夯實地基教學課件

1、夯實地基7-1-2夯實地基7-1-2-1重錘夯實地基重錘夯實是利用起重 機械將夯錘提升到一定高度，然后自由落下，重復夯擊基土表面， 使地基表面形成一層比較密實的硬殼層，從而使地基得到加固。本法使用輕型設備易于解決，施工簡便，費用較低；但布點 較密，夯擊遍數(shù)多，施工期相對較長，同時夯擊能量小，孔隙水 難以消散，加固深度有限，當土的含水量稍高，易夯成橡皮土， 處理較困難。適于地下水位0.8m以上、稍濕的粘性土、砂土、飽和度Sr w 60 的濕陷性黃土、雜填土以及分層填土地基的加固處理。但當夯擊對鄰近建筑物有影響，或地下水位高于有效夯實深 度時，不宜采用。重錘表面夯實的加固深度一般為1.22.0m。

2、濕陷性黃土地基經重錘表面夯實后，透水性有顯著降低，可 消除濕陷性，地基土密度增大，強度可提高30%;對雜填土則可 以減少其不均勻性，提高承載力。1 .機具設備（1）夯錘用C20鋼筋混凝土制成，外形為截頭 圓錐體（圖7-3）,錘重為2.03.0t,底直徑1.01.5m,錘底面單 位靜壓力宜為1520kPa。吊鉤宜采用自制半自動脫鉤器，以減少吊索的磨損和機械振 動。圖7-3鋼筋混凝土夯錘構造 1-20mm厚鋼板；2-L100 X0mm 角鋼；3、4、5-小 8mmiW筋 100mm 雙向；6-小 10mmf芹筋；7-小 30mm 吊環(huán)(2)起重機可采用配置有摩擦式卷揚機的履帶式起重機、打樁機、懸臂

3、式桅桿起重機或龍門式起重機等。其起重能力：當采用自動脫鉤時，應大于夯錘重量的1.5倍；當直接用鋼絲繩懸吊夯錘時，應大于夯錘重量的3倍。2 .施工工藝方法要點(1)施工前應進行試夯，確定有關技 術參數(shù)，如夯錘重量、底面直徑及落距，最后下沉量及相應的夯 擊遍數(shù)和總下沉量。最后下沉量系指最后 2擊平均每擊土面的夯沉量，對粘性土 和濕陷性黃土取 1020mm；對砂土取 510mm；對細顆粒土不 宜超過1020mm。落距宜大于4m, 一般為46m。夯擊遍數(shù)由試臉確定，通常取比試夯確定的遍數(shù)增加 12遍， 一般為812遍。土被夯實的有效影響深度，一般約為重錘直徑的1.5倍。(2)夯實前，槽、坑底面的標高應

4、高出設計標高，預留土層 的厚度可為試夯時的總下沉量再加 50100mm；基槽、坑的坡度 應適當放緩。(3)夯實時地基土的含水量應控制在最優(yōu)含水量范圍以內， 一般相當于土的塑限含水量 土2%?，F(xiàn)場簡易測定方法是：以手捏緊后，松手土不散，易變形而不擠出，拋在地上即呈碎裂為合適；如表層含水量過大，可采取 撒干土、碎磚、生石灰粉或換土等措施；如土含水量過低，應適 當灑水，加水后待全部滲入土中，一晝夜后方可夯打。(4)大面積基坑或條形基槽內夯實時， 應一夯換一夯順序進 行(圖7-4a),即第一遍按一夯換一夯進行，在一次循環(huán)中間同 一夯位應連夯兩下，下一循環(huán)的夯位，應與前一循環(huán)錯開1/2錘底直徑的搭接，如

5、此反復進行，在夯打最后一循環(huán)時，可以采用 一夯壓半夯的打法。在獨立柱基夯打時，可采用先周邊后中間或先外后里的跳打 法(圖 7-4b、c)。為了使夯錘底面落下時與土接觸嚴密，各次夯跡之間不互相 壓疊，而是相切或靠近。壓疊易使錘底面傾斜，與土接觸不嚴，功能消耗，降低夯實 效率。當采用懸臂式桅桿式起重機或龍門式起重機夯實時，可采用 圖7-4 (d)順序，以提高功效。圖7-4重錘夯打順序1-夯位；2-重疊夯d-重錘直徑(5)基底 標高不同時，應按先深后淺的程序逐層挖土夯實， 不宜一次挖成 階梯形，以免夯打時在高低相交處發(fā)生坍塌。夯打做到落距正確，落錘平穩(wěn)，夯位準確，基坑的夯實寬度 應比基坑每邊寬 0.

