计计算
设计参数主要有： 有效加固深度 夯锤重量和落距 最佳夯击能 夯击点布置及间距 夯击次数与遍数 垫层铺设 间歇时间
强夯法
强夯法的设计计算
强夯法
（1）有效加固深度H
有效加固深度是指经强夯加固后，该土层强度和变形等指标能满 足设计要求的土层范围。强夯的有效加固深度影响因素很多，有锤 重、锤底面积和落距，还有地基土性质，土层分布，地下水位以及 其他有关设计参数等。我国常采用的是根据国外经验方式进行修正 后的估算公式：
液 化
强夯法
液 化
液 化
加固机理－动力固结
强夯法
梅那（Menard）根据强夯法的实践，提出了弹簧活塞模型， 对动力固结机理进行了解释。
弹簧活塞模型
气泡Βιβλιοθήκη 孔径活塞静力固结理论(图a) ①不可压缩的液体 ②固结时液体排出所通过的小孔，其 孔径是不变（土的渗透性不变化） ③弹簧刚度是常数 ④活塞无摩阻力
动力固结理论(图b)
强夯法
适用范围 强夯法适用土层
碎石 土
强夯法
等 等 杂填 土、 素填 土
4强夯法与强夯置换法详解
山东科技大学 王清标 16
2）夯锤和落距 （1）单击夯击能 夯锤重M与落距h的乘积。最好锤重和落距都大，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。 （2）单位夯击能 场地总夯击能量（即锤重×落距×总夯击数）除加固面积称为单位夯击能。 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。 粗颗粒土1000～3000kN· m/m2，细颗粒土1500～4000kN· m/m2。 最佳夯击能： 地基中出现孔隙水压力等于土的自重应力时的夯击能量。 1、粘性土最佳夯击能的确定办法：根据孔隙水压力 的叠加值进行确定 2、砂性土最佳夯击能的确定方法：孔隙水压力不能叠加，绘制孔隙水压力 增量与夯击数的关系曲线确定最佳夯击能。孔隙水压力增量趋于稳定时，即可 获得最佳夯击能。
堆载预压与强夯的对比
山东科技大学 王清标 2
4.1.2 强夯法在我国的发展
在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土
的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。 同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。 对于砂土地基承载力提高2～5倍，压缩性降低2～10倍。
山东科技大学 王清标
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1 3 2 3 1 3m
2 3 1 3 2 3m
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1 3m
3 3m
1
a）13个击点夯一遍分三次完成 b）9个击点夯一遍分三次完成 夯点布置及夯击次序
山东科技大学 王清标
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4）夯击击数与遍数 （1）夯击击数确定 按现场试夯夯击击数和夯沉量关系曲线确定，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： 单击夯击能小于4000kN· m时为50mm； 单击夯击能为4000～6000kN· m时为100mm； 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隆起。 ③不因夯坑过深而发生起锤困难。 夯击点的夯击击数3～10击比较合适。 （2）夯击遍数确定 一般1～8遍，粗颗粒土可少些，细颗粘土（淤泥质土）要求多些。 视满夯的夯实效果，除了采用2遍满夯外，还可采用轻锤或低落距锤多 次夯击，以及锤印搭接等措施。
2）夯锤和落距 （1）单击夯击能 夯锤重M与落距h的乘积。最好锤重和落距都大，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。 （2）单位夯击能 场地总夯击能量（即锤重×落距×总夯击数）除加固面积称为单位夯击能。 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。 粗颗粒土1000～3000kN· m/m2，细颗粒土1500～4000kN· m/m2。 最佳夯击能： 地基中出现孔隙水压力等于土的自重应力时的夯击能量。 1、粘性土最佳夯击能的确定办法：根据孔隙水压力 的叠加值进行确定 2、砂性土最佳夯击能的确定方法：孔隙水压力不能叠加，绘制孔隙水压力 增量与夯击数的关系曲线确定最佳夯击能。孔隙水压力增量趋于稳定时，即可 获得最佳夯击能。
堆载预压与强夯的对比
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4.1.2 强夯法在我国的发展
在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土
的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。 同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。 对于砂土地基承载力提高2～5倍，压缩性降低2～10倍。
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a）13个击点夯一遍分三次完成 b）9个击点夯一遍分三次完成 夯点布置及夯击次序
