深层密实法强夯法总结

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击波和动应力会使超孔隙水压力大于颗粒间的侧面
压力,便颗粒间出现裂隙,形成排水通道,再加上
液化时土体渗透能力的陡然增强,促进孔隙水顺利
b、动力固结理论(梅纳):第四纪土中大多数含有以微气泡形式
的气体(1~4%),强夯时,气体体积压缩、孔隙水压力增加,随后 气体又膨胀,促使水体排出,孔隙水压跟着减小, 每夯击一次,
土体出现一次瞬间沉降变形,体积被压缩。
右图中有 四条曲线、 三个阶段: ( 1 ) 四条曲线: ①夯击能


量曲线;②体积变化曲线;
6、最适宜的施工条件
以下五个方面的条件下,强行法效果较好 1) 处理深度一般不要超过20m; 2) 对饱和软土地基,于地表面应铺一层较厚的砾石、砂 土等优质填料(起导水作用等); 3) 地下水位离地表下2~3m为宜,也可采用降水强夯; 4) 粗颗粒土组成的地基夯击对象最好; 5) 施工现场应距离既有建筑物有足够的安全距离(夯击 中产生的冲击振动能量较大,对建筑物安全造成危胁)。
3) 由于动应力远大于土的原自重应力,坑底土侧向挤出 时,导致坑侧土的上隆,形成被动破坏区,这就是图 3-2-2
中的C区。
①为加固区形成 时主加固区位置
夯击的前数次 加固区在扩大
伴随夯击遍数的 增加加固区形成
加固区形成,等速 下沉,加固区下移
4) B区外的D区由于土动应力影响小,不能破坏土结构,故不 再压实或挤密,但强夯引起的振动可使这一区产生效应。对内聚
4、较以往的夯实有较多特点
主要体现在三个方面
1) 单次夯击能量大,并可以通过控制夯击点,密度及夯击方 式,使地基深层得到加固; 2) 经强夯加固后,可消除不均匀沉降; 3) 施工中单次夯击能量容易控制,从而可获得具有均匀分布 密实度的地基。 5、缺点
目前尚无成熟的理论和完善的设计计算方法;
深层加固时设备和机具性能要求较高; 震动和噪音大,在城市人口密集区,建筑结构密集区不宜使用。
2) 由于土被破坏,侧向挤压作用加大,因此水平加固区宽 度也大,故加固区不同于静载土中应力椭圆形分布而变为水平 宽度大的苹果形。A区外为次压实区B,其应力值小于土的极限 强度σf,但大于土的弹性极限σ1,故B区土可能被破坏,但未 被充分压实,或仅被破坏
而未压实,表现为与夯前
相比干密度有小量增长或
不增长。
根据土动应力场分布特征,夯击过程中的加 固地基模式可归纳为如图3-2-2所示的过程图。 ①为加固区形成 时主加固区位置
夯击的前数次 加固区在扩大
伴随夯击遍数的 增加加固区形成 图3-2-2 强夯地基加固模式图
加固区形成,等速 下沉,加固区下移
A为主夯实区σ>σf ;B为次夯实区σ<σf ,σ>σ1;C为压密、挤密、松动区;D为振动影响区。σ 为土主应力(动应力加自重应力); σf 为土极限强度; σ1为土弹性极限;ZA为土主压实区深度 范围; ZB为次压实区深度范围;pd为锤底动应力。
达不到密实效果。这显然与实际结果相矛盾。
3、Menard的强夯理论
Menard根据强夯施工实践结果认为,饱和土并非二相
土,其液体中存在一些封闭气泡。夯击时,这些气体可压
缩,故土体积也可压缩,且气体体积按波义耳 —马略特定 律(即一定质量的气体的压强跟它的体积成反比)变化。 因此,冲击使土结构破坏、体积缩小液体中气泡被 压缩 孔隙水压力增加 孔隙水渗流排出 水压减少 气 泡膨胀土体又可以再次夯击压缩。
2、传统固结理论
传统的饱和土 ( 仅由土颗粒和液体组成的二相土 ) 固结理
论为太沙基 (Terzaghi) 固结理论:假定水和土粒本身不可压 缩,固结只是孔隙体积缩小及孔隙水排除。
在冲击荷载作用下,饱和土中的水不能及时排除, 土 体积不会变,亦即土体密实度不会提高,只发生侧向变形。
因此,夯击时饱和土造成侧面隆起,重夯时形成“橡皮土”,
① 应力从基底开始扩散,桩体与桩周土共同组成复合地基;
② 桩底下卧层的持力很小,绝大部分应力被上部土层吸收、扩 散; ③ 排水条件较好,故初期沉降快,后期小; ④ 对桩周土也具有良好的挤密作用。
