地基處理技術PPT課件

1、 第第5 5章章 地基處理技術地基處理技術第五章目錄5.1 地基處理的目的和方法5.2 換填法5.3 預壓法5.4 強夯法5.15.1 地基處理的目的和方法 什么是地基處理？ 地基處理有哪些方法？ 為什么要進行地基處理？本節(jié)要解決如下幾個問題：5.1 地基處理的目的和方法強度問題變形問題滲流問題液化問題特殊土不良地質問題地基存在的問題 地基處理是指為了提高地基承載力，改善其變形性質或滲透性質而采取的人工處理地基的方法。軟弱地基特殊土淤泥沖填土素填土失陷性黃土膨脹土凍土地基處理的對象5.1 地基處理的目的和方法1. 地基處理的目的 提高軟弱地基的強度、保證地基的穩(wěn)定性；降低軟弱地基的壓縮性、減少

2、基礎的沉降；防止地震時地基土的振動液化；消除特殊土的濕陷性、脹縮性和凍脹性。5.1 地基處理的目的和方法 地基的剪切破壞表現在建筑物的地基承載力不夠；使結構失穩(wěn)或土方開挖時邊坡失穩(wěn)；使臨近地基產生隆起或基坑開挖時坑底隆起。因此，為了防止剪切破壞，就需要采取增加地基土的抗剪強度的措施。(1) 改善剪切特性5.1 地基處理的目的和方法 地基的高壓縮性表現在建筑物的沉降和差異沉降大，因此需要采取措施提高地基土的壓縮模量。(2) 改善壓縮特性5.1 地基處理的目的和方法 地基的透水性表現在堤壩、房屋等基礎產生的地基滲漏；基坑開挖過程中產生流沙和管涌。因此需要研究和采取使地基土變成不透水或減少其水壓力的

3、措施。(3) 改善透水特性5.1 地基處理的目的和方法 地基的動力特性表現在地震時粉、砂土將會產生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產生振動下沉。因此需要研究和采取使地基土防止液化，并改善振動特性以提高地基抗震性能的措施。(4) 改善動力特性5.1 地基處理的目的和方法 主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等地基處理的措施。(5) 改善特殊土的不良地基的特性5.1 地基處理的目的和方法2. 地基處理技術的分類及適用性地基處理方法的分類物理處理化學處理熱學處理置換排水擠密加筋攪拌灌漿熱加固凍結5.1 地基處理的目的和方法 注意：地基處理方法很多，各種處理方法有它的適用范圍、局限

4、性和優(yōu)缺點，沒有一種方法是萬能的，工程地質條件千變萬化，各個工程間地基條件差別很大，具體工程對地基的要求也不同。5.1 地基處理的目的和方法 因此，對于每一工程必須進行綜合考慮，通過方案的比選，選擇一種技術可靠、經濟合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種方法的綜合處理。 5.1 地基處理的目的和方法5.1 地基處理的目的和方法 地基處理的概念 地基處理的方法 地基處理的目的5.1節(jié) 小結5.2 5.2 換填法 什么是換填法？ 換填法的原理是什么？ 什么情況下適合采用換填法？ 墊層有何作用？如何選擇？ 墊層設計需要計算哪些內容？ 墊層施工方法及要點有哪些？本節(jié)要解決如下幾

5、個問題：01020304原理及適用范圍墊層設計墊層作用墊層施工5.2 換填法01020304原理及適用范圍墊層設計墊層作用墊層施工5.2 換填法 換填法就是將基礎底面以下不太深的一定范圍內的軟弱土層挖去，然后以質地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，成為良好的人工地基。5.2.1 換填法的原理及適用范圍5.2 換填法 b 換填土回填土5.2 換填法1. 適用條件及范圍地層條件: 適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。包括軟土（淤泥、淤泥質土）、濕陷性黃土、素填土、膨脹土、雜填

6、土、凍土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理。建筑物條件: 中、小型建筑工程為主處理深度: 0.5米 3.0米5.2 換填法2. 根據回填材料，墊層分類礦渣墊層其他工業(yè)廢渣墊層土工合成材料墊層5.2 換填法粉煤灰墊層灰土墊層粉質黏土墊層砂墊層3. 墊層材料選用(1) 砂石 砂石墊層材料宜選用質地堅硬的碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂、或石屑（粒徑小于2mm的部分不應超過總重的45%），應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。5.2 換填法 當使用粉細砂或石粉（粒徑小于0.075mm的部分不應超過總重的9%）時，應摻入不少于總重的30%的碎石或卵石。 砂石的最大粒徑不宜大于50mm。對濕陷性黃土地