6、20.3m。基槽底面邊角不易夯實部位應適當增大夯實寬度。(6)重錘夯實填土地基時，應分層進行，每層的虛鋪厚度以相當于錘底直徑為宜夯實層數(shù)不宜少于2層。夯實完后，應將基坑、槽表面修整至設計標高。(7)重錘夯實在1075m以外對建筑物振動影響較小，可不 采取防護措施，在1055m以內，應挖防振溝等作隔振處理。(8)冬期施工，如土已凍結，應將凍土層挖去或通過燒熱法 將土層融解。若基坑挖好后不能立即夯實，應采取防凍措施，如在表面覆 蓋草墊、鋸屑或松土保溫。(9)夯實結束后，應及時將夯松的表層浮土清除或將浮土在接近最優(yōu)含水量狀態(tài)下重新用 1m的落距夯實至設計標高。(10)根據經驗，采用錘重2.53.0t

7、,錘底直徑1.21.4m,落 距44.5m,錘底靜壓力為2025MPa,消除濕陷性的土層厚度為 1.21.75m,對非自重濕陷性黃土地區(qū)，采用重錘表面夯實的效 果明顯。3.質量控制重錘夯實地基質量控制可參考7-1-2-2強夯地基一節(jié)。7-1-2-2強夯地基強夯法是用起重機械(起重機或起重機配三 角架、龍門架)將大噸位(一般 830t)夯錘起吊到630m高度 后，自由落下，給地基土以強大的沖擊能量的夯擊，使土中出現(xiàn) 沖擊波和很大的沖擊應力，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化， 在夯擊點周圍產生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土料重新排列，經時效壓密達到固結，從而提高地基承載 力，降低其

8、壓縮性的一種有效的地基加固方法，也是我國目前最為常用和最經濟的深層地基處理方法之一。1 .加固機理及特點強夯法是在極短的時間內對地基土體施加 一個巨大的沖擊能量，使得土體發(fā)生一系列的物理變化，如土體結構的破壞或液化、排水固結壓密以及觸變恢復等。其作用結果使得一定范圍內地基強度提高，孔隙擠密并消除 濕陷性。強夯過程對地基狀態(tài)的影響如圖7-5所示，強度提高明顯的區(qū)段是II區(qū)，壓密區(qū)的深度即為加固深度。圖7-5強夯加固地基模式I-膨脹區(qū)；II-加固區(qū)；III-影響區(qū)； IV-無影響區(qū)pL-地基極限強度；pr-地基屈服強度強夯法加固特點 是：使用工地常備簡單設備；施工工藝、操作簡單；適用土質范 圍廣；

9、加固效果顯著，可取得較高的承載力，一般地基強度可提 高25倍；變形沉降量小，壓縮性可降低210倍，加固影響深度可達610m； 土粒結合緊密，有較高的結構強度；工效高，施 工速度快（一套設備每月可加固500010000m2地基），較換土回填和樁基縮短工期一半；節(jié)省加固原材料；施工費用低，節(jié)省 投資，比換土回填節(jié)省60%費用；與預制樁加固地基相比可節(jié)省 投資50%70%;與砂樁相比可節(jié)省投資 40%50%,同時耗用勞 動力少和現(xiàn)場施工文明等。2 .適用范圍適于加固碎石土、 砂土、低飽和度粉土、粘性土、 濕陷性黃土、高填土、雜填土以及 圍海造地”地基、工業(yè)廢渣、 垃圾地基等的處理；也可用于防止粉土及