该过程桩径在增大
3)、水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩): 在碎石桩的基础上,掺入适量的粉煤灰及少量的水泥,加水 拌和制成的一种具有一定胶结强度的桩体 -称为。水泥粉煤灰碎 石桩 ( Cement Fly-ash Gravel Pile, 简称 CFG 桩 ) 。是近年来发
性差,土体内水排出困难,加固效果就差。
2、优点: 施工简单、加固速度快、加固深度达(最大可达30m)、效 果好、投资省,并适合于房建、桥涵、道路、港口、码头、 机场和大型设备基础等工程。 3、加固效果: 经强夯加固后的地基,其压缩性可降低200%~1000%;强 度提高200%~500%(粘土可提高100%~300%;粉质粘土可提高 400% ;砂和泥炭土可提高 200% ~ 400%) ;对土的抗液化能力 的改善明显;排气快,对于处理圾圾类等地基,有利于有害 气体,迅速排出。
于土颗粒的相对位移引起土体变形和密实化。
二、加固机理 1、力学模型
(四) 动力固结机理
从动力固结理论角度分析: 强夯产生巨大冲击能量在土体中产生很大的应力波 ( 压缩 波与剪切波):破坏土体原有结构; 使土体局部发生液化 并产生许多裂隙; 增加排水通道; 使孔隙水顺利逸出;
孔隙水压力消散后,土体固结, 强度提高。
1) 因巨大的冲击力使土体遭受冲击破坏,并产生较大的瞬
时沉降,夯锤底部土形成土塞向下运动。因锤底面下土中压力
超过土强度使得土结构破坏 土软化、侧压力系数、侧压力
,从而使土不仅被竖向压密而且被侧向挤密。该主压实区就 是图中的A区,即土的破坏压实区。 A 区的土应力 σ( 动应力加自重 应力)超过土的极限强度σf,土 被破坏后压实。
1)、强夯法(Heavy Tamping): 将数吨至数十吨(乃至上百吨) 的重锤,提升至数米至数十 米的高度后自由落下,对土进行夯击加固(大吨位锤的夯击处理).
强夯作业
2)、挤密法(Densification): 通过冲击、振动或带套管等方法成孔后,再向孔内填入砂、石、 灰土等材料并振实,形成密实度大,强度高的桩体的一种处理方法。 按填入材料的不同,可分为砂桩、土桩、石灰桩等。由挤密法 形成的桩称为挤密桩,属于柔性桩类。与刚性桩 ( 木桩、钢筋混凝 土桩、钢桩) 相比,有如下四个特点:
二、加固机理
(一) 影响加固的因素和一些相关问题
关于强夯法加固地基的机理,国内外学者虽然做了大量研究,
看法很不一致。主要原因是:土的类型多,且不同类型土的性能
不同、加固效果的影响因素很多。体现在两个方面: 1) 土的自身因素。土类型(饱和土、非饱和土、砂性土、黏性
土 )、结构(颗粒大小、形状、级配) 、构造 (层理 )、密实度、内
层,土中应力超过地基土的极限强
度,密实性好,固结程度最高区; 第三层,土中应力在土的极限强度 和屈服值之间,是固结效果迅速下 降的区域;第四层,土中应力在屈 服界限内,基本没有固结。
压密区
3-2-1 强夯过程中土体状态
从强夯过程中,相应区域土体状态这些现象,可以对其加固
机理有所认识。
到目前为止,关于强夯法的加固机理,从物理力学角度,
两种固结机理主要有四个方面的特性差异表(3-2-1)
表3-2-1 两种固结机理的比较
4、土体强度增长过程机理 根据动力固结理论,饱和土体强夯过程的强度增长机理可 从四个方面加以概括:
1) 饱和土体的可压缩性:
对渗透性很小的细粒土而言:
a、传统固结理论:沉降的充分与必要条件是孔隙中水的排出。。 无法对饱和土体的可压缩性机理做出作释。
力低的砂土、粉土及非黏性土,振动波作用下土粒受剪而错动,
落入新的平衡位置,松砂类土可振密,而密砂可能变松。对有内 聚力的黏性土,振动影响不足以改变土的结构而产生振密作用;
由强夯所产生的冲击型动力荷载(压缩波,剪切波等) 使土 体中孔隙减小,土体密实度变大, 从而提高地基土强度。
非饱和土的夯实过程,是土体中气相(空气) 被挤出的过程,由
③ 局部土体的液化度;④ 地基承载力曲线;
③ ⑤ ⑥ ⑦
( 2 ) 三个阶段: ⑤加载~ 液化阶段;⑥卸载与孔隙水 压力消散固结阶段;⑦土的 触度恢复阶段。

