强夯法和强夯置换法施工
强夯法和强夯置换法
等边三角形 正方形Biblioteka .3设计计算3 强夯和强夯置换
夯击点间距
确定原则：一般根据地基土的 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。
1.强夯第一遍夯击点间距可取夯 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。以 后各遍夯击点间距可适当减小。
3 强夯和强夯置换
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。
强夯法和强夯置换法
3.2加固机理
夯锤
隆起 地面
挤压 土体
3 强夯和强夯置换
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
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
强夯法和强夯置换法
3.2加固机理
动力置换
3 强夯和强夯置换
整式置换：将碎石整体
2.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。
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。墩的计算直 径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。
强夯法和强夯置换法
三种加固机理
3 强夯和强夯置换
动力密实
加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土 动力荷载减小土孔隙，提高强度
土木工程施工第4章 强夯法与强夯置换法
（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。
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。
建筑工程强夯地基及强夯置换地基-完整版
建筑工程强夯地基及强夯置换地基完整版强夯地基是为了提高地基的强度和承载力，增强建筑物的稳固性，而对地基进行强力夯实。
简单来说，强夯施工是一种施工便捷、效果显著的地基加固技术。
强夯施工有其适合处理的土地类型，一般包括：砂土、碎石土、低饱和度粉土、湿陷性黄土等等。
其他土质类型需要经过试验后方可进行施工，或结合其他地基加固手段处理。
强夯地基包含强夯和强夯置换。
一、强夯地基（1）强夯地基的设计应符合下列规定1强夯的有效加固深度，应根据现场试夯或地区经验确定。
在缺少试验资料或经验时，可按表6.3.3-1进行预估。
2夯点的夯击次数，应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：1）最后两击的平均夯沉量，宜满足表6.3.3-2的要求，当单击夯击能E大于12000kN·m时，应通过试验确定；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。
3夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯（2～4）遍，对于渗透性较差的细颗粒土，应适当增加夯击遍数；最后以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。
4两遍夯击之间，应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。
当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基，间隔时间不应少于（2～3）周；对于渗透性好的地基可连续夯击。
5夯击点位置可根据基础底面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。
第一遍夯击点间距可取夯锤直径的（2.5～3.5）倍，第二遍夯击点应位于第一遍夯击点之间。
以后各遍夯击点间距可适当减小。
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。
6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1/2～2/3，且不应小于3m；对可液化地基，基础边缘的处理宽度，不应小于5m；对湿陷性黄土地基，应符合现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025的有关规定。
4强夯法与强夯置换法详解
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
20
1 3 2 3 1 3m
2 3 1 3 2 3m
1
3m
1
3
1
3m
2
3m
3
2
3
3m
1
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
21
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。
强夯法和强夯置换法
(7)现场测试 1.地面及深层变形 地面变形研究的目的是： 1) 了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化； 2) 研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量； 3) 确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究强夯的加固效果。 变形研究的手段是：地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。 地面变形的测试是对夯击后土体变形的研究。每当夯击一次应及时测量夯击 坑及其周围的沉降量、隆起量和挤出量。 2.孔隙水压力 一般可在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的 不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪，在夯击作用下， 进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究。从而确定两 个夯击点间的夯距、夯击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。 3.侧向挤压力 将带有钢弦式土压力盒的钢板桩埋入土中后，在强夯加固 前，各土压力盒沿深度分布的土压力的规律，应与静止土压力相近似。在夯击作 用下，可测试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。 4.振动加速度 通过测试地面振动加速度可以了解强夯振动的影响范围。通 常将地表的最大振动加速度为0.98m/s2处(即认为是相当于七度地震设计烈度)作 为设计时振动影响安全距离。但由于强夯振动的周期比地震短得多，强夯产生振 动作用的范围也远小于地震的作用范围，所以强夯施工时，对附近已有建筑物和 施工的建筑物的影响肯定要比地震的影响为小。为了减少强夯振动的影响，常在 夯区周围设置隔振沟。
一般国内夯锤可取10～25t。夯锤材质最好用铸钢，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，夯锤中设置若干个上下贯通的 气孔，孔径可取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，夯锤的吸力达三倍锤重)；又可减少夯锤着地 前的瞬时气垫的上托力。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。 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8～25m。对相同的夯击能量，常选用大落距的施工方案， 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。
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。
强夯地基处理
1.1强夯地基处理1.1.1基本规定1、强夯地基处理可根据加固原理、适用条件和施工工艺划分为强夯法和强夯置换法两种类型。
