33-强夯法处理软土地基工法

33-强夯法处理软土地基工法

强夯法处理软土地基工法

(92-11 工字04)

铁道部第十一工程局杨树隋启清何

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强夯法是一种动力加固地基的方法。就是用起重机械吊起重锤从高处多次自由下落，给地基以强大能量的冲击和振动，使地基压密加固，从而提高地基强度，降低压缩性。铁道部第十一工程局第二工程处将此法应用于房建地基加固工程，处理6m深的人工回填土软土地基，取得较好的经济效益和技术效果。

一、特点

1.不需要预压，可广泛地用于房建、铁路、公路、机场、港口码头等工程地基处理。

2.工人劳动强度低，施工进度快。

3.材料省，成本低，与桩基比较可节约费用30—70%。

4.施工简便，工艺程序清晰易懂，操作和管理者易于掌握。

5.经强夯法加固后，地基承载力可以提高0.5—2倍(有些可达3倍)，压缩性可以降低100—300%。

二、适用范围

1.适用于人工土石混填土、杂填土、碎石土、砂土、粉砂、湿陷性黄土和低含水量软土等地基处理。当地下水位高低、含水率大小、组成成份及均匀性有差异时，应采用相应的措施进行强夯。

2.加固深度可根据梅那(Manard)公式：（缺公式）

(其中：W为锤重，h为锤的落距)，每次夯击影响有效深度为H″=K·H′(K值为经验系数，一般软土K约为0.5；粘土K约为0.6—0.7；砂土K约为0.7—0.8)，当需要加固深度超过能量有效影响深度时，强夯则需加大能量或分层。

3.施工时震动较大，对附近建筑物有一定影响，在城市建筑密集处需要经过测度验证，能够确保已有建筑物安全时，方能使用此法。

三、强夯法的机理

1.土中孔隙压缩：夯击时，在巨大的冲击能量作用下，排出土孔隙中的气体和水份，使土体更趋密结，从而降低其压缩性、不均匀性，消除其湿陷性。

2.土体局部液体：当夯击能量达到饱和时，土体不再压缩，产生液化，强度降低到最低值，随着土体液化消除，土体颗粒重新排列，其强度得以恢复和提高。

3.排水固结：夯击时，夯击点地层周围产生裂缝，形成良好的排水通道，便于孔隙水顺利排出，加速土体固结。

4.触变作用的恢复：随着孔隙水压力的迅速消散，土粒间距离变小，接触紧密，同时新附着水逐渐固定，土的抗剪强度与变形模量因而大大提高。

四、施工设计

强夯法的机理和设计理论目前尚在研究之中，还没有比较成熟的计算方法。目前计算的参数主要是在室内通过进行动力固结试验(强夯专用的试验仪器)和现场试验，以取得一系列有关数据，按照工程的要求(地基承载力、压缩性及加固的深度等)确定。在进行强夯设计时应

对工程地基提出加固处理后的要求指标，根据工程勘察地质条件和加固的目标值及经验，初步设计强夯法的技术参数，其内容为：

1.每点最佳夯击能及夯击遍数：通过试夯确定，可采用普夯和区域试夯，其夯击遍数由工程目标值来定。

2.夯点间距和位置：一般根据建(构)筑物建筑的要求来确定。当地质条件较差，夯击能较大时，可采用夯点间距为夯锤直径的 1.5—3倍。反之，可采用夯点间距为夯锤直径的0.5—1.5倍。

3.夯点遍间隔时间：取决于孔隙水压的消散时间，由试夯确定。

五、机具设备

1.提升设备：根据所需要加固土层深度及土质情况来决定强夯的能量，再根据能量等级和现场环境来选用起重设备的型号和夯锤重量，如轮胎式Q2-12、Q2-32、履带式W-501、W-2001、全液压日立KH125、KH700等，一般履带式比轮胎式优越。

2.夯锤：夯锤一般为圆柱体或立方体，而以圆柱体较好，不易旋转，定位方便，重合性好。其底面积一般为3—9m2，对于砂质土和碎石类土，锤底面积一般为3—4m2；对于粘性土或淤泥质土和垆坶等软弱粘性土不宜小于6m2，使得夯击坑的深度不要超过夯锤高度之半，材料可为钢板壳，钢筋混凝土芯，这类夯锤适合于软土强夯和1000—3000kN·m级强夯；另一种采用铸铁整体浇铸而成，适用于坚土、石碴地、改良土质后的地基和3000kN·m级以上的强夯。

3.其它铺助设备

自卸汽车、装载机、推土机、经纬仪、水平仪、核子密度仪、工程钻机(取样用)、轻型动力触探仪、静力触探仪和静载试验设备等。

六、施工工艺

(一)工艺流程图

工艺流程见图1。

图1

(二)施工准备

1.夯前勘察

(1)强夯区域或单位工程强夯范围内应有工程地质勘察点，包括地质柱状图及其物理力学指标，必要时可补勘核查夯前地质层次和各项物理力学指标。

(2)单点试夯，确定单点最佳夯击能量，能量影响有效范围和深度，孔隙水压力消散时间。确定单点最佳夯击能量有两种方法：一是埋设电阻式水压计测定夯坑下

不同深度土层的孔隙水压力，当能量使加固深度内孔隙水压力等于上层土密度与其厚度之积时，认为是最佳夯击能量；二是测定夯坑下沉体积与坑侧土隆起体积之差，当能量使夯坑土下沉体积接近坑侧土隆起体积时，认为是最佳夯击能量，测出此时最后两击平均下沉量作为施工控制指标。

夯后的间歇，可通过测定前遍强夯后孔隙水压力消失的时间或其强度不再增加的时间，即为夯后的间歇时间，随强夯不同参数而异。

(3)区域试夯，根据单点试夯结果，综合其它参数，进行区域试夯，一般为4个或9个夯点，测定其综合效应，确定强夯施工参数，对于小型或非重要工程可不作此试夯。

2.场地布置

(1)为了便于强夯，施工机具进入现场应先用推土机平整场地，并根据土质条件预估强夯后地面的沉降量，以此确定建筑物地面的设计标高。

(2)铺砂

当强夯地基表面为细粒土，而地下水位又较高时，在施工现场要铺0.5—1.0米厚的良质砂，这样能够确保重型施工机械在场地的运行和夯实结果。

(3)夯击点定位，可用石灰放样，确定夯点的准确位置，并放好护桩。对于重要工程的加固范围应比设计的地基长(L)、宽(B)各大出一个有效加固深度(H″)，即(L+H″)×(B+H″)；对于一般建筑物，在离地面轴线以外3m布置一圈夯击点即可。

(三)操作要点