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飞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1.强夯机就位进行强夯。

2.根据定位、放样的结果，按照跳点夯击或梅花形顺序夯击。

可分段进行，由边缘向中央。

3.对每个夯击点的每一击沉降量进行观测，常以最后两击平均下沉量作为控制标准，而最后两击沉降量又以单点最佳夯击能、加固地基的强度和变形要求来确定，对于土质条件较差区域，增加夯击次数或抛片石补夯。

4.每一遍夯后场地平整压实。

5.根据夯前确定的施工参数，确定夯后间歇时间。

6.检测地基强夯后的效果：地基密实度和承载力。

7.第二遍夯击。

根据设计需要，分层或三遍以上强夯时，可重复5→7。

为了使提升机施工时方便移动行驶，施工前场地要大致平整。

大面积施工时，夯实一遍后，如场地为粗粒土，可用推土机将场地推平压实，细粒土要等孔隙水压力部分消散后，击坑内最好能填粗粒土，或用场地的土推平压实；最后一遍夯后，将场地平整到设计标高，并使中部略微隆起，以利于排除场区内积水。

七、施工技术管理1.详细熟悉掌握场地工程地质情况强夯分布图。

2.编制单位工程的强夯施工方案。

3.强夯施工中，及时调查分析总结经验，用上阶段(或夯击工序)的施工技术数据和记录，结合工程地质进行综合分析，准确判断指导夯击工作，即运用情报化施工方法。

4.施工过程中的施工记录、测量记录、测试成果等，夯击工作结束，对加固效果进行全面评定，确认加固地基达到试夯标准和满足设计要求。

5.配备专业队伍，专职工程技术人员，应设强夯施工质量保证体系。

6.劳动组织(1)按照工程项目作业形式有起重机司机1人，推土机司机1人，夯锤挂钩1人，测试3人，还有自卸汽车司机1人。

由工地指挥统一协调，做好有关工序操作人员组合搭配工作，如此组织劳力，按上述流程每夯一击约2分钟左右。

(2)负责施工方案编制、施工技术管理、加固效果测试、成果整理、提出验收资料、办理工序交接手续等。

人员根据需要确定。

7.施工注意事项(1)各类土地基确定用强夯加固时，试夯工作必须进行，它是确定正式施工技术参数的重要环节。

(2)加固土中具有最佳含水率(W%)时强夯加固效果好，应该根据土中不同的含水率(W%)和其饱和度(S)，r划分非饱和土和饱和土的界限，区别采用不同强夯施工技术参数。

(3)加固深层土关键是第一遍夯击数，对非饱和大应采用高能级多击数，对饱和土应采用高能级少击数。

(4)含水率大小，也是影响强夯后孔隙水压消散时间长短的重要因素，湿陷性黄土一般为四周左右；杂填土为1—2周；孔隙水压消散时间关系到强夯遍间隔停歇时间，同时对强夯进度有关。

(5)夯后土被压密，物理指标变化，但土的力学指标即土的变形和强度不能很快提高，夯后土需要随时逐渐增长，即时效效应，对碎石类土约一个月以上，湿馅性黄土约需四个月以上。

(6)建(构)筑物和设施等在强夯能级50—625kN·m振动的影响范围20—100m以内时，应采取防震措施(如设隔振沟等)。

(7)根据试夯中取得经验，要控制好夯前后的设计标高，重视表层处理，必须把表层扰动土满夯压实。

(8)做好施工前后场区排水，严禁积水。

八、效果检测根据填料情况，可采用不同方法检测加固地基的密实度和承载力。

密实度可视填料情况，采用灌砂、环刀或核子密度仪检测；检验加固地基承载力时，如果填料为粗粒土，建议采用承载板确定；对于细粒土，采用静力触探或轻型动力触探仪确定。

九、质量要求对强夯法处理软土地基进行验收，目前尚无统一标准，本企业施工时，参照《建筑安装工程质量评定标准》及《工业与民用建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)等国家标准执行。

十、安全措施非施工人员不得进入施工现场，起重机臂下、重锤下严禁站人，拉锤人员应站在离夯点中心6m以外。

十一、效益分析经强夯加固后，地基承载力、地基土的压缩模量和影响深度都可以得到较大改善，与桩基进行比较：1.根据地基加固难易不同，夯击工艺不同等因素，每台班强夯加固地基单价为80—130元/m2。

2.按桩基每根桩长10m，按每平方米计算，节约钢材：90—150kg；水泥：200—300kg；木材：0.008—0.012m3，降低成本约30—70%，同时施工时对场地要求不高，因此，强夯法加固地基高效快速、实用经济，具有推广价值。

十二、工程实例1991年3月，我们用强夯法对十堰市白浪开发区，铁道部第十一工程局第二工程处职工医院地基进行了处理。

该医院建筑面积1800m2，周围加固面积3000m2，周围有挡墙，三面靠近河滩。

其地质情况为：室内地坪±0.00以下-6.0m范围内为人工土石混填的回填土，主要为泥页岩强风化土，属土夹石；-6.0—9.7m为自然石层，其承载力在0.25MPa以上；-9.7—15.0m为粉砂层，其承载力为0.18MPa左右。

建筑物基础设计在回填土上，要求地基承载力在0.25MPa以上。

我们在进行基础设计时提出两种方案：一是桩基承台基础，需要24根钢筋混凝土桩，桩长12m，底面积为0.4×0.4m2；二是强夯加固，加固深度为6.0m即可，经过经济比较决定选择强夯法处理地基，不仅加固了建筑物基础范围内的地基，而且改善了建筑物外附属面积的承载力，经济效果显著。