說明13重錘夯實強(qiáng)夯法施工工藝

1、重錘夯實（強(qiáng)夯法）施工工藝 重錘夯實（強(qiáng)夯）法又稱動力固結(jié)法，是法國梅那爾公司于60年代后期創(chuàng)造的一種地基加固方法。它是在重錘夯實基礎(chǔ)上發(fā)展起來的動力加固地基的新方法。70年代后期傳入我國，經(jīng)過近20年在全國各地的推廣應(yīng)用，證明其加固效果十分顯著。1工藝特點強(qiáng)夯法以其質(zhì)量可靠、進(jìn)度快、節(jié)約材料、造價低、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、公路與鐵路路基、機(jī)場道路及碼頭倉庫等工程的地基加固，強(qiáng)夯能級從1000kN·m發(fā)展到8000kN·m，成為國內(nèi)處理地基的一種較好的實用方法。2適用范圍目前，國內(nèi)外處理地基的手段很多，其中強(qiáng)夯的適用范圍最廣，適用的土質(zhì)有：各種素填

2、土、雜填土（建筑垃圾、工業(yè)廢料）、粘土、黃土、濕陷性黃土等。采用強(qiáng)夯處理地基，需要考慮其振動對附近建筑物的影響，必要時應(yīng)采取隔振、防振措施，在城市施工時還要考慮對噪音的控制問題。3工藝原理及設(shè)計要求強(qiáng)夯法加固地基雖已經(jīng)歷了幾十年，實踐證明是一種較好的地基處理方法，但是還沒有一套成熟的理論和完整的設(shè)計計算方法。根據(jù)國內(nèi)外近十年來的研究成果，土的強(qiáng)夯作用機(jī)理一般可歸結(jié)為：（1）非飽和類土。以直觀的加密使土體強(qiáng)度增加為主，如黃土和一般的粘性土，最典型的是濕陷性黃土，通過夯擊使土顆粒重新排列成致密結(jié)構(gòu)體，減弱甚至消除其濕陷性。（2）粉土和粉細(xì)砂類土。夯擊作用使土體加密和預(yù)液化，從而提高地基土的承載力和

3、抗液化能力。（3）飽和土。強(qiáng)夯使空隙水壓力瞬時升高，隨著水壓力的消散，土中自由水和部分弱結(jié)合水排出，土體變得緊密，隨著時間的延續(xù)，觸變后的土體結(jié)構(gòu)得以恢復(fù)，使地基土得到加固，對于飽和淤泥質(zhì)土和粘性土，可通過加填料（石塊、鋼渣等）夯擊，增加土體骨架和排水通道，這一措施無疑擴(kuò)展了強(qiáng)夯處理地基土的適用范圍。3.1加固原理強(qiáng)夯法是應(yīng)用功能轉(zhuǎn)換的原理達(dá)到加固地基的目的。具體地說，它是利用起重設(shè)備將幾十噸（一般840t）重錘，從幾十米（一般640m）高處自由落下，給土以強(qiáng)烈的沖擊和振動。地基土在強(qiáng)大的沖擊能的作用下，土體強(qiáng)制壓縮或振密；土體局部液化，夯點周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水溢出，經(jīng)時效

4、壓密，使土體重新固結(jié)，從而提高了土的承載力，降低其壓縮性。強(qiáng)夯法是利用強(qiáng)大的夯擊能給地基一沖擊力，并在地基中產(chǎn)生沖擊波，在沖擊力作用下，夯錘對上部土體進(jìn)行沖切，士體結(jié)構(gòu)破壞，形成夯坑，并對周圍士進(jìn)行動力擠壓。目前，強(qiáng)夯法加固地基有三種不同的加固機(jī)理:動力密實、動力固結(jié)和動力置換，它取決于地基土的類別和強(qiáng)夯施工工藝。 動力密實采用強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動力密實的機(jī)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(qiáng)度。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。實際工程表明，在沖擊動能作用下，地面會立即產(chǎn)

5、生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深度可達(dá)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。非飽和士在中等夯擊能量10002000kN.m的作用下，主要是產(chǎn)生沖切變形，在加固深度范圍內(nèi)氣相體積大大減少，最大可減少60%。 3.1.2 動力固結(jié)用強(qiáng)夯法處理細(xì)顆粒飽和土?xí)r，則是借助于動力固結(jié)的理論，即巨大的沖擊能在土中產(chǎn)生很大的應(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)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利溢出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度得到提高。Menard根據(jù)強(qiáng)夯的實踐，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。

