强夯法

强夯法
强夯法，又称动力固结法，是用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将8——40t夯锤起吊到6——25m高度后，自由落下，给地基以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和冲击应力，迫使土体孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效地基加固方法，也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。

20世纪60年代，强夯法首次由法国的梅那公司应用于法国嘎纳（Cannes）附近纳普而（Napoule）海滨在采石场废土石围海造地的场地内，经强夯法施工后，建造了20幢8层公寓建筑。

强夯法上世纪70年代初传入我国。

经过几十年的推广和应用，在建筑工程、水利工程、公路工程中得到了广泛的应用，取得了良好的效果和效益。

强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水固结压密以及触变恢复等。

其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。

根据地基处理的原理、目的、性质、时效及动机等有很多地基处理方法。

其中强夯法由于在工程实践中具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、节约材料、施工工期短、施工文明和施工费用低等优点，在建筑地基处理中得到了广泛的应用。

目前使用的夯锤重100——400kN，提升高度大约在10—30m。

一、强夯法的设计
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

对高饱和的粉土与粘性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其使用性。

其主要设计参数包括有效加固深度、单位夯击能、夯击次数、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等。

现分别阐述如下：
（1）强夯法的有效加固深度既是反映地基处理效果的重要参数，又是选择地基方案的重要依据。

一般根据现象试夯或当地经验确定。

在缺少试验资料或经验时可按表1预估。

表1 强夯法的有效加固深度(m)
单击夯击能（kN.m）有效加固深度（m）
碎石土、砂土等粉土、粘性土、湿陷性黄土等
1000 5.0——6.0 4.0——5.0
2000 6.0——7.0 5.0——6.0
3000 7.0——8.0 6.6.0——7.00——7.0
4000 8.0——9.0 7.0——8.0
5000 9.0——9.5 8.0——8.5
6000 9.5——10.0 8.5——9.0
2）强夯法单位夯击能是指施工场地单位面积上所施加的夯击能。

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，并通过现场试夯确定。

在相同条件下细颗粒土的单位夯击能要比粗颗粒土适当大些。

一般对于细颗粒土可取1500——4000kN•m/m2；对于粗颗粒土可取1000——3000kN.m。

强夯法的夯击次数应以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定原则。

除了按
现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定外，还应满足下列条件：
①最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时小于100mm。

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。

4）强夯法夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2——3遍，最后再以低能量满夯一遍。

由粗颗粒土组成的渗透性强的地基，夯击遍数可要求少些；反之，由细颗粒土组成的渗透性弱的地基，夯击遍数可要求多些。

5）强夯间隔时间是指两遍夯击之间应有一定的间隔时间，有利于土中超静孔隙水压力的消失。

间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消失时间。

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的间隔时间，应不少于3——4周，对于渗透性较好的地基可连续夯击。

6）强夯法夯击点布置是否合理与夯实效果和施工费用有直接关系。

夯击点位置可根据建筑结构类型，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5——9m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。

对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大或进行分层填夯。

7）强夯法的处理范围是指由于基础的应力扩散作用强夯的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设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

二、强夯技术效果
（一）湿陷性黄土
在1000KN•m——2000KN•m能量夯击下，土的干密度由1.2T/m3——1.5T/m3提高到1.4T/m3——1.9T/m3，承载力由110Kpa——140Kpa提高到130Kpa——180Kpa，压缩模量由2Mpa——10Mpa提高到10Mpa——30Mpa，夯面下3m——6m深度内土的湿陷性全部消除。

在500KN•m——4000KN•m能量夯击下，土的干密度1.3T/m3——1.57T/m3可提高到1.60T/m3——2.0T/m3，承载力由120Kpa——150Kpa可提高到200Kpa——350Kpa，压缩模量由2Mpa——8Mpa可提高到15Mpa—35Mpa。

在2500KN•m——4000KN•m能量夯击后，地基承载力由100Kpa——150Kpa提高到300Kpa以上。

国内典型工程：
（1）邯长高速公路强夯处理湿陷性黄土及填土地基
处理面积：30万㎡夯击能级量：2000KNm
（2）吉林长山热电厂第五期扩建工程主厂房地基加固工程
处理面积：17000m2 夯击能级量：2000KNm
（3）神头第二发电厂6000m冷却塔地基强夯试验及强夯工程
处理面积：12000㎡夯击能级量：3000KNm
（4）河南省孟县电厂湿陷性黄土地基处理
处理面积：8150㎡夯击能级量：2000—3000KNm
（二）软土
软土在1000KN•m——2000KN•m夯击能夯击后，地基承载力由40Kpa提高到120Kpa。