7、基，不得選用砂石等滲水材料。5.2 換填法(2) 粉質黏土 土料中有機質含量不得超過5%，亦不得含有凍土或膨脹土。當含有碎石時，其粒徑不宜大于50mm。用于濕陷性黃土或膨脹土地基的粉質黏土墊層，土料中不得夾有磚、瓦和石塊。5.2 換填法 (3) 灰土 體積配合比宜為2:8或3:7。土料宜用粉質黏土，不宜使用塊狀黏土和砂質黏土，不得含有松軟雜質，并應過篩，其顆粒粒徑不得大于15mm。石灰宜用新鮮的消石灰，其顆粒粒徑不得大于5mm。5.2 換填法5.2 換填法(4) 粉煤灰 可用于道路、堆場、和小型建筑、構筑物的換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土0.30.5m。作為建筑物墊層的粉煤灰應符合放射性安全標準

8、的要求。粉煤灰墊層中的金屬構件、管網宜采用適當防腐措施。大量填筑粉煤灰時應考慮對地下水和土壤的環(huán)境影響。5.2 換填法5.2 換填法(5) 礦渣 墊層使用的礦渣是指高爐重礦渣，可分為分級礦渣或不分級礦渣、混合礦渣及原狀礦渣。礦渣墊層主要用于堆場、道路和地坪，也可用于小型建筑、構筑物地基。5.2 換填法(6) 其他工業(yè)廢渣 在有可靠試驗結果或成功工程經驗時，對質地堅硬、性能穩(wěn)定、無腐蝕性和放射性危害的工業(yè)廢渣等均可用于填筑換填墊層。被選用工業(yè)廢渣的粒徑、級配和施工工藝等應通過試驗確定。5.2 換填法5.2 換填法(7) 土工合成材料 由分層鋪設的土工合成材料與地基土構成加筋層。所用土工合成材料的

9、品種與性能及填土的土類應根據工程特性和地基土條件，按照現行國家標準土工合成材料應用技術規(guī)范的要求，通過設計并進行現場試驗后確定。5.2 換填法土工格柵 三維土工網墊土工格室 5.2 換填法原理及適用范圍墊層設計墊層作用墊層施工5.2 換填法5.2.2 墊層的作用承載力不足1. 提高持力層的承載力 由于挖去軟弱土，換填抗剪強度較高的砂或其他填筑材料，必然提高地基承載力。5.2 換填法沉降沉降2. 減少沉降量 由于墊層或其他墊層的應力擴散作用，減小了墊層下軟弱土層的附加應力，所以減小了軟弱地層的沉降量。5.2 換填法3. 加速軟弱土層的排水固結 砂墊層或砂石墊層等墊層材料透水性大，軟弱土層受壓后，

10、墊層可作為良好的排水面，使基礎下的軟弱土層中的孔隙水壓力迅速消散，從而加速墊層下軟弱土層的固結和調高其強度，避免地基土塑性破壞。5.2 換填法4. 防止凍脹 填料顆?？紫洞?，可切斷毛細管，所以可以房子寒冷地區(qū)土中冬季結冰所造成的凍漲，這是砂墊層地面應該滿足當地凍結深度的要求（凍脹線）。5.2 換填法5. 消除膨脹土的脹縮作用 膨脹土具有遇水膨脹、失水收縮的特征，因此挖除基礎底面以下的膨脹土，換填為砂土或其他材料的墊層，可以消除膨脹土的收縮作用，從而避免膨脹土對地基的影響。5.2 換填法6. 消除或部分消除黃土的濕陷性 黃土具有遇水下陷的特性，因此挖除基礎底面下的黃土，換填不透水性材料的墊層，可