2、确定强夯地基处理方案应具备下列条件：（1）详细的岩土工程勘察资料，上部结构及基础设计资料；（2）对于人工填土地基，应详细了解填土场地原地表的地形地貌、地表植被、地表水分布及填土前的地表处理、排水、清淤等情况；了解填土的岩土成分、土石比及颗粒级配等；（3）根据工程的要求和地基存在的主要问题，确定强夯地基处理的目的，处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标；（4）结合工程情况，了解当地强夯地基处理施工经验和施工情况，对于有特殊要求的工程，尚应了解其它地区相似场地上同类工程的处理经验和使用情况等；（5）搜集临近建筑、地下工程和有关管线等情况；（6）掌握工程场地周围的环境情况。
3、在选择强夯地基处理方案时，应考虑上部结构、基础和地基的相互作用，并经过技术经济比较，选用强夯地基处理地基或加强上部结构和强夯地基处理地基相结合的方案。
4、对已确定的强夯地基处理方案，宜按工程地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方案。
5、强夯地基处理可与其它地基处理方法组合形成联合地基处理方案。
6、经强夯地基处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深，而需对本规程确定的地基承载力特征值进行修正时，应符合下列规定：（1）基础宽度的地基承载力修正系数应取零；（2）基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。
经处理后的地基，当受力层范围内仍存在软弱下卧层时，尚应验算下卧层的地基承载力。
7、按地基变形设计或应作变形验算且需进行地基处理的工程，应对处理后的地基进行变形验算。
8、受较大水平荷载或位于斜坡上的工程，当建造在处理后的地基上时，应进行地基稳定性验算。
9、施工过程中应有专人或专门机构负责工程监理，施工结束后必须按本规程规定或国家有关规定进行施工质量检验和验收。
中国地基处理技术 强夯法和强夯置换法
设计计算
4. 夯击点布置与间距 夯 击 点 布 置
强夯夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边 三角形、等腰三角形或正方形布置。 夯击点布置时应考虑施工时吊机的行走通道。 强夯置换墩位布置宜采用等边三角形或正方形。 对独立基础或条形基础可根据基础形状 度相应布置。 与宽
强夯和强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围，具体 的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决 定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计 处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。
加固机理
Байду номын сангаас
夯击一遍的情况 †
夯击三遍的情况
加固机理
Menard对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹 簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。
静力固结理论模型
动力固结理论模型
加固机理
静力固结和动力固结理论对比
静力固结理论 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 动力固结理论 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
E 940( H1 2.1)
夯击能最低值
Ew 940( H1 3.3)
H1 ——置换墩深度(m)
设计计算
3. 最佳夯击能
在最佳夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达 到土的自重压力。 粘性土——根据孔隙水压力的叠加值来确定 砂性土——可绘制孔隙水压力增量与夯击击数 (夯击能)的关系曲线来确定
概述
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一流塑
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
强夯施工规定
强夯地基建筑地基处理技术规范６强夯法和强夯置换法６．１一般规定６．１．１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。
６．１．２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。
６．１．３强夯和强夯置换施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。
试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。
６．２设计（Ⅰ）强夯法６．２．１强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。
在缺少试验资料或经验时可按表６．２．１预估。
表６．２．１强夯法的有效加固深度（ｍ）６．２．２夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并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。
６．２．３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落距锤多次夯击，锤印搭接。
６．２．４两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。
当缺少实测资料时，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。
６．２．５夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。
第一遍夯击点间距可取夯锤直径的２．５～３．５倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。
以后各遍夯击点间距可适当减小。
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。
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
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6
3）渗透性变化 4）触变恢复
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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。
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11
3.3 3.3.1 1）有效加固深度
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3.3.2 1）处理深度 2）单击夯击能
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3 4 5）现场测试设计
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3.4 3.4.1 1）施工机械
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23
2 3 3.4.2 3.4.3
施工监测
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3.5 3.5.1 3.5.2 检验要求
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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
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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
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（4）落距选择 3 （1）夯击点布置 （2）夯击点间距
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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