6、歸納成四點：.1 飽和土的壓縮性由于土中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)士中大多數(shù)都含有以微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含氣量大約在1%4%范圍內(nèi)，進(jìn)行強(qiáng)夯時，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體有所膨脹，孔隙水排出的同時，孔隙水壓力就減少。這樣每夯擊一遍，液相氣體和氣相氣體都有所減少。根據(jù)實驗，每夯擊一遍，氣體體積可減少40%。.2 產(chǎn)生液化在重復(fù)夯擊作用下，施加在土體的夯擊能量，使氣體逐漸受到壓縮。因此，土體的沉降量與夯擊能成正比。當(dāng)氣體按體積百分比接近零時，土體便變成不可壓縮的。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。.3 滲透性變化在很大夯擊能作用下，地基土體中出現(xiàn)沖擊波和動應(yīng)力。

7、當(dāng)所出現(xiàn)的超孔隙水壓力大于顆粒間的側(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。在有規(guī)則網(wǎng)格布置夯點的現(xiàn)場，通過積聚的夯擊能量，在夯坑四周會形成有規(guī)則的垂直裂縫，夯坑附近出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。當(dāng)孔隙水壓力消散到小于顆粒間的側(cè)向壓力時，裂隙即自行閉合，土中水的運動重新又恢復(fù)常態(tài)。國外資料報道，夯擊時出現(xiàn)的沖擊波，將土顆粒間吸附水轉(zhuǎn)化成為自由水，因而促進(jìn)了毛細(xì)管通道橫斷面的增大。.4 觸變恢復(fù)在重復(fù)夯擊作用下，土體的強(qiáng)度逐漸減低，當(dāng)土體出現(xiàn)液化或接近液化時，使土的強(qiáng)度達(dá)到最低值。此時土體產(chǎn)生裂隙，而土中吸附水部分變成自由水，隨著孔隙水壓力的消散，土的抗剪強(qiáng)度和

8、變形模量都有了大幅度的增長。這時自由水重新被土顆粒所吸附而變成了吸附水，這也是具有觸變性土的特性。 動力置換動力置換可分為整式置換和樁式置換。整式置換是采用強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥中，其作用機(jī)理類似于換土墊層。樁式置換是通過強(qiáng)夯將碎石填筑土體中，部分碎石樁（或墩）間隔地夯入軟土中，形成樁式（或墩式）的碎石墩（或樁）。其作用機(jī)理類似于振沖法等形成的碎石樁，它主要是靠碎石內(nèi)摩擦角和墩間土的側(cè)限來維持樁體的平衡，并與墩間土起復(fù)合地基的作用。3.2工藝設(shè)計要求多年實際證明，強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和工程的使用要求，正確的選用強(qiáng)夯參數(shù)，才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的目的。強(qiáng)夯參數(shù)包括：加固深度（或影響

9、深度）、單點夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)、相鄰兩次夯擊遍數(shù)的間歇時間、加固范圍和夯點布置等。加固深度的確定影響加固深度的因素很多，有錘重、落距、地基土性質(zhì)、不同土層的厚度和埋藏順序、地下水位以及其他強(qiáng)度設(shè)計參數(shù)等。我國學(xué)者根據(jù)前人的研究和大量的試驗，提出了有效的加固深度修正公式：D=K（WH/10）1/2式中 D有效加固深度，m；K修正系數(shù)，K的變化范圍一般為0.50.8。比如軟土取0.5，黃土為0.340.5；W錘重，kN；H落距（錘底至起夯面距離），m。夯擊能（1）單點夯擊能等于錘重乘以落距，一般根據(jù)加固土層的厚度以及選用吊機(jī)的大小來確定，采用如下公式：E=W·h （kN

10、3;m）式中 W錘重（kN）；h落距（m）。我國選用的錘重為80250kN，個別達(dá)400kN，落距為825m。世界上最大的錘重2000kN，落距25m，其加固深度可達(dá)40m。（2）最佳夯擊能的確定。從理論上講，在夯擊能作用下，當(dāng)?shù)鼗谐霈F(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力時，這樣的夯擊能稱為最佳夯擊能。1）粘性土最佳夯擊能的確定方法。在粘性土中，由于孔隙水壓力消散慢，當(dāng)夯擊能逐漸增大時，孔隙水壓力也相應(yīng)疊加。因而在粘性土中，可依據(jù)孔隙水壓力的疊加值來確定最佳夯擊能。2）砂性土最佳夯擊能的確定方法。在砂性土中，由于孔隙水壓力增長及消散過程僅為幾分鐘時間，孔隙水壓力不能隨夯擊能增加而疊加。為此，可繪制最

