第二節(jié)強夯法

一、加固機理

目前，強夯法加固地基有三種不同的加固機理：動力密實、動力固結(jié)和動力置換。取決于地基土的類別和強夯施工工藝。1動力密實

采用強夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動力密實的機理，即用沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實，從而提高地基土強度。Flash

非飽和土的夯實過程，就是土中的氣相(空氣)被擠出的過程，其夯實變形主要是由于土顆粒的相對位移引起。動力密實的應(yīng)用范圍肇慶—花都—博羅輸變電工程花都站土石方強夯施工動力密實的應(yīng)用動力密實的應(yīng)用

在沖擊動能作用下，地面會立即產(chǎn)生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深度可達(dá)0.6～1.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高2～3倍。2動力固結(jié)

根據(jù)強夯法的實踐，對傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出了不同看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的新機理。1、飽和細(xì)粒土具有可壓縮性2、土體的液化3、滲透性的變化4、觸變恢復(fù)由于土體產(chǎn)生裂隙或趨于液化，引起滲透性增大。青島港8號碼頭強夯工程青島港8號碼頭強夯工程夯坑3動力置換動力置換類型整式置換樁式置換水下地基加固樁式置換動力置換(Railwaytrack,Malaysia)整式置換動力置換ALEXANDRIACITYCENTER(Shoppingcenter-Egypt)樁式置換動力置換的應(yīng)用范圍二、強夯法施工參數(shù)的確定1、有效加固深度

H——有效加固深度(m)M——夯錘重(t)h——落距(m)——系數(shù)，對軟土可取0.5,對黃土可取0.34~0.5；有效加固深度是指經(jīng)強夯后，強度和變形等指標(biāo)均能滿足設(shè)計要求的土層范圍。錘擊能量越大，有效加固深度愈深，還與地基土的性質(zhì)、土層厚度及地下水深度有關(guān)?！兑?guī)范》規(guī)定：強夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，在缺少試驗資料時也可按表預(yù)估。見表3－2所示。單擊夯擊能/kn.m碎石土、砂土粉土、黏性土、濕陷性黃土單擊夯擊能/kn.m碎石土、砂土粉土、黏性土、濕陷性黃土1000200030005.0～6.06.0～7.07.0～8.04.0～5.05.0～6.06.0～7.04000500060008.0～9.09.0～9.59.5～10.07.0～8.08.0～8.58.5～9.0表3－2強夯法的有效加固深度2、夯錘和落距

單擊夯擊能為夯錘重M與落距h的乘積，單擊能量大，加固效果就越好。整個加固場地的總夯擊能量(即錘重×落距×總夯擊數(shù))除以加固面積稱為單位夯擊能。單位擊夯能應(yīng)根椐地基土類別、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理的深度等因素綜合考慮，并通現(xiàn)場試驗確定。對于粗粒土可取1000～3000(kN.m)/m2；細(xì)粒土可取1500～4000(kN.m)/m2。由此就可根椐起重設(shè)備的條件選擇好施工用的錘重和落距。3、夯擊點布置及間距

夯擊點布置：等邊三角形、等腰三角形或正方形布置；對基底面積較大的建筑物或構(gòu)筑物，或按三角形或正方形布置。對于住宅和辦公樓的獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可根據(jù)基礎(chǔ)形狀與寬度相應(yīng)布置，一般可采用等腰三角形布點；工業(yè)廠房可根據(jù)柱網(wǎng)來布置夯擊點，還要考慮起重機械行走路線。夯點間距可取５～９m。等邊三角形布置正方形

總之，夯擊點間距的確定宜根據(jù)地基土的性質(zhì)和處理深度確定，以保證夯擊能量傳遞到深處，且不會使臨近夯擊點的孔隙水壓產(chǎn)生疊加，且保護(hù)臨近夯坑周圍產(chǎn)生的輻射狀裂隙為原則。布置范圍：強夯和強夯置換法處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)的范圍：具體的放大范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和重要性考慮決定；一般情況建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計處理深度的?～2/3;并不小于３m。夯擊點間距：第一遍夯擊點的間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第2遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當(dāng)減小。對于加固深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第1遍夯擊點的間距宜適當(dāng)增大。

