強(qiáng)夯法施工的PPT課件

1、主主要要 內(nèi)內(nèi) 容容第1頁/共35頁 強(qiáng)夯是法國Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，我國于1978年首次由交通部一航局科研所及其協(xié)作單位在天津新港三號公路進(jìn)行了強(qiáng)夯法試驗研究。它通過一般830t的重錘(最重可達(dá)200t)和820m的落距(最高可達(dá)40m)，對地基土施加很大的沖擊能，提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件等。概述概述第2頁/共35頁概述概述第3頁/共35頁建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)規(guī)定概述概述 強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑流塑的粘性

2、土等地基上對變形控制要求不嚴(yán)的工程。強(qiáng)夯置換法在設(shè)計前必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性和處理效果。第4頁/共35頁概述概述強(qiáng)夯法的優(yōu)點(diǎn)加固效果好使用經(jīng)濟(jì)施工簡單強(qiáng)夯法加袋裝砂井 軟粘土地基的綜合治理軟粘土地基的綜合治理第5頁/共35頁概述概述國內(nèi)國內(nèi)發(fā)展發(fā)展階段階段自引進(jìn)到80年代初，約8年。本階段工程應(yīng)用強(qiáng)夯能級比較小，一般僅為1000kN*m，處理深度5m左右，以處理淺層人工填土為主。80年代初到90年代初。本階段興建國家重點(diǎn)工程山西化肥廠，為了消除黃土地基的濕陷性，國家化工部組織開發(fā)了6250kN*m能級強(qiáng)夯，使有效處理深度提高到了10m左右。90年代初到2002年，本階段以興建國家重點(diǎn)工程

3、三門峽火力發(fā)電廠為契機(jī)，成功開發(fā)了8000kN*m能級強(qiáng)夯，使強(qiáng)夯消除黃土濕陷性的深度達(dá)到15m。2002年底至今，強(qiáng)夯工程最高應(yīng)用能級已經(jīng)達(dá)到10000kN*m。為了更進(jìn)一步擴(kuò)大強(qiáng)夯的應(yīng)用范圍，在強(qiáng)夯技術(shù)的基礎(chǔ)上，還形成了強(qiáng)夯置換和柱錘沖擴(kuò)等新技術(shù) 。第6頁/共35頁概述概述 以處理飽和軟土為目的低能級強(qiáng)夯技術(shù)； 三個三個研究研究方向方向 強(qiáng)夯與其他地基處理技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)展成為組合式地基處理技術(shù)。 以處理高填土和深厚濕陷性黃土，以及消除濕陷為目的的高能級強(qiáng)夯技術(shù)； 第7頁/共35頁第8頁/共35頁夯夯錘錘地面地面擠壓擠壓土體土體隆起隆起夯擊能夯擊能沖擊力沖擊力沖擊波沖擊波沖切上部沖切上部土

4、體土體結(jié)構(gòu)破壞結(jié)構(gòu)破壞形成夯坑形成夯坑擠壓周圍擠壓周圍土體土體1 加固機(jī)理第9頁/共35頁1 加固機(jī)理某工程測得的單點(diǎn)夯夯坑夯沉量及某工程測得的單點(diǎn)夯夯坑夯沉量及周圍地表隆起情況周圍地表隆起情況 第10頁/共35頁1 加固機(jī)理對非飽和土地基壓密過程基本上同實驗室中的擊實實驗相同，擠密振密效果明顯。 對飽和無粘性土地基土體可能會產(chǎn)生液化，其壓密過程同爆破和振動密實的過程相同。對飽和粘性土地基產(chǎn)生超孔壓，并且逐漸消散，地基土固結(jié)，孔隙比減小，強(qiáng)度提高。 第11頁/共35頁三三種種加加固固機(jī)機(jī)理理 動力動力密實密實加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土動力荷載減小土孔隙，提高強(qiáng)度 超孔隙水壓力消散，土體固結(jié)

5、分為整式置換和樁式置換 加密、碎石墩置換、排水的組合 處理細(xì)顆粒飽和土 局部產(chǎn)生裂縫，增加排水通道 1 加固機(jī)理動力動力固結(jié)固結(jié)動力動力置換置換第12頁/共35頁動動力力固固結(jié)結(jié) 巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度得到提高。土的觸變性，強(qiáng)度得到提高。 1 加固機(jī)理第13頁/共35頁1