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4）夯击击数与遍数 （1）夯击击数确定 按现场试夯夯击击数和夯沉量关系曲线确定，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： 单击夯击能小于4000kN· m时为50mm； 单击夯击能为4000～6000kN· m时为100mm； 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隆起。 ③不因夯坑过深而发生起锤困难。 夯击点的夯击击数3～10击比较合适。 （2）夯击遍数确定 一般1～8遍，粗颗粒土可少些，细颗粘土（淤泥质土）要求多些。 视满夯的夯实效果，除了采用2遍满夯外，还可采用轻锤或低落距锤多 次夯击，以及锤印搭接等措施。
4强夯法与强夯置换法
4强夯法与强夯置换法强夯法又名动力固结法，是一种快速加固的地基处理方法。
强夯法是指用起重机将重锤提到肯定高度，利用自动脱钩法使重锤自由下落，冲击能夯实地基，从而提高地基土的强度、降低土的压缩性的方法。
1969 年，法国的路易斯梅那德〔Louis Menard〕技术公司首次提出强夯法〔Dynamic consolidation method〕。
强夯法开头适用于砂土和碎石地基，随着技术的进展，渐渐推广到细粒土地基。
20 世纪70 年月初，我国引进强夯法，经过几十年的进展，在路桥、水利、建筑方面得到广泛的应用，是目前最经济、最常用的深层地基处理方法之一。
强夯法在处理湿陷性黄土方面取得了显著的效果，但是对粘性土、淤泥、淤质泥土等饱和性较高的地基处理效果不是很抱负。
1991 年深圳建筑科学中心首创强夯碎石挤淤法，翻开了我国利用强夯法处理饱和性粘土地基的篇章。
4.1加固机理强夯法在工程实践中受到广泛应用，但目前仍旧没有一套完善的指导理论和设计方法，对于不同的土基有不同的加固机理。
综合归纳，强夯法主要有三个加固机理方式：1)动力密实〔Dynamic Compaction〕对于多孔隙、粗颗粒、非饱和土，是基于动力密实的机理。
利用冲击型动力荷载，减小土体的孔隙体积，从而使土体密实。
工程实践说明，经夯击一遍后，夯坑深度可达0.6~1.0m，夯击后的地基承载力可提高2～3 倍。
2)动力固结〔Dynamic Consolidation〕为解释饱和黏性土的强夯效应，Louis Menard 提出了动力固结模型。
表4-1 动力固结理论与静力固结理论的区分动力固结理论静力固结理论含有少量气泡的可压缩液体不行压缩的气体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的弹簧刚度为变数弹簧刚度为常数地基土的强度的变化规律与孔隙水压力的状态有关。
进展夯击时，孔隙水压力增大，土体冲击变形而强度减小，在液化阶段，强度降低为零；孔隙水排出时孔隙水压力减小，此时为土的强度增长阶段；孔隙水压力涨幅为零，此时为土的触变恢复阶段。
强夯法概念及应用介绍共19页PPT资料
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
2. 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：
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。
（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
2. 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。
3. 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。
（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。
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。
强夯法及强夯置换法
第四节 强夯法施工
施工注意事项
强夯的施工顺序是先深后浅，即先加固深土层再加固中土 层，最后加固 浅土层 在饱和软黏土 场地上施工，为保证吊车的稳定，要一定厚度的砂砾石、 碎石、矿渣等粗颗粒垫层，不宜用粗砂 施工中应经常性对夯锤、脱钩装置、吊车臂杆和起重索具等的关键部位 进行检查，发现问题必须及时采取有效措施 强夯施工必须实行统一指挥，各岗位分工明确，各司其职 夯锤起落过程中，除起重机司机外，所有人员均应退到安全线以外（一 般为10米），以防止夯击时飞石伤人，现场工作人员均应戴安全帽 六级以上大风、雪天或视线不清时，不准进行强夯施工
施工 夯击对象最好为粗颗粒土组成
第二 节 强夯法设计
强夯法的主要参数
有效加固深度及范围 单位面积夯击能力 夯击次数 夯点间距 布置 夯击遍数 间隙时间
第二 节 强夯法设计
有效加固深度及范围的确具和设备
夯锤、起重设备、脱钩装置
夯锤质量——夯锤质量与需要加固的土层厚度、土质条件及落距等因素
强夯法与以往夯实方法相比有以下特点：
平均一次夯击能量比普通夯法能量大得多 以往的夯法，能量不大，且能量不能向深处传播
在施工中，必要的夯击能量可以分几遍进行夯击
地基经过强夯后能消除不均匀沉降
第一节 概述
强夯法最适宜的施工条件