11、以消除黃土的部分濕陷性。5.2 換填法01020304原理及適用范圍墊層設計墊層作用墊層施工5.2 換填法5.2.3 墊層的設計 墊層設計的原則：既要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，又要符合經濟合理的要求。 對墊層的設計，既要求有足夠的厚度z以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求有足夠大寬度b以防止砂墊層向兩側擠出。5.2 換填法墊層的設計主要是確定以下四個參數：墊層厚度墊層寬度墊層承載力墊層的沉降5.2 換填法1. 墊層厚度 墊層厚度z應根據墊層底部下臥土層的承載力確定：zczazppfPage 47pz：相應于荷載效應標準組合時，墊層底面處的附加壓力（kPa）； pcz：墊層底面處土的自

12、重壓力值（kPa）； faz：墊層底面處經深度修正后的地基承載力特征值 （kPa）。5.2 換填法()2 tankczb pppbz()(2 tan )(2 tan )kczbl pppbzlz 墊層底面處的附加壓力設計值可按壓力擴散角進行簡化計算墊層厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。5.2 換填法條形基礎：矩形基礎： b矩形基礎或條形基礎底面寬度 l矩形基礎底面的長度pk基底處的平均壓力pc基底處自重壓力 z基底下墊層厚度 墊層的壓力擴散角5.2 換填法式中，符號含義壓力擴散角的確定 換填z/b 材料中砂、粗砂、礫石、卵石、碎石粉質粘土粉煤灰 灰土0.25206280.503023注：當

13、時z/b0.25，除灰土取=28外， 其余材料=0； 當0.25z/b0.5m，砂墊層承載力需要根據有關條款進行深度修正：b=0, d=1.0,由公式，則墊層承載力特征值為：(0.5)150 1.0 17.2 (1.0-0.5)158.6aakdmffdkPa 5.2 換填法(3) 確定基礎寬度bFG5.2 換填法墊層承載力特征值須滿足：墊層承載力基底壓力 即：fa (F+G)/A則：2001.44158.620 1.0aGFbfdm5.2 換填法其中 fa墊層承載力特征值 F載荷 G基礎與臺階上自重， G=Gbld A基礎面積，A=bl； 條基取單位長度l=1，A=b G=20kN/m3是基

14、礎與臺階上土的平均重度取基礎寬度b=1.5m5.2 換填法(4) 確定墊層厚度 假設墊層厚度z=2.0m。軟弱下臥層（淤泥質土層）以上土的加權平均重度為： 1 12 212317.2 1.2 (17.8 10.0) 1.8=1.2 1.811.6/mhhhhkN m5.2 換填法墊層下淤泥承載力計算，查表可知： b=0；d=1.0(0.5)65 1.0 11.6 (1.0 2.0 0.5)94.0aakd mffdkPa 基礎底面處的壓力為：1.0200 1.0 1.5 1.0 201.01.0 1.5153.3GFbdpbkPa5.2 換填法查表砂墊層的壓力擴散角=30，所以：墊層底面處的附

15、加壓力值：()2 tan1.5 (153.3 11.6 1.0)1.5 2 2.0 tan3055.8mzob pdpbzkPa 5.2 換填法() 11.6 (1.0 2.0) 34.8czmpd zkPa墊層底面處土的自重壓力值：于是：34.8 55.8 90.694.0czzappfkPa滿足承載力的要求,即墊層厚度z=2.0m 是合理的。5.2 換填法(5) 確定墊層寬度：前面已計算基礎寬度b=1.5m5.2 換填法 b 確定墊層寬度：2 tan1.5 2 2.0 tan303.8obbzm 取墊層寬度：4.0bm根據規(guī)范GB50007該建筑物不需做地基變形驗算。 5.2 換填法010

16、20304原理及適用范圍墊層設計墊層作用墊層施工5.2 換填法5.2.4 墊層的施工1. 施工工藝流程檢驗換填材料地基清理測量分層壓實找平驗收分層鋪換填料5.2 換填法壓路機振動壓實機(1) 機械碾壓法 是采用壓路機、推土機、振動碾或其他壓實機械壓實松散土層的施工方法。該法多用于含水量較低的大面積填土的壓實和雜境土地基的處理。2. 施工方法5.2 換填法(2) 重錘夯實法 利用起重機械將重錘提升到一定高度，然后自由落下，重復夯擊加固地基的方法。5.2 換填法 該法適用于地下水位低于有效夯實深度0.8m以上。稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等類地基的加固。5.2 換填法(3) 振動壓實法