某倉庫夯擊點布置（三角形）美國加州某工程夯點布置（正方形）NICEAIRPORT(France)AbuDhabiCorniche(UnitedArabEmirates)4、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)

夯點單遍夯擊擊數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，應(yīng)同時滿足下列條件：

1)、最后兩擊的平均夯沉量不大干下列數(shù)值：單擊夯擊能小于4000KN?m時為50mm，當(dāng)單擊夯擊能量為4000～6000KN?m時為100mm，當(dāng)單擊夯擊能大于6000KN?m時為200mm；

2）、夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；

3)、不因夯坑太深而發(fā)生起錘困難，一般為4～10擊。對于強夯置換法，最后兩擊的平均夯降量應(yīng)滿足強夯法的規(guī)定值并且要滿足下列條件：（1）墩底應(yīng)穿過軟弱土層，且應(yīng)達(dá)到設(shè)計墩長（2）累計夯沉量應(yīng)為設(shè)計墩長的1.5～2.0倍；

目前國內(nèi)確定夯擊擊數(shù)的方法有所不同：有的以孔隙水壓力達(dá)到液化壓力為準(zhǔn)；有的以最后一擊的夯沉量達(dá)到某一數(shù)值為準(zhǔn)；有的以最后兩擊產(chǎn)生的沉降差小于某一數(shù)值為準(zhǔn)?？傊骱粨酎c的夯擊擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則。夯擊遍數(shù)：夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點夯2～3遍，對于滲透性較差的細(xì)粒土，其夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加；最后應(yīng)以的能量滿夯2遍，滿夯還可采用頃錘或低落距錘多次夯擊，要求錘印搭接。

5、間隔時間間隔時間是指需要分兩遍或多遍夯擊的工程，每兩遍夯擊之間的時間間隔大小，取決于加固土層中孔隙水壓力的消散時間，就是說夯擊后孔隙水壓力消散后才能進(jìn)行新的夯擊作業(yè)。對于無黏性土（沙性土），孔隙水壓力消散只需3～4min，所以可以連續(xù)夯擊。對于黏性土地基，因透水性差，孔隙水壓消散慢，間隔時間應(yīng)不3～4周。三、強夯法施工

（1）機具設(shè)備

強夯施工的機具設(shè)備主要有起重設(shè)備、夯錘、脫鉤裝置等。起重設(shè)備多采用自行式、全回轉(zhuǎn)履帶式起重機，起重能力多為10～40t，由于起重能力較小，一般采用滑輪組和脫鉤裝置來起落夯錘。近年來普遍采用在起重機臂桿端部設(shè)置輔助門架的措施，這樣既可以防止落錘時機架傾斜，又能提高起重能力。

夯錘的質(zhì)量應(yīng)根據(jù)加固土層的厚度、土質(zhì)條件及落距等因素確定。夯錘的材料可用鑄鋼（鐵）或在鋼板殼內(nèi)填筑混凝土。夯錘形狀有圓形（錐底圓柱形、平底圓柱形、球底圓臺形等）和方形（平底方形），方錘落地時，

方位改變與夯坑形狀不一致有關(guān)，將會影響夯擊效果；圓形不易旋轉(zhuǎn)，定位方便，穩(wěn)定性和重合性較好，應(yīng)用廣泛。錘形選擇一般根據(jù)夯實要求，如加固深層土體可選用錐底或球底錘；加固淺層或表層土體時，多選用平底錘。錘底面積一般根據(jù)錘重、土質(zhì)和加固深度來確定，錘底靜接地壓力可取25～40kPa，對于細(xì)顆粒土，錘底靜壓力宜取較小值。夯錘中應(yīng)設(shè)置若干個對稱均勻布置的排氣孔，避免吸著作用使起錘困難，排氣孔直徑為250～300mm，太小易堵孔不起作用。

脫鉤裝置應(yīng)具有足夠的強度，并且施工方便，如書中圖3-3所示。目前多采用自動脫鉤裝置，這樣既保證了每次夯擊的落距相同，又提高了施工效率，同時施工人員不必進(jìn)入夯擊區(qū)操作，保證了人身安全。（2）施工要點