处理深度最好不超过15米（特殊情况除外） 对饱和软土地、地表面应铺一层较厚的砂石、砂土等 优质填料 地下水位离地表面以下2～3米为宜，也可采用降水强夯 施工现场离既有建筑物有足够的安全距离（一般大于10米），否则不宜
超静孔隙水压力的消散 按上述步骤逐遍完成全部夯击遍数，再用低能量满夯一遍，将场地表层 松土 夯实并测量夯后高程
第四节 强夯法施工
钢制储罐地基处理技术规范--强夯_图文
3. 强夯设计要点
通过试夯或试验性施 工后，设计文件中明 确：
夯击能与有效加固深度 夯击次数与停夯标准 夯击遍数 夯点间距与布点方式 孔隙水压力消散与间歇时间 处理范围
C3-3
L2-5 上部结构附加压力 q＝220kPa
C1-1
强风化花岗岩
碎石素填土
碎石素填土 淤泥质土
强风化花岗岩
4.5
≥2.1g/cm³； =2.25g/cm³； 土地基，
回弹模量
回弹模量
同时满足
E≥150MPa
E=440MPa
压实系数
的要求
10
fak=340kPa
8
fak≥250kPa ； ；E0≥20MPa E0=21MPa
5
fak=290kPa
9
；
E0=25MPa
E0=29MPa
5
fak=228kPa ；
4
青岛重交沥青有限公司 原料库7.5万㎡填土地 基强夯处理工程
变质岩类、 花岗岩风化 物回填土下 卧粉质粘土
8000
10000 5000 7000
8
fak≥220kPa； fak=300kPa；
E0≥20MPa
E0=31MPa
对于回填
土地基，
同时满足
压实系数
的要求
8
fak≥300kPa； fak=300kPa；
2.2 处理目标
强夯地基处理设计 应明确处理目的。包 括地基承载力特征值、 压缩模量或变形模量、 有效加固深度、消除 液化深度、消除湿陷 深度，对回填土一般 还应明确干容重指标 等。
2.3 试夯或试验性施工工艺
强夯地基处理设计 应根据本规范要求 ，详细说明试夯或 试 验性施工工艺 要求。
地基处理3 强夯法和强夯置换法
4
3.2 加固机理 3.2.1 动力密实 3.2.2 1）饱和土的压缩性 2）产生液化
5
6
3）渗透性变化 4）触变恢复
7
8
9
3.2.3
动力置换 强夯置换法是在强夯的同时，夯坑中可置入 碎石，强行挤走软土。如图3.6所示, 强夯置换可 分为整式置换和桩式置换两类。
10
11
3.3 3.3.1 1）有效加固深度
19
3.3.2 1）处理深度 2）单击夯击能
20
3 4 5）现场测试设计
21
3.4 3.4.1 1）施工机械
22
23
2 3 3.4.2 3.4.3
施工监测
24
3.5 3.5.1 3.5.2 检验要求
25
3.6 工程应用实例 【例3.1】 【例3.2 1）工程概况 2）场地工程地质条件
26
12
13
2）夯锤和落距 在强夯法设计中，应首先根据需要加固的深 度初步确定单击夯击能，然后再根据机具条件因 （1）单击夯击能 （2）单位夯击能 （3）夯锤选择
14
15
（4）落距选择 3 （1）夯击点布置 （2）夯击点间距
16
17
4）夯击击数与遍数 （1）夯击击数的确定
1地面及深层变形观测 （2）孔隙水压力观测 （3）侧向挤压力观测 （4）振动影响范围观测
27
3）有关强夯设计参数及局部软弱区的处理 4）质量检验与处理效果分析
28
29
30
习
题
31
3 强夯法和强夯置换法
本章教学要求 了解强夯法的概念及适用范围、强夯法加固机 理与加固微观机理。认识强夯置换法的作用机理,掌 握强夯法与强夯置换法的设计计算方法，熟悉强夯 法与强夯置换法的施工工艺、施工监测及质量检测 方法。
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种
处理细颗粒饱和土
加
动力
固
固结
局部产生裂缝，增加排水通道
机
超孔隙水压力消散，土体固结
理
动力
置换
分为整式置换和桩式置换
加密、碎石墩置换、排水的组合
CHENLI
13
1 加固机理
动 力 密 实
冲实击际型工动程力表荷明载，，在使冲土击体 动中非能的饱作孔和用隙土下减在，小中地，等面土夯会体击立变能即得产密 量生实1沉，00降从0，而～一提20般高00夯地kN击基·m一土的遍强作后度用，。 下其非，夯饱主坑和要深土是度的产可夯生达实冲0过.切6程～变，1形.就0m，是， 在夯土加坑中固底的深部气度形相范成被围一挤内层出气超的相压过体密程积硬， 大壳其大层变减，形少承主，载要最力是大可由可比于减夯土少前颗6提粒0%高的。
2相～对3位倍移。引起。
CHENLI
14
1 加固机理
巨大的冲击能量在土中产生很
动
大的应力波，破坏了土体原有的
力
结构，使土体局部发生液化并产 生许多裂隙，增加了排水通道，
固
使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水
结
压力消散后，土体固结。由于软
土的触变性，强度得到提高。
CHENLI
15
1 加固机理
Menard首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱和 土是可压缩的新机理。
CHENLI
1
1 加固机理
2 设计计算
主
要
3 施工方法
内
容
4 质量检验
5 工程实例
6 发展趋势
CHENLI
2
概述
强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一 种地基加固方法，我国于1978年首次由交通部一航 局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了 强夯法试验研究。它通过一般8～30t的重锤(最重可 达200t)和8～20m的落距(最高可达40m)，对地基土 施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的 压缩性、改善砂土的抗液化条件等。