17、處理無黏性土或黏粒含量少、透水性好的松散雜填土。振實范圍超過基礎邊緣0.6m，先振基槽兩邊，后振中間，振動標準是振動機原地振實。繼續(xù)下沉為合格。5.2 換填法3. 砂墊層施工(1) 對材料的要求 砂石墊層材料宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑(粒徑小于2mm的部分不應超過總重的45)，應級配良好，不含植物殘體、垃圾等雜質。當使用粉細砂時，應摻入不少于總重30的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。對濕陷性黃土地基，不得選用砂石等透水材料。5.2 換填法(2) 施工機具及方法 平碾、羊足碾、振動碾、振動壓實機、蛙式夯實機、重錘夯實。(3) 施工要點 應考慮附加荷載對鄰近建

18、筑的影響； 注意地下水位的要求； 嚴禁擾動下臥軟層，留200mm土；5.2 換填法 墊層鋪填前，應做好驗槽工作； 墊層底面宜設在同一標高上，如深度不同，基坑底面應挖成階梯形或斜坡搭接形，各分層搭接位置應錯開0.51.0m水平距離。搭接處注意夯壓密實，并按先深后淺的順序進行墊層施工。5.2 換填法 (4) 質量檢驗 環(huán)刀法 用容積不小于200cm3環(huán)刀壓入墊層中取樣，測定其干土密度（或壓實系數），以不小于填料在中密狀態(tài)時的干土密度數值為合格。5.2 換填法 貫入法 需將表面的填料刮去3cm左右，并用貫入儀、鋼叉或鋼筋等以貫入度大小檢查墊層的質量。5.2 換填法5.2 換填法 換填法的原理及適用范

19、圍 墊層的作用 墊層的設計 墊層施工方法及要點5.2節(jié) 小結5.3 5.3 預壓法 什么是預壓法？ 預壓法的原理是什么？ 什么情況下適合采用預壓法？ 堆載預壓法原理及適用范圍 真空預壓法原理及適用范圍本節(jié)要解決如下幾個問題：5.3 預壓法 預壓法（排水固結法）：指直接在天然地基或在設置有袋裝砂井、塑料排水帶等豎向排水體的地基上，利用建筑物本身重量分級逐漸加載或在建筑物建造前在場地先行加載預壓，使土體中孔隙水排出，提前完成土體固結沉降，逐步增加地基強度的一種軟土地基加固方法。5.3 預壓法 加壓系統: 通過預先對地基施加荷載，使地基中的孔隙水產生壓力差，從飽和地基 中自然排出，進而使土體固結 排

20、水系統: 通過改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離，使地基在預壓期間盡快地完成設計要求的沉降量，并及時提高地基土強度 預壓法由加壓系統和排水系統兩部分組成。排水系統加壓系統豎向排水體水平排水體堆載法真空法降水法電滲法砂井塑料排水板砂墊層5.3 預壓法預壓法是排水固結法處理不良地基的一種類型，其基本原理是通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，及采取加壓、抽氣、抽水等措施，以加速地基土的固結和強度增長，提高地基土的穩(wěn)定性，并使沉降提前完成。5.3 預壓法按預壓方法分類5.3 預壓法堆載預壓法真空預壓法塑料排水帶/砂井堆載預壓天然地基堆載預壓。 當軟土層厚度小于4m時，可

21、采用天然地基堆載預壓法處理； 當軟土層厚度超過4m時，應采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預壓法處理。 對真空預壓工程，必須在地基內設置排水豎井。5.3 預壓法預壓法主要用來解決地基的沉降及穩(wěn)定問題，適用于處理淤泥、淤泥質土、沖填土等飽和黏性土地基。5.3 預壓法5.3.1 堆載預壓法堆載預壓法即堆載預壓排水固結法，該方法是在建筑物建造之前，通過在場地加載預壓，使土體中的孔隙水沿排水板排出，逐漸固結，使地基的固結沉降基本完成，提高地基土強度的一種方法。5.3 預壓法 堆載預壓是指先在地基中設置砂井、塑料排水帶等豎向排水體，后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或建筑物建造前，在場地先行加載預壓，使土體