6、加固機(jī)理Menard首次對傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出了不同的看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的新機(jī)理。1. 飽和土的壓縮性：進(jìn)行強(qiáng)夯時，氣體體積壓 縮，孔壓增大，隨后氣體有所膨脹，孔隙水排出的同時，孔壓就減少。 2. 產(chǎn)生液化：土體中氣體體積百分比為零時，就變成不可壓縮的。相 應(yīng)于孔隙水壓力上升到覆蓋壓力相等的能量級，土體即產(chǎn)生液化。繼 續(xù)施加能量，除了使土起重塑的破壞作用外，能量純屬是浪費(fèi)。 3. 滲透性變化：超孔壓大于顆粒間的側(cè)向壓力時，致使土顆粒間出現(xiàn)裂 隙，形成排水通道。此時，土的滲透系數(shù)驟增，孔隙水得以順利排 出?？讐合⒌叫∮陬w粒間的側(cè)向壓力時，裂隙即自行閉合。 4. 觸變恢復(fù)：土體的強(qiáng)度逐漸減低

7、，當(dāng)出現(xiàn)液化或接近液化時，強(qiáng)度達(dá) 到最低值。此時土體產(chǎn)生裂隙，而吸附水部分變成自由水，隨著孔壓 的消散，土的抗剪強(qiáng)度和變形模量都有大幅度的增長。第14頁/共35頁1 加固機(jī)理夯擊三遍的情況夯擊三遍的情況 從左圖可以看出，每夯擊一遍時，體積變化有所減少，而地基承載力有所增長，但體積的變化和承載力的提高，并不是遵照夯擊能的算術(shù)級數(shù)規(guī)律增加的。 第15頁/共35頁1 加固機(jī)理彈簧活塞模型靜力固結(jié)理論與動力固結(jié)理論的模型比較靜力固結(jié)理論與動力固結(jié)理論的模型比較a)a)靜力固結(jié)理論模型靜力固結(jié)理論模型 b)b)動力固結(jié)理論模型動力固結(jié)理論模型靜力固結(jié)理論(圖a)動力固結(jié)理論(圖b)不可壓縮的液體固結(jié)時液

8、體排出所通過的小孔，其孔徑是不變的彈簧剛度是常數(shù)活塞無摩阻力含有少量氣泡的可壓縮液體固結(jié)時液體排出所通過的小孔，其孔徑是變化的彈簧剛度為變數(shù)活塞有摩阻力第16頁/共35頁2 工程實例三淅高速TJ08標(biāo)新積黃土地基強(qiáng)夯處理 工程概況工程概況 三淅高速靈盧段三淅高速靈盧段TJ08TJ08標(biāo)是河南省的重點(diǎn)在建項目。標(biāo)是河南省的重點(diǎn)在建項目。它的修建保證了盧氏縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也使的河南省縣縣它的修建保證了盧氏縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也使的河南省縣縣通高速的設(shè)計規(guī)劃得以實現(xiàn)。我標(biāo)段有通高速的設(shè)計規(guī)劃得以實現(xiàn)。我標(biāo)段有3 3段新積黃土地，段新積黃土地，設(shè)計要求強(qiáng)夯施工。設(shè)計要求強(qiáng)夯施工。 設(shè)計要求經(jīng)強(qiáng)夯法加固原地面，

9、使原地面地基承載設(shè)計要求經(jīng)強(qiáng)夯法加固原地面，使原地面地基承載力達(dá)到要求，開始路基填筑。保證了路基施工的質(zhì)量。力達(dá)到要求，開始路基填筑。保證了路基施工的質(zhì)量。第17頁/共35頁2 工程實例夯擊點(diǎn)的布置夯擊點(diǎn)的布置根據(jù)基底平面形狀等邊三角形等邊三角形等腰三角形等腰三角形正方形正方形應(yīng)考慮施工時吊機(jī)的行走通道 強(qiáng)夯置換墩位布置 等邊三角形等邊三角形正方形正方形獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)根據(jù)基礎(chǔ)形式布置根據(jù)基礎(chǔ)形式布置處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，具體的放大范圍，可根據(jù)建筑物類型和重要性等因素決定。對一般建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣寬度宜為設(shè)計深度的1/22/3，并不宜小于3m。 第18頁/共35頁2 工程實例夯