10、粉砂的液化，消除或降 低大孔土的濕陷性等級；對于高飽和度淤泥、軟粘土、泥炭、沼 澤土，如采取一定技術措施也可采用，還可用于水下夯實。強夯不得用于不允許對工程周圍建筑物和設備有一定振動影 響的地基加固，必需時，應采取防振、隔振措施。3 .機具設備（1）夯錘用鋼板作外殼，內部焊接鋼筋骨架后 澆筑C30混凝土（圖7-6）,或用鋼板作成組合成的夯錘（圖7-7）, 以便于使用和運輸。夯錘底面有圓形和方形兩種，圓形不易旋轉，定位方便，穩(wěn) 定性和重合性好，采用較廣；錘底面積宜按土的性質和錘重確定， 錘底靜壓力值可取 2540kPa；對于粗顆粒土（砂質土和碎石類 土）選用較大值，一般錘底面積為 34m2;對于

11、細顆粒土（粘性 土或淤泥質土）宜取較小值，錘底面積不宜小于6m2。一般10t夯錘底面積用4.5m2, 15t夯錘用6m2較適宜。錘重一般為 8、10、12、16、25to夯錘中宜設14個直徑250300mm上下貫通的排氣孔，以利 空氣迅速排走，減小起錘時，錘底與土面間形成真空產生的強吸 附力和夯錘下落時的空氣阻力，以保證夯擊能的有效性。圖7-6混凝土夯錘（圓柱形重12t;方形重8t） 1-30mm厚鋼 板底板；2-18mm厚鋼板外殼；3-6X小159mniW管；4-水平鋼筋 網片（|）emailprotected; 5-鋼筋骨架（|）emailprotectedj 6-小 50mm吊環(huán)；7-C

12、30混凝土圖7-7裝配式鋼夯錘（可組合成 6、8、10、 12t） 1-50mm厚鋼板底盤；2-15mm厚鋼板外殼；3-30mm厚鋼 板頂板；4-中間塊（50mm厚鋼板）；5-（|）50mm吊環(huán)；6-小200mm 排氣孔；7-M48mm螺栓（2）起重設備由于履帶式起重機重心低， 穩(wěn)定性好，行走方便，多使用起重量為15、20、25、30、50t的履帶式起重機（帶摩擦離合器）（圖7-8）。圖7-8用履帶式起重機強夯 1-夯錘；2-自動脫鉤裝置；3=起 重臂桿；4-拉繩；5-錨繩；6-廢輪胎（3）脫鉤裝置采用履帶式起 重機作強夯起重設備，國內目前使用較多的是通過動滑輪組用脫 鉤裝置來起落夯錘。脫鉤裝

13、置要求有足夠的強度，使用靈活，脫鉤快速、安全。常用的工地自制自動脫鉤器由吊環(huán)、耳板、銷環(huán)、吊鉤等組 成（圖7-9）,系由鋼板焊接制成。拉繩一端固定在銷柄上，另一端穿過轉向滑輪，固定在懸臂 桿底部橫軸上，當夯錘起吊到要求高度，升鉤拉繩隨即拉開銷柄， 脫鉤裝置開啟，夯錘便自動脫鉤下落，同時可控制每次夯擊落距 一致，可自動復位，使用靈活方便，也較安全可靠。圖7-9強夯自動脫鉤器1-吊環(huán)；2-耳板；3-銷環(huán)軸輻；4-銷柄； 5-拉繩（4）錨系設備當用起重機起吊夯錘時，為防止夯錘突然 脫鉤使起重臂后傾和減小對臂桿的振動，應用T1-100型推土機一臺設在起重機的前方作地錨 （圖7-8）,在起重機臂桿的頂部

14、與 推土機之間用兩根鋼絲繩連系錨旋。鋼絲繩與地面的夾角不大于 30°,推土機還可用于夯完后作表 土推平、壓實等輔助性工作。當用起重三角架、龍門架或起重機加輔助桅桿起吊夯錘時， 則不用設錨系設備。4 .施工技術參數(shù)(1)錘重與落距錘重 M (t)與落距h (m) 是影響夯擊能和加固深度的重要因素，它直接決定每一擊的夯擊 各匕尸 目匕單。錘重一般不宜小于 8t,常用的為10、12、17、18、25t。落距一般不小于 6m,多采用8、10、12、13、15、17、18、20、25m等幾種。(2)單位夯擊能錘重 M與落距h的乘積稱為夯擊能 E (=MX h)。強夯的單位夯擊能(指單位面積上所