11、大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)（夯擊能）的關(guān)系曲線來確定最佳夯擊能。夯點布置及間距按建筑面積均勻布點時，以最外圍基礎(chǔ)中心線或外邊線算起，增加一排夯點。按基礎(chǔ)位置相應(yīng)布點時，同上或按基礎(chǔ)持力層厚度一半擴(kuò)出。布點形式和間距依地質(zhì)情況、能級和夯錘面積等定。為更好的達(dá)到設(shè)計要求，多數(shù)情況需試夯確定。（1）單點間距一般為1.5D2.5D（D為錘底直徑），呈正方形、梅花形和等邊三角形布置（圖1）。（2）滿夯為挨點錯位相切（圖1）。 圖1 夯點布置形式單點夯擊數(shù)對單個夯點，一次連續(xù)夯擊次數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）夯坑標(biāo)高控制。達(dá)到要求標(biāo)高或夯坑達(dá)到某一深度，以至不好繼續(xù)操作（粘錘、埋錘），此擊數(shù)時形成的標(biāo)高。（2）

12、貫入度控制。夯到最后一擊，或最后三擊的平均貫入度，小于或等于一定數(shù)值時的擊數(shù)。1）較硬土、濕陷性黃土、砂性土35cm。2）軟弱土510cm。3）對于飽和軟粘土，淤泥質(zhì)土以及大能級強(qiáng)夯而相應(yīng)的錘底面積小的情況下，貫入度達(dá)2030cm。4）地面發(fā)生較大隆起（一般不超過30cm）或夯坑內(nèi)出現(xiàn)溢水等情況時，需停止夯擊。 夯擊遍數(shù)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)。（1）單點的夯擊遍數(shù)。除堅硬土和粒料土外，一般都有孔隙水壓力的消散和土體恢復(fù)問題。這兩個因素是控制強(qiáng)夯遍數(shù)的主要因素，一般含水量大的遍數(shù)較多。對在夯擊過程中有填料

13、要求的飽和軟土的遍數(shù)也較多。夯坑過深，需在坑內(nèi)填滿料，再在原點夯擊，這種情況也增加了遍數(shù)。（2）滿夯的夯擊遍數(shù)，一般為12遍。滿夯的錘擊數(shù)一般對每個夯點連續(xù)夯擊數(shù)一般為35擊。 加固范圍加固范圍比加固地基的長度L和寬度B各大出加固深度H，即（L+H）×（B+H）。加固寬度應(yīng)根據(jù)建筑物的種類和重要性等因素考慮，例如為保持邊坡穩(wěn)定應(yīng)考慮加固到最危險的滑弧范圍處。 相鄰夯擊兩遍之間的間歇時間的確定關(guān)于相鄰夯擊兩遍之間的間歇時間，有科學(xué)家指出，一旦孔隙水壓力消散，即可進(jìn)行新的夯擊作業(yè)。4施工工藝流程重錘夯實（強(qiáng)夯）法施工工藝流程見圖2。平整場地第一遍夯點定位測量場地高程起重機(jī)就位夯錘對準(zhǔn)夯點

14、位置測量夯前錘頂高程將夯錘吊到預(yù)定高度脫鉤自由下落進(jìn)行夯擊測量錘頂高程按確定夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊用推土機(jī)將夯坑填平，測量場地高程用低能量滿夯平整、測量場地高程合格完成圖2 重錘夯實（強(qiáng)夯）法施工工藝流程5施工操作要點5.1場地整平及標(biāo)高要求（1）為便于機(jī)械行走和施工，強(qiáng)夯場地整平應(yīng)大于強(qiáng)夯布點范圍，以夯點外邊緣向外擴(kuò)35m或以外排基礎(chǔ)邊擴(kuò)810m。（2）強(qiáng)夯場地的標(biāo)高，以所夯建筑物的基礎(chǔ)底標(biāo)高，加預(yù)留夯沉深度來定。夯沉深度與地質(zhì)情況，能級等有關(guān)。此值可參照已完工程暫定或經(jīng)過試夯確定。5.2試夯根據(jù)設(shè)計指標(biāo)和地質(zhì)報告，參照有效影響深度公式、結(jié)合實際經(jīng)驗，首先確定試夯能級，然后選

15、擇不同的錘底面積、布點間距、施工順序、夯擊遍數(shù)、單點夯擊數(shù)等。經(jīng)過夯后測試，得出滿足設(shè)計要求的最佳施工控制參數(shù)。有條件時，對含水量較大的地基土。為能提供各遍準(zhǔn)確的間隔時間，最好做孔隙水壓力消散試驗。試夯場地可選在本工程場地內(nèi)或附近，有經(jīng)驗時也可在工程開始部分安排試夯。5.3強(qiáng)夯施工（1）按試夯確定的施工工藝對作業(yè)人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底。（2）先夯擊第一遍，記錄每一夯點最后兩擊的沉降差值在設(shè)計規(guī)定的限值內(nèi)即可進(jìn)行下一夯點的夯擊。（3）按規(guī)定間隔一定時間后，進(jìn)行第二遍夯擊，夯擊要求同第一次。夯擊點要布置在上一遍兩相鄰夯擊點的中間。（4）滿夯（或搭夯）一般用點夯時30%50%的夯擊能滿布夯擊，主要為