图3-2-4 单次夯击过程中土 的强度增长过程
2) 因夯击而产生局部液化
随夯击之后土体的压缩,土体中孔隙水压力 ( 超静
水压力 ) 迅速升高,并很快达到覆盖压力 ( 包括粘性土
的粘聚力) 相等的能量级别。 于是这部分土体立即产生液化 ( 图 3-2-4 中的⑤对应 时段 ) ,该部分土体强度亦下降到最小值 ( 当液化度为
100% 时,土体处于临界液化状态,该能量称为“饱和
能”,此时段吸附水转化为自由水,土的强度最低)。
3) 渗透性变化促进孔隙水排出(固结、密实)
在强大的夯击能作用下,地基土体中产生的冲
展起来的一种用来处理软土地基的新的地基处理方法,不仅使工
业固体废料--粉煤灰得到有效利用,而且处理效果也不错。 4)、爆破(Blasting)挤密法:
将炸药埋放在地面深处,引爆后产生的高速压力波使得土的
疏松结构液化,形成密实结构,达到地加固基土的目的。
CFG桩施工完成后桩头
CFG桩
CFG桩施工
北海堤爆破挤淤
聚力、渗透性等均影响加固效果; 2) 土的外部因素。单击夯击能( 锤重、落距 ) 、单位面积夯击 能、锤底面积、夯点分布、夯击遍数、特殊措施 ( 预打砂井夯坑
填料)等均影响加固效果,并可对其机理上做出不同解释。
二、加固机理
(一) 影响加固的因素和一些相关问题
多数专家认为强夯机理应从以下四方面,分别对待解释:
阳江核电南防波 堤爆破挤淤填石 完成
爆破挤淤
第三章 深层密实法
一、概述
第二节
强夯法
用强夯法处理软土地基最早由法国的L.梅纳所首创(1969年)。 ① 夯击锤重一般为8~30t(最重大200t) ;
② 自由落距8~20m(最高40m) 。
③ 夯击能量一般为500~800KN.M
1、适用范围:可用来加固各种填土、湿陷性黄土、碎石土、砂 土、低饱和度的粉土与粘土、软土以及工业、生活圾圾等地基, 尤其是对非饱和土加固效果显著。对于饱和土地基加固效果的 好坏,关键在于排水;对于饱的粘性土或淤泥质土,由于渗透



理Leabharlann Baidu
第四讲
第三章
深层密实法
第一节
基本概念
1、深层密实(Deep Compaction)法定义 是指用夯击,振动和爆破方法,对松软地基土进行密实化处 理,与浅层加固处理相比,对地基土的密实化处理深度大,所用 施工机具及施工方法不同。 2、主要处理方法
强夯法;挤密法;CFG桩密实处理法;爆破挤密法
梅纳根据强夯实践,首次对传统的太沙基固结理论提出了 不同看法: 认为饱和土是可以压缩的这一新的动力固结机理。
(b) Menard
静寄 力予 固太 结沙 模基 型理 论 的
(a)
① 活塞;②液体;③弹簧;④排液孔径;
缩的 动 力 固 结液 理体 论可 压
图3-2-3 静力固结理论与动力固结理论模型比较
有三种比较有影响的认识观点:
动力密实(Dynamic Compaction) 动力固结(Dynamic Consolidation) 动力置换(Dynamic Replacement) 但是,最终的加固效果还要取决于地基土类别与施工工艺。
二、加固机理
(三) 动力密实机理
动力密实机理事实上是对非饱和土的加固机理的一种解释。
则不然。 ④ 各类土的特殊性。如黄土、填土、淤泥等,它们都具有各自的特殊 性能,所以加固机理、方法和采取的具体措施也不同。
二、加固机理
(二) 强夯过程中土体的变形状态
试验表明,强夯过程中土体变形状态可以用图 3-2-1表示:
日本的坂口旭据此将夯实过程中
的地基土分为四层:第一层,夯坑 底以上受扰动的松弛隆胀区;第二
① 宏--微观机理。宏观机理主要是从加固区土体所受冲击力、应力波 的传播、土体强度对土加密的影响做出解释;微观机理主要是研究 冲击力作用下土的微观结构变化,如土颗粒的重新排列、连接做出 解释。 ② 饱和土与非饱和土。除了非饱和土压实机理,还要考虑有孔隙水排 出,土才能压实固结这一特殊问题。
③ 黏性土和砂性土。因渗透性不同,黏性土存在固化内聚力,砂性土
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