10、擊點(diǎn)的布置夯擊點(diǎn)的間距確定原則：一般根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求處理的深度而定，以保證使夯擊能量傳遞到深處和保護(hù)鄰近夯坑周圍所產(chǎn)生的輻射向裂隙。 1.強(qiáng)夯第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.53.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。 2.對處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點(diǎn)間距宜適當(dāng)增大。 3.強(qiáng)夯置換墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定，當(dāng)滿堂布置時可取夯錘直徑的23倍。對獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可取夯錘直徑的1.52.0倍。墩的計算直徑可取夯錘直徑的1.11.2倍。 第19頁/共35頁2 工程實例夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊擊數(shù) 國內(nèi)確定夯擊擊數(shù)的方法有所國內(nèi)確定

11、夯擊擊數(shù)的方法有所不同：有的以孔隙水壓力達(dá)到液化不同：有的以孔隙水壓力達(dá)到液化壓力為準(zhǔn)則；有的以最后一擊的夯壓力為準(zhǔn)則；有的以最后一擊的夯沉量達(dá)某一數(shù)值為限值；也有的以沉量達(dá)某一數(shù)值為限值；也有的以上、下二擊所產(chǎn)生的沉降差小于某上、下二擊所產(chǎn)生的沉降差小于某一數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)?？傊?，各夯擊點(diǎn)的一數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)。總之，各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為而側(cè)向位移最小為原則，一般為4 41010擊。擊。 第20頁/共35頁2 工程實例夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊遍數(shù) 夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯確定，可采用點(diǎn)夯2

12、23 3遍，對于滲遍，對于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時夯擊透性較差的細(xì)顆粒土，必要時夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯滿夯2 2遍，滿夯還可采用輕錘或低遍，滿夯還可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。落距錘多次夯擊，錘印搭接。第21頁/共35頁2 工程實例間歇時間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時間 砂性土消散快消散快間歇時間很短間歇時間很短連續(xù)夯連續(xù)夯粘性土消散慢消散慢孔壓疊加孔壓疊加間歇時間長間歇時間長設(shè)置袋裝砂井設(shè)置袋裝砂井加速消散加速消散縮短間歇時間縮短間歇時間第22頁/共35頁2 工程實例現(xiàn)場測試設(shè)計地面及深層變形目的：目的：1.1.了解地表

13、隆起的影響范圍及墊層的密實了解地表隆起的影響范圍及墊層的密實度變化；度變化；2.2.研究夯擊能與夯沉量的關(guān)系，用以確定研究夯擊能與夯沉量的關(guān)系，用以確定單點(diǎn)最佳夯擊能量；單點(diǎn)最佳夯擊能量；3.3.確定場地平均沉降和搭夯的沉降量，用確定場地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究強(qiáng)夯的加固效果。以研究強(qiáng)夯的加固效果。 手段：手段： 地面沉降觀測、深層沉降觀測和水平地面沉降觀測、深層沉降觀測和水平位移觀測。位移觀測。 第23頁/共35頁2 工程實例現(xiàn)場測試設(shè)計地面及深層變形夯擊次數(shù)夯擊次數(shù)( (或夯擊能或夯擊能) )與夯坑體積和隆起體積關(guān)與夯坑體積和隆起體積關(guān)系曲線系曲線 陰影面積為有效壓實體積，越大表示

14、效果越好。第24頁/共35頁第25頁/共35頁3 施工方法施工機(jī)械西歐國家西歐國家大噸位的履帶大噸位的履帶式起重機(jī)式起重機(jī) 穩(wěn)定性好，行穩(wěn)定性好，行走方便走方便 日本日本輪胎式起重機(jī)輪胎式起重機(jī) 國外還制造了三足架和輪胎式強(qiáng)夯機(jī)，用于國外還制造了三足架和輪胎式強(qiáng)夯機(jī)，用于起吊起吊40t40t夯錘，落距可達(dá)夯錘，落距可達(dá)40m 40m 國外所用履帶吊都是大噸位的吊機(jī)，通常在國外所用履帶吊都是大噸位的吊機(jī)，通常在100t100t以上以上第26頁/共35頁3 施工方法施工機(jī)械我國只具備小噸位起重機(jī)的施工條件，只能我國只具備小噸位起重機(jī)的施工條件，只能使用滑輪組起吊夯錘，利用自動脫鉤裝置使用滑輪組起吊

