夯锤重量对强夯法施工参数的影响

夯锤重量对强夯法施工参数的影响

如何选择强夯处理工程地基中的有关施工参数，直接关系到地基的加固效果。通过对下落锤体对地基土体的冲力作用进行对比，在同一单击能量（机械提升能量）情况下，采用重锤低落距与轻锤高落距强夯方案处理地基工程的不同点。

1、问题的提出

由于强夯法处理地基基础具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，因此越来越广泛地被应用于变电站、电厂、工民建、公路等地基处理工程，但目前强夯法处理地基基础理论研究尚不成熟，实际工作中多凭经验或参照已建工程，对现场实际地基土质情况进行试验判定后，选择具有特殊和代表性区域进行试夯，来确定锤重和高度计算冲击能，拟定某一工程地基的强夯方案，由于一般要进过多次试锤，因而造成强夯施工成本增加不尽经济合理。本文通过阿克苏220千伏变电站基础强夯的施工实例，充分论证下落锤体对地基土体的冲击理论分析，并引入已有资料验证，提出了在基础加固条件允许且具有相同的单击能量（或提升机械能）

和加固影响深度的情况下，重锤由于对地基土具有更大的冲击力，加固效果优于轻锤，对更经济合理地应用强夯法加固基础工程具有一定的实际意义。

2、理论分析

目前，强夯法加固基础工程用以选择锤重和落距的基本依据为国内、外学者所提出的加固影响深度的梅纳公式：

H=α√wh/10 ?（1）

式中H――加固影响深度，m；

w――锤重，kN；

h――落距，m；

α――与加固地基土类别有关的系数。

在式（1）中，当基础的加固影响深度选定后，我们即可由拟定的锤重确定相应的提升高度或由拟定的提升高度确定锤重。由于式（1）仅反映了夯击能量对基础的加固影响，而忽略了下落锤体对接触土体所产生的瞬间冲力效果评价，即动量的影响因素。因此，我们有必要在夯实机具设备允许且提升能量（单击能）不变的情况下，对重锤低落距和轻锤高落距对基础加固效果进行比较。为便于分析，现拟定两种锤重，即重锤W1和轻锤W2，相应的提升高度分别为h1和h2，并设

w 1=2w2 （2）

h1=h2/2 （3）

则重锤的加固影响深度为

H1=α√w1h1/10 （4）

重锤单击能（或提升机械能）为

（5）

轻锤的加固影响深度为

H2=α√w2h2/10 （6）

轻锤单击能（或提升机械能）为

（7）

式中E1i，E2j――分别为重锤第i次单击能（或第i次提升机械能）及轻锤第j次单击能（或第j次提升机械能），kN.m；

Δ1i，Δ2j――分别为重锤第i次、轻锤第j次的单击夯沉量，m。

在实际工程中，近于相等，且有因此为便于分析，取并将式（2）、（3）代入式（4）～（7）即可获得H1=H2、E1i=E2j，即轻重两锤具有相同的加固影响深度和单击能量（机械一次提升能量）。

现讨论两锤对地基土体的冲击力。如忽略空气和其它对锤体的阻力，根据自由落体运动，两锤体落地时的瞬时速度分别为（忽略夯沉量）：

（8）

（9）

两锤对地基土体的冲量分别为

（10）

（11）

则重、轻两锤的冲量之比为：

（12）

可见，在单击能量或提升机械能相同的情况下，重锤低落距较轻锤高落距的冲量大√2倍。由于重锤的较大冲力，在锤体进入土体后，相对减速慢，所以土体压密加固效果好于轻锤高落距，因而可有效减少单点的总夯击次数，大大提高强夯机具的工作效率，实现缩短工期、降低工程成本的目的。

3、结语

经过三年多对阿克苏220千伏变电站建筑物、构筑物的沉降观测，未发现异常沉降，变电站运行安全可靠；因此强夯法是目前基础处理中的一种行之有效的经济方法，如何合理地确定施工中的有关参数就显得十分重要，在提升机具允许的情况下，采用重锤强夯法具有更好的经济效益。

由于采用重锤强夯因而要求与其相配套的提升动力也较大，所以我们在确定锤重参数时，除了应尽量

选取较重的锤体外，还要考虑现有提升机具所具备的提升动力，以使强夯方案制定得更加经济合理。