22、中的孔隙水緩慢排出，土層逐漸固結，地基發(fā)生沉降，同時強度逐步提高的過程。 鋪設排水用砂墊層1. 堆載預壓法加固機理5.3 預壓法 堆載預壓法適用于各類軟弱地基，包括天然沉積土或人工充填土層，如沼澤土、淤泥、淤泥質土以及水力沖填土。對于在持續(xù)荷載作用下體積會發(fā)生很大壓縮和強度會增長的土，而又有足夠時間進行預壓時，這種方法特別適用。2. 堆載預壓法的適用范圍5.3 預壓法3. 砂井堆載預壓法5.3 預壓法5.3 預壓法 機理：為了加速固結，最有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，設置豎向排水井（砂井或塑料排水帶），以加速地基的固結，縮短預壓工程的預壓期，使其在短時期內達到較好的固結

23、效果，使沉降提前完成。5.3 預壓法(1) 排水砂井設計 砂井的直徑和間距 以“細而密”為佳，普通砂井的直徑為300500mm，間距可按為直徑的68倍選用。5.3 預壓法 砂井深度 當軟土不厚（一般為1020m）時，盡量要穿過軟土層達到砂層；當軟土過厚（超過20m），不必打穿黏土，可根據建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎井深度應超過最危險滑動面2.0m以上。5.3 預壓法 砂井排列 砂井的平面布置及固結滲透途徑5.3 預壓法砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形，每個砂井平面上的排水影響面積以等面積的圓來代替，可得一根砂井的有效排水圓柱體的直徑 de 和砂井

24、間距 l 的關系按下式考慮： 等邊三角形布置： 正方形布置：2 31.05edll41.128edll5.3 預壓法 砂井的布置范圍 由于在基礎以外一定的范圍內仍然存在壓應力和剪應力，所以砂井的布置范圍應比基礎范圍大為好，一般由基礎的輪廓線向外增加24m。5.3 預壓法 砂料 砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含泥量不應超過3%，滲透系數應大于103cm/s。 砂墊層 為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應鋪設砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5 m1 m。 5.3 預壓法(2) 預壓荷載堆載預壓法分為等載預壓和超載預壓。堆載預壓的材料一般以散料為主，如石料、砂、磚等。大

25、面積施工時通常采用自卸汽車與推土機聯合作業(yè)。5.3 預壓法 對于沉降有嚴格限制的建筑，應采用超載預壓法處理，超載量大小應根據預壓時間內要求完成的變形量通過計算確定。（就工程應用來說，這種方法比較適合大面積荷載如冷藏庫、油罐、機場跑道、碼頭、橋臺等沉降要求比較高的地基。）5.3 預壓法5.3.2 真空預壓法1. 真空預壓法加固機理5.3 預壓法 真空預壓指在軟土地基中打設豎向排水體后，在地面鋪設排水用砂墊層和抽氣管線，然后在砂墊層上鋪設不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，再用真空泵抽氣，使排水系統維持較高的真空度，利用大氣壓力作為預壓荷載，增加地基的有效應力，以利于土體排水固結。5.3 預壓法工作機理

26、： 在抽氣前，薄膜內外都受大氣壓力作用。抽氣后，薄膜內砂墊層中的氣體首先被抽出，其壓力逐漸下降，薄膜內外形成一個壓差，通過垂直排水通道逐漸向下延伸，同時真空度又由垂直排水通道向其四周的土體傳遞與擴展，引起土中孔隙水壓力降低，形成負的超靜孔隙水壓力。從而使土體孔隙中的氣和水由土體向垂直排水通道滲流，最后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中被泵抽出。5.3 預壓法 真空預壓法不需要進行堆載和卸荷，是以大氣壓力作為預壓荷載。 真空預壓是在負超靜水壓力下排水固結，又稱為負壓固結。 真空預壓法處理地基必須設置排水豎井。5.3 預壓法2. 真空預壓法的適用范圍5.3 預壓法適用于：飽和的、滲透性低的、軟土埋藏較

27、深的軟弱粘性土地基加固,特別適用于新吹填土、超軟地基的加固，但不適用于在加固范圍內有足夠水源補給的透水土層。應用范圍：廣泛用于路基填筑工程，工業(yè)和民用建筑以及機場跑道工程,無法堆載的傾斜地面和施工場地狹窄的地基處理。3. 真空預壓法的設計(1) 膜內真空度 根據國內些工程的經驗，當采用合理的施工工藝和設備，膜內真空度一般可維持在600mm汞柱以上，相當于80kPa的真空壓力，此值可作為最低膜內設計真空度。5.3 預壓法(2) 加固區(qū)要求達到的平均固結度 一般可采用80的固結度。如工期許可，也可采用更大一些的固結度作為設計要求達到的固結度。(3) 豎向排水體 豎向排水體的設計參照砂井設計。5.3