1）正式施工前應(yīng)做強夯試驗（試夯）。根據(jù)勘察資料、建筑場地的復(fù)雜程度、建筑規(guī)模和建筑類型，在擬建場地選取一個或幾個有代表性的區(qū)段作為試夯區(qū)。試夯結(jié)束待孔隙水壓力消散后進(jìn)行測試，對比分析夯前、夯后試驗結(jié)果，確定強夯施工參數(shù)，并以此指導(dǎo)施工。

2）強夯前應(yīng)平整場地，標(biāo)出夯點布置并測量場地高程。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，宜采取人工降水使地下水位低于坑底面以下2m；或在地表鋪一定厚度的砂礫石、碎石、礦渣等粗顆粒墊層，其目的是在地表形成硬層，支承起重設(shè)備，確保機械設(shè)備通行和施工，同時還可加大地下水和地表面的距離，防止夯擊時夯坑積水。

3）強夯前應(yīng)查明場地范圍內(nèi)的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成破壞。當(dāng)強夯產(chǎn)生的振動對鄰近建筑物或設(shè)備有影響時，應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點，并應(yīng)采取挖隔振溝等隔振或防振措施。

4）強夯施工應(yīng)按設(shè)計和試夯的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，夯位準(zhǔn)確，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平。

5）每夯擊一遍后，用推土機將夯坑填平，并測量場地平均下沉量，停歇規(guī)定的間歇時間，待土中孔隙水壓力消散后，進(jìn)行下一遍夯擊。完成全部夯擊遍數(shù)后，再用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯實后場地高程。場地平均下沉量必須符合要求。

６）強夯施工過程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)測工作，并做好詳細(xì)現(xiàn)場記錄，如夯擊次數(shù)、每擊夯沉量、夯坑深度、開口大小、填料量、地面隆起與下沉、孔隙水壓力增長與消散、附近建筑物的變形等，并注意吊車、夯錘附近人員的安全.

四、質(zhì)量檢驗

1、強夯處理后效果檢驗（1）檢驗時間，地基強夯后的強度隨時間恢復(fù)和提高的，所以應(yīng)間隔一定時間才能對地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗。對于碎石土和砂土地基取1～2周，低飽和度的粉土和黏性土地基取2～4周。（2）質(zhì)量檢驗的方法宜根椐地基土的性質(zhì)選用現(xiàn)場原位測驗和室內(nèi)土工試驗。室內(nèi)土工試驗包括抗剪強度指標(biāo)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、重度和含水量等測試。目的是通過比較夯前后的力學(xué)指標(biāo)的變化來判斷加固的效果。現(xiàn)場原位測驗包括觸試驗、十字板剪切試驗、平板載荷試驗及其它原位測試方法。對一般工程采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行綜合檢驗。對于重要的工程應(yīng)增加檢驗項目并做現(xiàn)場載荷試驗。檢驗深度應(yīng)不小于設(shè)計要求的有效加固深度。（3）質(zhì)量檢驗的數(shù)量應(yīng)根椐現(xiàn)場地復(fù)雜程度和建筑物的重要性確定。對簡單場地的一般建筑物，每一個建筑物基礎(chǔ)檢驗點不應(yīng)少于3處；對復(fù)雜場地和重要建筑物基礎(chǔ)，應(yīng)增加檢驗點。

2、現(xiàn)場測試（1）允許偏差值及檢查方法不僅包括夯擊后地基加固效果的檢驗，同時還應(yīng)注意施工過程中的現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)測。強夯地基的允許偏差可按書中表3-3所示。項目序號檢驗項目充許偏差或充許值檢驗方法單位數(shù)值主控項目１地基強度設(shè)計要求按規(guī)定方法２地基承地力設(shè)計要求按規(guī)定方法一般項目１夯錘落距mm±300鋼索設(shè)標(biāo)志２錘重kg±100稱重３夯擊遍數(shù)及順序設(shè)計要求計數(shù)器４夯點間距mm±500用鋼尺５夯擊范圍設(shè)計要求