强夯法的设计及施工

容易堵孔，丧失作用。
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一、强夯法设计
6.起夯面
• 为使强夯加密土不被挖除，有效利用其加固深度，起夯 面可高于基底或低于基底。高于基底是预留一压实高 度，使夯实后表面与基底为同一标高。低于基底是当要 求加固深度加大，能级达不到所需加固深度时，降低起 夯面。在满夯时再回填至基底以上，使满夯后与基底标 高一致，这时满夯加固深度加大，需增大满夯单击能。
设计。
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一、强夯法设计
1.加固深度的确定
（1）公式计算
H = k Wh
(5-1)
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式中：H — 加固土层深度，m； W— 锤重，kN； h — 落距，m； k — 强夯有效加固深度影响系数（根据不同
土质条件取值：一般粘性土、砂土取 0.45~0.6；高填土取0.6~0.8；湿陷性黄土
取0.34~0.5）。
数最后用低能量满夯两遍，将场地表层松土夯实，并测
量夯后场地高程。
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四、质量检验
• 强夯法处理地基加固效果检验可根据地基工程地质情 况及地基处理要求选择下列几种方法中的二种或二种 以上方法进行：
室内土工试验； 现场十字板试验动力触探试验； 静力触探试验； 旁压仪试验； 波速试验； 载荷试验。
• 通过强夯加固前后测试结果的比较分析可了解强夯加 固地基效果。
7.垫层 • 对软弱饱和土或地下水很浅时。常需在表面铺设砂砾
石，碎石垫层厚0.5～1.5m，其作用如下：
• 1)形成一覆盖压力，减少坑侧隆起，使坑侧土得到加 固。
• 2)夯击后形成坑底容易透水土塞，从而增大加固深
度，并可防止夯坑涌土，有利于坑底土孔隙水压消
散。
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二、强夯时的场地变形及振动影响
1.强夯的场地变形
（3）分遍的间隔时间
• 根据上述孔压的消散特征，分遍的间隔时间为：对非 饱和土，透水性好的砂土可连续夯击；一般透水性较
好的粘性土1～2周，透水性差的粘性土、淤泥质土不
少于3～4周。
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一、强夯法设计
4.夯点布置与分遍
（1）夯点间距 • 由前述加固机理的介绍可知，主要压实区是夯坑底
下(1.2～2)D(其中D为锤底直径)，侧面至坑心计起 (1.3～1.7)D，考虑加固区的搭接，夯点间距一般取 (1.7～2.5)D，密实度要求高时，取较小值；反之取 大值。
4) 测量夯前锤顶高程。
5) 将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊 钩，测量。
6) 重复步骤5)，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成 一个夯点的夯击。
7) 重复步骤3)～6)，完成第一遍全部夯点的夯击。
8) 用推土机将夯坑填平，并测量夯后场地高程。
9) 在规定的间隔时间后，按上述布骤逐次完成全部夯击遍
第一次夯4点，夯点采用6m×6m正方形布置形式；
第二次夯1点，以大面积计，第二次夯点采用也是6m×6m正 方形布置形式；
第三次夯4点，夯点采用4.2m×4.2m正方形布置。分三次完
成夯一遍后，9个夯击点布置为3m×3m正方形布置。
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一、强夯法设计
（3）夯击次数
• 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，外边超出基础外 缘的宽度，宜为基底下处理深度H的1/2+1/3，并不宜小 于3m。
3. 强夯振动、噪声对人的影响 • 强夯时产生振动与噪声，对人的生理、心理均产生影
响，垂直振动、水平振动随着楼层增高而增大，故高层 的住户感觉振动大。对强夯时室外噪声的测试表明， 60m外噪声仍超出国家规定。
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三、强夯的施工工艺
1)清理并平整施工场地。
2) 标出第一遍夯点位置，并测量场地高程。
3) 起重机就位，使夯锤对准夯点位置。
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一、强夯法设计
5.夯锤
1)夯锤可用混凝土及铸钢(铁)制作，它们的加固效果没有大的 差别。混凝土锤重心较高，冲击后晃动大，夯坑易塌土， 夯坑开口较大，容易起锤，容易损坏。铸钢锤则相反，特 别是夯坑较深时，塌土锤顶容易造成起锤困难。
2)夯锤形状可为圆形、方形。方锤落地方位改变，与夯坑形 状不一致，影响效果。圆形无此弊病，故现多用圆锤。
增长，消散与固结的关系； ② 研究加固深度和范围； ③ 确定两遍夯击的间歇时间。
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一、强夯法设计
（1）孔压的增长特征
• 在粘性土中由于土的透水性差，在夯次间歇时间内， 孔压来不及消散，孔压逐次增长，并趋于稳定值，表 示锤底主压实区已形成。增加夯次，或使土隆起，或 使主压实区下移，以不增加锤底主压实区的挤压力和 范围，只要夯坑不隆起，加固仍有效。
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思考题
• 强夯法有效加固深度是如何确定的? • 如何选用夯击范围和夯击点?