在2500KN•m——
4000KN•m能级夯击后，地基承载力由50Kpa——80Kpa提高到200Kpa以上。

国内典型工程：
（1）海务局关港新港区陆域形成地基强夯加固工程
处理面积：103670㎡夯击能级量：600—1200KNm
（2）武钢第四烧结厂淤泥，淤泥质地地基处理试验工程
处理面积：57万㎡夯击能级量：3500—5000KNm
（三）填土
表层为5m左右的填土，采用1000KN•m——2000KN•m夯击能进行强夯后，5m内的地层
土的承载力由50Kpa——70Kpa，提高到150Kpa——250Kpa。

采用2500Kpa——4000Kpa 夯击能强夯后，承载力由100Kpa——
160Kpa提高到300Kpa——500Kpa清除了地基的疏松和不均匀性。

国内典型工程：
（1）石油七厂渣油催化裂化装置抛石填海地基处理工程
处理面积：44712.5㎡夯击能级量：3000KNm
（2）连大窑湾港区填海地基强夯试验试验区强夯工程
处理面积：36万㎡夯击能级量：1000--1800KNm
（3）神建、漳州后石电厂填海地基处理工程
处理面积：20万㎡夯击能级量：4000KNm
（4）北京天通苑B03大坑
处理面积：31万㎡夯击能级量：200—260KNm
（四）可液化砂土类地基
采用1000KN•m——2000KN•m能量夯击后，承载力由100Kpa——150Kpa提高到220Kpa ——250Kpa采用
2500KN•m——4000KN•m能量夯击后，承载力由100Kpa——180Kpa提高到350Kpa以上，消除了砂土液化。

国内典型工程：
（1）山西省纺织设计院办公楼、宿舍楼液化地基处理工程
处理面积：2988㎡夯击能级量：1000KNm
（2）52799部队通讯楼、办公楼、水塔地基加固工程
处理面积：4149㎡夯击能级量：1320—2500KNm
（3）太原电视台主体大楼液化地基处理工程
处理面积：3000㎡夯击能级量：6250KNm
三、强夯法的优点和效果
1、施工设备、工艺简单。

仅用一台起重机和重锤即可施工，操作简便，施工管理和质量控制都较容
易。

2、适用土质范围广。

能加固各类软弱地基，特别是碎石类填土地基。

3、加固效果好。

夯后一般地基强度可提高2——5倍。

压缩性可降低2——10倍，施工期间沉降量可达设计荷载下沉降量的60%——90%，加固影响深度可达6——10m，同时可防止地震区砂土液化，和消除或降低大孔土的湿陷等级。

4、工效高、施工速度快。

每台设备每月可处理地基面积5000——10000m2，比桩基可加快工期1——2倍。

5、节约投资。

根据夯击类型不同，强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。

6、节约材料。

可全部节省地基所用钢材、木材、水泥等材料。

常用软土加固方法经济比较
加固方法强夯砂井预压挤密砂桩钢筋混凝土桩化学拌合法
造价比0.3 1.0 2.0 4.0 4.0
四、强夯加固的效果检验
常用的检测手段静力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、载荷试验及取样进行室内试验。

五、强夯施工存在问题
因强夯施工方法是利用夯锤巨大冲击能和冲击波反复夯击地基左表面，由此产生的噪音
与振动波对周围的建筑物和居民将造成一定的影响，如何解决施工中扰民问题是施工中必须考虑的问题。

对距离强夯施工现场﹤40m的建筑物要挖宽度1m、深度超过被影响建筑物基础深度的减振沟，以避免因强夯施工产生的冲击波可能对该建筑物造成的损害。

施工中的噪音扰民问题最好采取白天施工，错开午休时间等措施，最大限度减少扰民。

强夯机械笨重，自行能力较差，转场需用大型拖车方能转场，因此应尽量减少强夯施工中的转场频率，
以提高强夯机械的利用率。