15、夯錘，利用自動脫鉤裝置 強(qiáng)夯脫鉤裝置圖強(qiáng)夯脫鉤裝置圖 1-1-吊鉤吊鉤 2-2-鎖卡焊合件鎖卡焊合件 3 3、6-6-螺栓螺栓 4-4-開口銷開口銷 5-5-架板架板 7-7-墊圈墊圈 8-8-止止動板動板 9-9-銷軸銷軸 10-10-螺母螺母 11-11-鼓形輪鼓形輪 12-12-護(hù)板護(hù)板 第27頁/共35頁3 施工方法施工步驟 強(qiáng)夯法施工的步驟：強(qiáng)夯法施工的步驟： 1) 1) 清理并平整施工場地；清理并平整施工場地； 2) 2) 鋪設(shè)墊層，使在地表形成硬層，用以支承鋪設(shè)墊層，使在地表形成硬層，用以支承起重設(shè)備，確保機(jī)械通行和施工。同時可加大地下起重設(shè)備，確保機(jī)械通行和施工。同時可加大地下

16、水和表層面的距離，防止夯擊的效率降低水和表層面的距離，防止夯擊的效率降低; ;3) 3) 標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測量場地高標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測量場地高程；程；4) 4) 起重機(jī)就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置；起重機(jī)就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置；5) 5) 測量夯前錘頂標(biāo)高；測量夯前錘頂標(biāo)高；第28頁/共35頁3 施工方法施工步驟 6) 6) 將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后放下吊鉤，測量錘頂高程；下落后放下吊鉤，測量錘頂高程； 若發(fā)現(xiàn)因坑底若發(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；傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平；7) 7) 重復(fù)

17、步驟重復(fù)步驟6)6)，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點(diǎn)的夯擊；制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點(diǎn)的夯擊；8) 8) 換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟4)4)7)7)，完成第一遍全，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊；部夯點(diǎn)的夯擊；9) 9) 用推土機(jī)將夯坑填平，并測量場地高程；用推土機(jī)將夯坑填平，并測量場地高程； 10) 10) 在規(guī)定的間隔時間后，按上述步驟逐次完在規(guī)定的間隔時間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層土夯實，并測量夯后場地高程。土夯實，并測量夯后場地高程。 第29頁/共35頁3 施工方法施工步

18、驟 強(qiáng)夯置換法施工的步驟：強(qiáng)夯置換法施工的步驟： 1. 1. 清理并平整施工場地，當(dāng)表土松軟時可鋪清理并平整施工場地，當(dāng)表土松軟時可鋪設(shè)一層厚度為設(shè)一層厚度為1.01.02.0m2.0m的砂石施工墊層；的砂石施工墊層； 2. 2. 標(biāo)出夯點(diǎn)位置，并測量場地高程；標(biāo)出夯點(diǎn)位置，并測量場地高程； 3. 3. 起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置；起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置； 4. 4. 測量夯前錘頂高程；測量夯前錘頂高程； 5. 5. 夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當(dāng)夯坑過深而夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當(dāng)夯坑過深而發(fā)生起錘困難時停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平，發(fā)生起錘困難時停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平，記錄填料數(shù)

19、量，如此重復(fù)直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)記錄填料數(shù)量，如此重復(fù)直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)完成一個墩體的夯擊；及控制標(biāo)準(zhǔn)完成一個墩體的夯擊；第30頁/共35頁3 施工方法施工步驟 6. 6. 按由內(nèi)向外，隔行跳打原則完成全部夯點(diǎn)按由內(nèi)向外，隔行跳打原則完成全部夯點(diǎn)的施工；的施工； 7. 7. 推平場地，用低能量滿夯，將場地表層松推平場地，用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程；土夯實，并測量夯后場地高程； 8. 8. 鋪設(shè)墊層，并分層碾壓密實。鋪設(shè)墊層，并分層碾壓密實。 第31頁/共35頁第32頁/共35頁4 質(zhì)量檢驗 強(qiáng)夯施工結(jié)束后應(yīng)間隔一定時間方能對地基加強(qiáng)夯施工結(jié)束后應(yīng)間隔一定時間方能對地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗，對碎石土和砂土地基，其間隔時固質(zhì)量進(jìn)行檢驗，對碎石土和砂土地基，其間隔時間可取間可取7 714d14d；對粉土和粘性土地基可??；對粉土和粘性土地基可取141428d28d。強(qiáng)夯置換地基的間隔時間可取強(qiáng)夯置換地基的間隔時間可取28d28d。