静力固结理论(图a)
动力固结理论(图b)
①不可压缩的液体
②固结时液体排出所通过的小
孔，其孔径是不变的
③弹簧刚度是常数
④活塞无摩阻力
CHENLI
①含有少量气泡的可压缩液体
②固结时液体排出所通过的小
孔，其孔径是变化的
③弹簧刚度为变数
④活塞有摩阻力
18
1 加固机理
动
力
置
整式置换：将碎石整体 桩式置换：形成桩式
1. 饱和土的压缩性：进行强夯时，气体体积压 缩，孔压增大，随后气
体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。
2. 产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相
3. 应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。 继
43.. 渗透续性施变加化能：量超，孔除压了大使于土颗起粒重间塑的的侧破向坏压作力用时外，，致能使量土纯颗属粒是间浪出费现。裂
CHENLI
8
发展趋势
质量检验
工程实例
施工方法
设计计算
加固机理
CHENLI
9
1 加固机理 夯 锤
夯击能
冲击力
冲击波
隆起 地面
冲切上部 土体
结构破坏
挤压
形成夯坑
土体
CHENLI
挤压周围 土体 10
1 加固机理
某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及 周围地表隆起情况
CHENLI
11
1 加固机理
对非饱和土地基
换
挤入淤泥中，作用机理 或墩式的碎石墩或桩。
类似于换土垫层。
其作用机理类似于振冲
法等形成的碎石桩。
CHENLI
19
发展趋势
质量检验
工程实例
施工方法
设计计算
加固机理
CHENLI
20
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。
CHENLI
3
概述 强夯法 度的粉 土与粘
性土
湿陷性 黄土
杂、素 填土
对于高饱和度的可采
用强夯置换法 CHENLI
4
概述
《建筑地基处 理技术规范》 (JGJ79-2002)
规定
强夯法适用于处理碎石 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
适用性和处理效果。
CHENLI
5
概述
强夯法、 强夯置换法
的优点
加固效果好 施工简单 使用经济
强夯法加 袋装砂井
软粘土地基的综合治理
CHENLI
6
国内 发展 阶段
概述
自引进到80年代初，约8年。本阶段工程应 用强夯能级比较小，一般仅为1000kN*m，处 理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。
80年代初到90年代初。本阶段兴建国家重点
达到10000kN*m。为了更进一步扩大强夯的
应用范围，在强夯技术的基础上，还形成了
强夯置换和CH柱ENL锤I 冲扩等新技术 。
7
概述
以处理饱和软土为目的低能级强 夯技术；
三个 研究 方向
以处理高填土和深厚湿陷性黄土， 以及消除湿陷为目的的高能级强 夯技术；
强夯与其他地基处理技术优势互补， 发展成为组合式地基处理技术。
工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷
性，国家化工部组织开发了6250kN*m能级
强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。
90年代初到2002年，本阶段以兴建国家重
点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发
了8000kN*m能级强夯，使强夯消除黄土湿
陷性的深度达到15m。
2002年底至今，强夯工程最高应用能级已经
4. 隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排
出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。
4. 触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达
到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压
的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。
CHENLI
16
1 加固机理
从左图可以看出， 每夯击一遍时，体积 变化有所减少，而地 基承载力有所增长， 但体积的变化和承载 力的提高，并不是遵 照夯击能的算术级数 规律增加的。
夯击三遍的情况
CHENLI
17
1 加固机理
弹
簧
活 塞 模 型
静力固结理论与动力固结理论的模型比较 a)静力固结理论模型 b)动力固结理论模型
压密过程基本上同实验 室中的击实实验相同， 挤密振密效果明显。
对饱和无粘性土地基
土体可能会产生液化， 其压密过程同爆破和振 动密实的过程相同。
对饱和粘性土地基
产生超孔压，并且逐渐 消散，地基土固结，孔 隙比减小，强度提高。
CHENLI
12
1 加固机理
动力
加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土
三
密实
动力荷载减小土孔隙，提高强度