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地基处理
建筑工程学院 ： 吕桂林
第五讲 强夯法的设计及施工
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一、强夯法设计
• 强夯法加固地基设计包括下述内容： • 确定强夯法加固地基的有效加固深度和单击夯击能，
选用夯锤的重量、形状以及夯击落距， • 确定强夯施工夯击范围、夯击点的平面布置、每点夯
击击数、强夯施工夯击遍数以及间歇时间， • 还有确定垫层厚度。强夯设计还应包括施工现场测试
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一、强夯法设计
（5）满夯 • 满夯的作用是加固表层，即加固单夯点间未压密土，
深层加固时的坑侧松土及整平夯坑填土，需加固深度 可达3～5m或更大，故满夯单击能可选用500～ 1000kN·m或更大，布点选用一夯挨一夯交错相切或一 夯压半夯，每点击数5～10击，并控制最后二击夯沉 量，宜小于3～5cm。
距夯坑5m外的场地位移变形不大，建筑物不受振动影 响，不产生震陷。而在灰渣地基中，距50m处也有4mm 的沉降，即振动引起的震陷比较均匀，这在强夯方案选
择时应予考虑。
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二、强夯时的场地变形及振动影响
2.强夯振动对建筑物的影响
• 强夯引起的振动与地震显著不同，因此危害也不同。一 般认为，强夯振动对建筑物的危害与爆破相当，危害判 别标准现在很不统一，有的以爆破地震烈度表控制；有 的以地表振动速度控制；有的建议以加速度控制，控制 值也相差很大。
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一、强夯法设计
（2）经验统计值 根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规
定，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5.1预估。
表5.1 强夯法的有效加固深度(m)
注：强夯法的有效加固深度从最初起夯面算起。
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一、强夯法设计
（3）现场试夯 • 按式（5-1）与表5.1初步确定强夯的有效加固深度与 夯击功能的关系，选用强夯的重锤与落距，最终以进 行现场试夯为准。
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一、强夯法设计
（2）夯点布置
• 夯击点布置一般可采用三角形或正方形布置。第一遍夯 击点间距可取5~9m，以后每遍夯击点间距可以与第一遍 相同，也可适当减小。对加固深度要求较深或采用的单 击夯击能较大的工程，所选用的第一遍夯击点间距可适 当增大。
图5.1 夯击点布置及夯击次序
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一、强夯法设计
1) 坑侧不隆起(包括不向夯坑内挤出)，或每击隆起量小 于每击夯沉量，这表明土仍可挤压。
2) 夯坑不得过深，以免造成提锤困难，为增大加固深 度，必要时在夯坑内加填粗粒料，形成土塞，增多锤
击数。
3) 每击夯沉量不得过小，过小无加固作用。
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一、强夯法设计
3.孔隙水压力增长和消散规律 测定孔隙水压力的意义为： ① 研究加固机理，了解土体动力固结时孔隙水压产生
3)锤底面积一般根据锤重决定，锤重为100～250 kN时，可 取锤底静压力25—40kPa。细粒土，单击能低，容易取较 小值。细粒土、黄土，单击能高宜取较大值。以上适用于