28、 預壓法(4) 預壓面積及分塊大小 不得小于基礎外緣所包圍的面積，一般真空的邊緣應比建筑物基礎外緣超出不小于3m；每塊預壓的面積應盡可能大，加固面積與周邊長度之比也越大，氣密性就越好，真空度就越高。5.3 預壓法 真空預壓的關鍵在于要有良好的氣密性，使預壓區(qū)與大氣隔絕。真空預壓法一般可能取得相當于7892kPa的等效荷載堆載預壓法的效果。5.3 預壓法 4. 真空預壓法優(yōu)缺點 優(yōu)點： 具有不需大量堆載材料，不需分級加壓，可以在很軟的地基上使用以及工期較短等優(yōu)點；5.3 預壓法 缺點： 工序復雜，工程費用較高，預壓效果受到一定局限，預壓區(qū)周邊效果相對較差，同時由于真空抽水最大高度為10m，淤泥層

29、厚度8m時預壓效果較好，但厚度8m時則有所減弱，厚度越大則越明顯，當淤泥中存在砂層時四周需增設密封墻。 5.3 預壓法真空預壓堆載預壓土中應力總應力不變，隨著相對超靜孔隙水壓力的消散而使有效應力增加總應力增加，隨著超靜孔隙水壓力的消散而使有效應力增加。剪切破壞抽真空的過程中，剪應力不增加，不會引起土體剪切破壞加載過程中，剪應力增加，可能引起土體剪切破壞加載速率不必控制加載速率需要控制加載速率固結速度與土的滲透系數、豎向排水體以及邊界排水條件有關與土的滲透系數、豎向排水體以及邊界排水條件有關地下水位降低地下水位，地下水位的降低將使相關土層產生排水固結地下水位不變真空預壓和堆載預壓法的對比5.3

30、預壓法5.3 預壓法 預壓法原理及適用范圍 堆載預壓法原理及適用范圍 真空預壓法原理及適用范圍5.3節(jié) 小結5.4 5.4 強夯法 什么是強夯法？ 強夯法的原理是什么？ 什么情況下適合采用強夯法？ 強夯法設計內容有哪些？ 強夯法施工要點？本節(jié)要解決如下幾個問題： 強夯法是用起重設備反復將很重的夯錘起吊到一定高度，然后使其自由下落，利用其產生的較大的沖擊能對土進行強力夯實，以提高其強度、降低其壓縮性的一種地基加固處理方法。 強夯置換：通過在夯坑內填入塊石、碎石、砂等硬質粗顆粒材料，并不斷將填料夯實形成柱狀置換體。5.4 強夯法 強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素

31、填土和雜填土等地基。對于飽和度較高的粉土和黏土應慎重采用。5.4 強夯法 強夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑流塑的黏性土等地基上對變形控制要求不嚴的工程。強夯置換法在設計前必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果。 5.4 強夯法加固機理施工方法設計計算質量檢驗5.4 強夯法加固機理施工方法設計計算質量檢驗5.4 強夯法5.4.1 強夯法加固機理 原理：用沖擊型動力荷載，使土體顆粒產生相對位移重新排列，土中孔隙中的氣相被排除，孔隙體積減小，土體變得更為密實，從而提高其強度。5.4 強夯法夯錘地面擠壓土體隆起夯擊能沖擊力沖擊波沖切上部土體結構破壞形成夯坑擠壓周圍土體5.4 強夯法對非飽和土地基壓

32、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。 對飽和無黏性土地基土體可能會產生液化，其壓密過程同爆破和振動密實的過程相同。對飽和黏性土地基產生超孔壓，并且逐漸消散，地基土固結，孔隙比減小，強度提高。 5.4 強夯法三種加固機理 動力密實動力固結動力置換5.4 強夯法(1) 動力密實加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土動力荷載減小土孔隙，提高強度 5.4 強夯法 實際工程表明，在沖擊動能作用下，地面會立即產生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深度可達0.61.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高23倍。 非飽和土在中等夯擊能量10002000 kNm的作用下，主要是產生沖切變形，