15、施加的總夯擊能)，應根 據地基土類別、結構類型、載荷大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場試夯確定。在一般情況下，對于粗顆粒土可取10003000kN m/m2;細顆 粒土 可取 15004000kN m/m2。夯擊能過小，加固效果差；夯擊能過大，不僅浪費能源，相 應也增加費用(圖7-10),而且，對飽和粘性土還會破壞土體， 形成橡皮土，降低強度。從國內強夯施工現(xiàn)狀來看，選用單擊夯擊能以不超過3000kN m較為經濟。圖7-10單擊夯擊能與有效加固深度的關系 1-碎石土、砂土等; 2-粉土、粘性土、？S陷性黃土（3）夯擊點布置及間距夯擊點布置應根據基礎的形式和加固要求而定。對大面積地基，一

16、般采用等邊三角形、等腰三角形或正方形 （圖7-11）;對條形基礎，夯點可成行布置；對獨立柱基礎，可 按柱網設置采取單點或成組布置，在基礎下面必須布置夯點。圖7-11夯點布置（a）梅花形布置；（b）方形布置夯擊點間 距取決于基礎布置、加固土層厚度和土質等條件。加固土層厚、土質差、透水性弱、含水率高的粘性土，夯點 間距宜大，如果夯擊點太密，相鄰夯擊點的加固效應將在淺處疊 加而形成硬殼層，影響夯擊能向深部傳遞；加固土層薄、透水性 強、含水量低的砂質土，間距宜小些，通常夯擊點間距取夯錘直 徑的3倍，一般第一遍夯擊點間距為 59m,以便夯擊能向深部 傳遞，以后各遍夯擊點可與第一遍相同，也可適當減小。對處

17、理深度較深或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間 距宜適當增大。（4）單點的夯擊數(shù)與夯擊遍數(shù)單點夯擊數(shù)指單個夯點一次連 續(xù)夯擊次數(shù)。夯擊遍數(shù)指以一定的連續(xù)擊數(shù)，對整個場地的一批點，完成 一個夯擊過程叫一遍，單點的夯擊遍數(shù)加滿夯的夯擊遍數(shù)為整個 場地的夯擊遍數(shù)。單點夯擊數(shù)應按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關系曲線 確定，且應同時滿足以下條件：1）最后兩擊的平均夯沉量不大 于50mm,當單擊夯擊能量較大時不大于 100mm； 2）夯坑周圍 地面不應發(fā)生過大的隆起；3）不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。每夯擊點之夯擊數(shù)一般為 310擊。夯擊遍數(shù)應根據地基土的性質確定， 一般情況下，可采用23 遍，最后再以

18、低能量（為前幾遍能量的 1/41/5,錘擊數(shù)為24 擊）滿夯一遍，以加固前幾遍之間的松土和被振松的表土層。為達到減少夯擊遍數(shù)的目的，應根據地基土的性質適當加大 每遍的夯擊能，亦即增加每夯點的夯擊次數(shù)或適當縮小夯點間 距，以便在減少夯擊遍數(shù)的情況下能獲得相同的夯擊效果。（5）兩遍間隔時間兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔， 以利 于土中超靜孔隙水壓力的消散， 待地基土穩(wěn)定后再夯下遍， 一般 兩遍之間間隔14周。對滲透性較差的粘性土不少于 34周；若無地下水或地下水 在-5m以下，或為含水量較低的碎石類土， 或透水性強的砂性土， 可采取只間隔12d,或在前一遍夯完后，將士推平，接著隨即 連續(xù)夯擊，而不

19、需要間歇。（6）處理范圍強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/22/3，并且不小于3m。（7）加固影響深度強夯法的有效加固深度 H （m）與強夯工 藝有密切關系，法國梅那（Menard）氏曾提出以下公式估算：（7-6） 式中M夯錘重（t）; h落距（m）。經國內外大量試驗研究和工程實測資料表明，采用梅那公式估算有效加固深度將會得到偏大的結果，實際影響有效加固深度的因素很多，除錘重和落距外，與地基土性質、不同土層的厚度 和埋藏順序、地下水位以及強夯工藝參數(shù)（如夯擊次數(shù)、錘底單 位壓力等）都有著密切關系，因此國內經大量實測統(tǒng)計分析，建 議采用以下修正公式估算