单击夯击能小于8000kN·m时，若夯击能加大，锤重加 大，静压力值相应加大。
4)夯锤宜设若干排气孔，孔径宜取250～500mm，孔径过小
• 图5.1(a)、(b)分别表示两种夯击点布置形式及夯击次序。在图 5.1(a)中，夯完一遍共需夯13个夯击点，分三次完成：
第一次夯5点，夯点采用4.2m×4.2m正方形布置；
第二次夯4点，夯点采用也是4.2m×4.2m正方形布置；
第三次夯4点，夯点采用3m×3m正方形布置。
• 在图5.1(b)中，夯一遍共需夯9个夯击点，也分三次完成：
• 夯点的夯击次数，应按现场试夯得源自文库的夯击次数和夯沉 量关系确定，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。
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一、强夯法设计
（4）夯点分遍 • 一般每个夯点夯击1～3遍。对于软弱土，每批夯点需
分遍时的第一遍击数，常以控制场地隆起，起锤困难 设定击数，一般选用5～10击而无需控制夯沉量。对 每一夯点的最后一遍，为使场地均匀有效压密，可以 用最后两击的平均贯入度来控制，其值可经试夯根据 检验的加固效果，确定适当值，以控制大面积施工。
• 在一般情况下，对粗颗粒土可取1000~3000(kN.m/)/m2， 对细颗粒土可取1500~4000(kN.m/)/m2。
{土的类型
极限单位面积夯击能 加固深度 锤底面积
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一、强夯法设计
（2）每遍单位面积夯击能
• 对饱和土需要分遍夯击，这是因为每一遍夯击也存在 一极限夯击能，每遍极限夯击能为地基中孔隙水压力 到达土的自重应力时的夯击能，此时土已液化，称之 为每遍最佳夯击能或饱和夯击能。单遍夯击饱和夯击 能(或其夯击数)可通过相似工程类比决定或根据以下三 条原则之一通过试夯决定。
• 在砂土中，孔压往往经一二锤即达最大值，以后也不 累计增长，而是在二击间歇期消散。
• 在非饱和黄土中，强夯时结合水可转化为自由水，产 生渗流及孔压。
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一、强夯法设计
（2）孔压的消散特征
1) 与土的类别有关，砂土渗透系数大，一般2～3h即可消 散完，粘性土渗透差，一般需1周以上。
2) 与周围排水条件有关。在单点夯中，土体周围侧面均可 排水，孔压消散快，在群夯中，只能上下排水，孔压 消散慢，如太原面粉二厂强夯，单点夯12h消散，群夯 8天以上只消散90％，山西化肥厂群夯消散需1个月， 夯坑填砂，加打砂井，排水纸版可缩短排水时间。
（4）影响k值的因素研究 • 单位面积上施加的总夯击能（不包括满夯）及遍数； • 土本身结构强度影响； • 锤底面积； • 混凝土锤与铸锤对比； • 土层分布影响。
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一、强夯法设计
2. 单位面积夯击能
（1）总单位面积夯击能
• 单击夯击能为夯锤重W与落距h的乘积。锤重和落距越 大，加固效果越好。
• 整个加固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。
• 强夯引起的场地变形可以分为沉陷、隆起及震陷。
1)强夯时夯坑附近的地表变形(沉陷、隆起)随土质、土的含 水量差异不同。在饱和软土中，夯坑附近将隆起；在黄 土中则与含水量有关，含水量大时的开始几击，夯坑浅 时地表有几毫米的隆起及外移，随后转为下沉及向坑心 位移；对砂土、灰渣等松散土则主要引起沉降。
2)强夯震陷对建筑的影响。在黏性土中，特别是黄土中，