施工手冊(第四版)第七章地基處理與樁基工程7-1-2夯實地基

1、-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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 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

2、加固深度一般為 1.22.0m。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-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -1-20mm 厚鋼板； 2-L100 3 10mm 角鋼； 3、 4、 5- 8mm 鋼

3、筋 100mm 雙向；6-10mm 錨筋； 7- 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，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。夯擊遍數由試臉確定，通常取比試

4、夯確定的遍數增加 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± 12%。現(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

5、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。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -圖 7

6、-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0.20.3m?；鄣酌孢吔遣灰缀粚嵅课粦m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 1015m 以外對建筑物振動影響較小，可不采取防護措施，在 1015m 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

7、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，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。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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

8、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

9、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；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；-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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

10、，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

11、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、25t。夯錘中宜設 14 個直

12、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。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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；3-63 159mm 鋼管；4-水平鋼筋網片 16200mm； 5-鋼筋骨架 14400mm ； 6- 50mm 吊環(huán)； 7-C30 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

13、；3-30mm 厚鋼板頂板；-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -4-中間塊（ 50mm 厚鋼板）； 5- 50mm 吊環(huán)； 6- 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。 脫鉤裝置要求

14、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。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -圖 7-9 強夯自動脫鉤器1-吊環(huán)； 2-耳板； 3-銷環(huán)軸輥； 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

15、，應用 T1-100型推土機一臺設在起重機的前方作地錨（圖），在起重機7-8臂桿的頂部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（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能量。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

16、落距 h 的乘積稱為夯擊能E（ M 3 h）。強夯的單位夯擊能（指單位面積上所施加的總夯擊能） ，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 10003000kN2 m/m2；細顆粒土可取15004000kN2 m/m2。夯擊能過小，-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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 3000kN2 m 較為經濟。圖

17、 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、濕陷性黃土（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。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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

18、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）單點的夯擊數與夯擊遍數單點夯擊數指單個夯點一次連續(xù)夯擊次數。夯擊遍數指以一定的連續(xù)擊數，對整個場地的一批點， 完成一個夯擊過程叫一遍， 單點的夯擊遍數加滿夯的夯擊遍數為整個場地的夯擊遍數。單點夯擊數應按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定， 且應同時滿足以下條件： 1）最后兩

19、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。每夯擊點之夯擊數一般為 310 擊。-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -夯擊遍數應根據地基土的性質確定， 一般情況下，可采用 23 遍，最后再以低能量（為前幾遍能量的 1/41/5，錘擊數為 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或適當縮小夯點間距， 以便在減少夯擊遍數的情況下能獲得相同的夯擊效果

20、。（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，將土推平，接著隨即連續(xù)夯擊，而不需要間歇。（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：HMh（7-

21、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（如夯擊次數、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，比較接近實際情況：H KMh（ 7-7）10-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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，與土質、能級、錘型、錘底面積、工藝選擇等多種因素有

22、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，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。（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、平整場地標出第一遍夯點位置、測量場地高程起重機就位、夯錘對準夯點位置測量夯前錘頂高程將夯錘吊到預定高度脫鉤自由下落進行夯擊， 測量錘頂高程往復夯擊， 按規(guī)定夯擊次數及控制標準，完成一個夯

23、點的夯擊重復以上工序，完成第一遍全部夯點的夯擊用推土機將夯坑填平，測量場地高程在規(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。 同時應查明強夯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.

24、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-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -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

25、，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?。?）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，進行強夯置換等措施。通過強夯將坑底軟土向四周擠出，使在夯點下形成塊（碎）石墩，并與四