16、加固表層松散土體，夯錘搭接上次夯擊點1/4直徑進(jìn)行下一點的夯擊，直至全部夯完為止。6推薦使用的主要機(jī)具設(shè)備（1）起重設(shè)備。為強(qiáng)夯的主要機(jī)械，一般額定起重能力為夯錘重量的1.53倍，我國大都用履帶式吊車改裝。根據(jù)工程所采用的夯錘和起重高度來選用起重機(jī)的型號。可單機(jī)作業(yè)，也可主、副機(jī)（移錘）聯(lián)合作業(yè)。（2）門架。由橫梁和二個支腿組成，支腿的結(jié)構(gòu)形式有格構(gòu)式或管式。門架上部橫梁中心絞接于吊桿頂部。（3）脫鉤裝置。由帶拉桿的吊鉤和滑輪組成，配上牽引鋼絲繩，當(dāng)夯錘起到規(guī)定高度時能自動脫鉤落錘。（4）夯錘。夯錘的選擇系根據(jù)土質(zhì)條件、設(shè)計要求和強(qiáng)夯能級決定。夯錘重一般為80400kN。設(shè)數(shù)個上下貫通的通氣孔

17、。夯錘的材質(zhì)為鑄鋼、鑄鐵或鋼殼包混凝土幾種。其錘底形狀多為圓形，錘底面又有平底、鍋底、球形等，地面投影面積一般為48m2。（5）推土機(jī)。是強(qiáng)夯必不可少的輔助機(jī)械，作為場地整平壓實之用。7勞動力組織（1）起重工：10002000kN·m配4人；30004000kN·m配56人；5000kN·m以上配67人；填料工若干人(指需填料強(qiáng)夯)。（2）起重機(jī)車司機(jī)：2人。（3）推土機(jī)司機(jī)：12人。（4）機(jī)修工：3人。（5）測量工：12人。（6）其它管理人員和工人依工程情況可作必要的調(diào)整。8質(zhì)量要求及質(zhì)量控制要點8.1 強(qiáng)夯中需要測定的數(shù)據(jù)（1）夯前的場地標(biāo)高，各遍夯后整平標(biāo)高

18、。（2）各遍夯點最后三擊的夯沉量，計算出夯坑的總下沉深度，各遍在整個夯區(qū)內(nèi)均勻的選一定數(shù)量的點測每一擊的下沉量，作為與試夯比較和檢測參考、滿夯只在開始時，以貫入度控制，得出錘擊數(shù)，以后以此數(shù)為準(zhǔn)施打，不再作測量。（3）強(qiáng)夯中若發(fā)現(xiàn)地面變化較大時，需作隆降觀測。（4）強(qiáng)夯形成的夯坑直徑，主要在試夯時測定，作為計算土體壓縮及填料量的參考。（5）對有填料要求的強(qiáng)夯，需記錄各夯坑的填料數(shù)量。8.2 施工要求（1）施工前必須用儀器準(zhǔn)確放出夯點中心位置，并劃出圓圈，施夯時對點要準(zhǔn)。（2）必須按規(guī)定的起錘高度、錘擊數(shù)和控制指標(biāo)施工，不得隨意改變。（3）施工中如發(fā)現(xiàn)偏錘，應(yīng)重新對點。（4）施工中如發(fā)現(xiàn)歪錘時，

19、需用填料（或土）將坑底墊平，才能繼續(xù)施夯。（5）如遇夯錘的通氣孔堵塞，應(yīng)立即開通。（6）表層土過干（尤其是滿夯）應(yīng)采取增加含水量的措施。（7）雨期施工，要防止雨水浸泡現(xiàn)場，夯坑內(nèi)有積水應(yīng)及時排出后方可施工。（8）強(qiáng)夯中的滿夯是重要的一環(huán)，必須精心施工，否則表層質(zhì)量不好，將造成建筑物沉降過大和發(fā)生不均勻沉降。冬期施工時，不宜進(jìn)行滿夯。8.3 質(zhì)量檢測（1）強(qiáng)夯法處理地基后，由檢測得出夯后地基土的各項物理力學(xué)指標(biāo)。其指標(biāo)主要是地基土的承載力，對飽和粘土還要提出壓縮模量。對濕陷性黃土，要測出消除濕陷的深度，對于液化地基土應(yīng)測出消除液化的深度。（2）檢測點布置在夯點上和夯間：強(qiáng)夯過的場地較均勻，可取少量點檢測。為檢測結(jié)果更可靠，在夯打過程中發(fā)現(xiàn)的較軟弱區(qū)域可多布點。（3）夯后開始檢測的時間，根據(jù)土質(zhì)情況決定。砂質(zhì)土可在竣工后一周左右或立即檢測。含水量在塑限左右的粘性土，可在24周或稍長一些時間檢測，飽和粘土要視孔隙水消散時間而