20、，比較接近實際情況：（7-7）式中M 夯錘重力（kN）; h落距（錘底至起夯面距離）（m）; K 折減系數(shù)，與土質、能級、錘型、錘底面積、工藝選擇等多種因 素有關，一般粘性土取 0.5;砂性土取0.7;黃土取0.350.50。5.準備工作（1）熟悉施工圖紙，理解設計意圖，掌握各項 參數(shù)，現(xiàn)場實地考察，定位放線。（2）制定施工方案和確定強夯參數(shù)。（3）選擇檢驗區(qū)作強夯試驗。（4）場地整平，修筑機械設備進出場道路，使有足夠的凈空 高度、寬度、路面強度和轉彎半徑。填土區(qū)應清除表層腐殖土、草根等。場地整平挖方時，應在強夯范圍預留夯沉量需要的土厚。6 .施工程序強夯施工程序為：清理、平整場地 一標出第一

21、遍 夯點位置、測量場地高程一起重機就位、夯錘對準夯點位置 一測 量夯前錘頂高程一將夯錘吊到預定高度脫鉤自由下落進行夯擊， 測量錘頂高程一往復夯擊，按規(guī)定夯擊次數(shù)及控制標準，完成一個夯點的夯擊-重復以上工序，完成第一遍全部夯點的夯擊 一用 推土機將夯坑填平，測量場地高程一在規(guī)定的間隔時間后，按上 述程序逐次完成全部夯擊遍數(shù) 一用低能量滿夯，將場地表層松土 夯實，并測量夯后場地高程。7 .施工工藝方法要點（1）做好強夯地基的地質勘察，對不 均勻土層適當增多鉆孔和原位測試工作，掌握土質情況，作為制定強夯方案和對比夯前、夯后加固效果之用。必要時進行現(xiàn)場試驗性強夯，確定強夯施工的各項參數(shù)。同時應查明強夯

22、范圍內的地下構筑物和各種地下管線的位置及標高，并采取必要的防護措施，以免因強夯施工而造成損壞。（2）強夯前應平整場地，周圍作好排水溝，按夯點布置測量放線確定夯位。地下水位較高時，應在表面鋪0.52.0m中（粗）砂或砂礫石、 碎石墊層，以防設備下陷和便于消散強夯產生的孔隙水壓， 或采 取降低地下水位后再強夯。（3）強夯應分段進行，順序從邊緣夯向中央（圖 7-12）。對廠房柱基亦可一排一排夯，起重機直線行駛，從一邊向另一邊進行，每夯完一遍，用推土機整平場地，放線定位即可接著 進行下一遍夯擊。強夯法的加固順序是：先深后淺，即先加固深層土，再加固 中層土，最后加固表層土。最后一遍夯完后，再以低能量滿夯

23、一遍，如有條件以采用小 夯錘夯擊為佳。圖7-12強夯順序（4）回填土應控制含水量在最優(yōu)含水量范 圍內，如低于最優(yōu)含水量，可鉆孔灌水或灑水浸滲。（5）夯擊時應按試驗和設計確定的強夯參數(shù)進行，落錘應保持平穩(wěn)，夯位應準確，夯擊坑內積水應及時排除?？拥咨虾窟^大時，可鋪砂石后再進行夯擊。在每一遍夯擊之后，要用新土或周圍的土將夯擊坑填平，再 進行下一遍夯擊。強夯后，基坑應及時修整，澆筑混凝土墊層封閉。（6）對于高飽和度的粉土、粘性土和新飽和填土，進行強夯時，很難以控制最后兩擊的平均夯沉量在規(guī)定的范圍內，可采取:1）適當將夯擊能量降低；2）將夯沉量差適當加大；3）填土采 取將原土上的淤泥清除，挖縱橫盲溝，以排除土內的水分，同時 在原土上鋪50cm的砂石混合料，以保證強夯時土內的水分排除， 在夯坑內回填塊石、碎石或礦渣等粗顆粒材料，進行強夯置