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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
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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。
强夯和强夯置换施工安全交底
强夯和强夯置换施工安全交底1. 强夯施工安全交底的背景和意义在工程建设施工中，强夯作为一种常见的地基处理方法，具有很高的效果和广泛的应用。
然而，由于强夯施工操作过程中存在一定的风险，为保障施工人员的安全，确保施工质量和项目进度的顺利进行，强夯施工安全交底显得尤为重要。
强夯施工安全交底是指施工单位在施工前，与参与施工的工人进行会议交流，详细介绍强夯施工的操作规程、安全注意事项、风险防控措施等，并要求工人签署安全交底记录表，确保每位工人都已经了解和接受安全交底内容。
这样能够大大降低工人在强夯施工过程中的事故风险，并且还可以提高工人的施工技能和质量。
2. 强夯施工安全交底的内容强夯施工安全交底的内容主要包括以下几个方面：2.1 施工现场要求施工单位要为工人明确指示强夯施工现场的位置、范围及边界，并要求工人在施工现场内严禁吸烟、使用明火等行为。
同时，施工单位还需告知工人有关施工现场的管道、电缆等地下设施的位置，以便避免损坏或事故发生。
2.2 强夯设备和工具的使用方法和注意事项施工单位需对工人进行详细的教育，确保工人了解强夯设备和工具的正确使用方法和维护保养要点。
同时，还要告知工人在操作强夯设备时要注意周围环境，确保设备安全运行，预防因设备故障引发的事故。
2.3 工人个人防护措施施工单位需要求工人在强夯施工过程中必须佩戴符合标准的安全帽、防护鞋、防护眼镜等个人防护装备，确保工人的人身安全。
同时，还要告知工人在使用耳塞等防护设备时要正确佩戴，以避免强烈的噪音对工人的听力造成损伤。
2.4 施工过程中的风险防控措施施工单位需详细介绍强夯施工过程中可能存在的风险，并告知工人应如何防范和应对这些风险。
比如，在强夯施工时，可能会引起地震、地面沉降等不良后果，因此工人要注意施工过程中的变化并及时报告监理和项目负责人，确保施工质量和工人安全。
2.5 急救方法和应急预案施工单位需对工人进行急救方法和应急预案的培训。
工人应掌握基本的急救知识，能够在施工现场的突发事故中迅速作出反应并进行合理的急救措施。
4强夯法与强夯置换法详解
山东科技大学 王清标
10
b）产生液化 孔隙水压力上升到与覆盖压力相等时，土体产生液化。不同于
地震时液化，是土体的局部液化。当液化度达到100％，土体产生液化 的临界状态，此时的能量称为“饱和能”，再继续夯击，能量造成浪费。
c）渗透性变化 在很大夯击能作用下，地基土体中出现冲击波和动应力。当所出
对于这类土需要破坏土的结构、产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排 水通道。而强夯法对杂填土特别有效。
目前，强夯法加固机理有3种不同的加固机理：动力密实、动力固结 和动力置换。加固机理取决于地基土的类别和强夯施工工艺。
山东科技大学 王清标
6
4.2.1 动力密实
• 强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土体，是动力密实。 • 夯击能使土的骨架变形，土体孔隙减小变得密实。提高了土的密实
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。
第4章 强夯法和强夯置换法
4.1 概述
4.1.1 强夯法的概念
强夯又称为动力固结法或动力压实 法。它是反复将夯锤（质量10～40t） 提到一定高度自由落下（落距10～ 40m），给地基以冲击和振动能量，提 高地基承载力并降低其压缩性，改善地 基性能。
如改善砂土抗液化条件、消除湿陷 性黄土湿陷性。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。如右图所示施工现场。
锤底静压力值25～40kPa。 锤底面积为2～6m2。 防止偏锤现象，黄土高宽 比1:2.5～1:2.8。
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强夯法和强夯置换法施工
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
强夯法和强夯置换法施工
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。
强夯法和强夯置换法施工
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
强夯法和强夯置换法施工
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。
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。
强夯法和强夯置换法施工
发展趋势
质量检验
工程实例
施工方法
设计计算
加固机理 强夯法和强夯置换法施工
1 加固机理 夯 锤
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。
强夯法和强夯置换法施工
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
种
加
动力
处理细颗粒饱和土
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
理密、碎石墩置换、排水的组合
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
强夯法和强夯置换法施工
挤压周围 土体
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
强夯法和强夯置换法施工
1 加固机理
对非饱和土地基
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。
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 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
孔，其孔径是变化的
③弹簧刚度是常数
③弹簧刚度为变数
④活塞无摩阻力 强夯法和强夯置换法施④工活塞有摩阻力
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
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。
强夯法和强夯置换法施工
概述 强夯法适用土层
碎石土
等等
砂土
低饱和 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 用强夯置换法强夯法和强夯置换法施工
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
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。
强夯法和强夯置换法施工
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。
强夯法和强夯置换法施工
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 能中非作的饱用孔和下隙土，减在地小中面，等会土夯立体击即变能产得量生密 1沉实00降，0，从～一而20般提00夯高kN击地·m一基的遍土作后强用，度下其。， 主夯非要坑饱是深和产度土生可的冲达夯切0实.变6过～形程1，.，0m在就，加是 固夯土深坑中度底的范部气围形相内成被气一挤相层出体超的积压过大密程大硬， 减壳其少层变，，形最承主大载要可力是减可由少比于6夯土0%前颗。提粒高的 2相～对3位倍移。引起。
强夯法和强夯置换法施工
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。
强夯法和强夯置换法施工
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。
夯击三遍的情况
强夯法和强夯置换法施工
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
静力固结理论(图a)
动力固结理论(图b)
①不可压缩的液体
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 ②固结时液体排出所通过的小
孔，其孔径是不变的