33、在加固深度范圍內氣相體積大大減少，最大可減少60%。 5.4 強夯法超孔隙水壓力消散，土體固結 處理細顆粒飽和土 局部產生裂縫，增加排水通道 (2) 動力固結5.4 強夯法 巨大的沖擊能量在土中產生很大的應力波，破壞了土體原有的結構，使土體局部發(fā)生液化并產生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結。由于軟土的觸變性，強度得到提高。5.4 強夯法 飽和土的壓縮性 進行強夯時，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。 5.4 強夯法 產生液化 土體中氣體體積百分比為零時，就變成不可壓縮的。相應于孔隙水壓力上升到覆蓋壓力相等的能量級

34、，土體即產生液化。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。 5.4 強夯法 滲透性變化 超孔壓大于顆粒間的側向壓力時，致使土顆粒間出現裂隙，形成排水通道。此時，土的滲透系數驟增，孔隙水得以順利排出?？讐合⒌叫∮陬w粒間的側向壓力時，裂隙即自行閉合。 5.4 強夯法 觸變恢復 土體的強度逐漸減低，當出現液化或接近液化時，強度達到最低值。此時土體產生裂隙，而吸附水部分變成自由水，隨著孔壓的消散，土的抗剪強度和變形模量都有大幅度的增長。5.4 強夯法加密、碎石墩置換、排水的組合 (3) 動力置換整式置換將碎石整體擠入淤泥中作用機理類似于換土墊層 樁式置換形成樁式或墩式的碎石墩或樁作

35、用機理類似于振沖法等形成的碎石樁 5.4 強夯法加固機理施工方法設計計算質量檢驗5.4.2 強夯法的設計1.有效加固深度2.夯錘和落距3.夯擊點布置4.夯擊次數與遍數5.間歇時間6.處理范圍5.4 強夯法HMh式中 H 有效加固深度（m）； M 夯錘質量（10kN）； h 落距（m）； 1. 有效加固深度 5.4 強夯法 經強夯加固后，該土層強度和變形等指標能滿足設計要求的土層范圍。梅那公式：5.4 強夯法 影響有效加固深度 H 的因素除了錘重和落距外，還有地基土的性質、不同土層的厚度和埋藏順序、地下水位以及其它強夯的設計參數。 應根據現場試夯或當地經驗確定有效加固深度。5.4 強夯法如果沒有

36、則根據建筑地基處理技術規(guī)范的建議取值 強夯置換墩的深度由土質條件決定對淤泥、泥炭等黏性軟弱土層，置換墩應穿透軟土層，著底在較好土層上 對深厚飽和粉土、粉砂，墩身可不穿透該層 2. 夯錘和落距5.4 強夯法單擊夯擊能=M*h總夯擊能=N*M*h單位夯擊能=N*M*h/AM夯錘重 h落距N夯擊次數A加固面積(1) 單擊夯擊能 夯錘重 M 與落距 h 的乘積。 一般為1000kNm，目前國內最大15000 kNm。5.4 強夯法5.4 強夯法 單位夯擊能并非越大越好，應根據地基土類別、結構類型、荷載大小和要求處理深度等綜合考慮，并通過試驗確定。(2) 單位夯擊能 粗顆粒：10003000 kNm 。

37、 細顆粒：15004000 kNm。 即，整個加固場地的總夯擊能（錘重落距總夯擊數）除以加固面積。5.4 強夯法 對飽和黏性土所需的能量不能一次施加，否則土體會產生側向擠出，強度反而有所降低，且難于恢復。根據需要可分幾遍施加，兩遍間可間歇一段時間。(3) 最佳夯擊能 最佳夯擊能是指強夯時，當地基中出現的孔隙水壓力達到上覆土層自重壓力時，此時對應的夯擊能。 可根據最大孔隙水壓力增量與夯擊次數關系來確定最佳夯擊能。 夯點的夯擊次數，可按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定。5.4 強夯法5.4 強夯法黏性土中的確定 根據孔隙水壓力的疊加值 砂性土中的確定 繪制孔隙水壓力增量與夯擊擊數(夯擊能)的關系曲線 3. 夯擊點的布置5.4 強夯法 夯擊點的布置根據基底平面形狀等邊三角形等腰三角形正方形應考慮施工時吊機的行走通道 強夯置換墩位布置 等邊三角形正方形獨立基礎或條形基礎根據基礎形式布置(