深層密實法(強夯)

1、深層密實深層密實指采用爆破、夯擊、擠壓和振動等方法，指采用爆破、夯擊、擠壓和振動等方法， 對松軟地基進行振密和擠密。對松軟地基進行振密和擠密。深層密實深層密實爆破法爆破法強夯法強夯法擠密法擠密法深層密實法和淺層墊層法的不同深層密實法和淺層墊層法的不同深層密實法深層密實法原土上進行加固，加固效果更取決于原土的性質原土上進行加固，加固效果更取決于原土的性質淺層墊層法淺層墊層法對原土進行換填，加固效果更取決于換填材料的性質對原土進行換填，加固效果更取決于換填材料的性質強夯法強夯法dynamic consolidationHeavy tamping 錘擊成樁法錘擊成樁法單管法單管法 樁管就位 將樁管用

2、蒸氣打樁機和柴油機打樁機打到設計深度灌砂 按規(guī)定速度拔出樁管 干振法干振法 振孔器就位 振動擠土成孔 上提振孔器填料 振搗 形成碎石樁 剛剛 性性 樁樁柔柔 性性 樁樁樁承受基礎傳來荷載的幾乎樁承受基礎傳來荷載的幾乎全部全部樁、土共同承擔基礎傳來的樁、土共同承擔基礎傳來的荷載荷載一般不考慮土的承載能力一般不考慮土的承載能力樁土應力比為樁土應力比為24應力大部分從樁尖開始擴散應力大部分從樁尖開始擴散傳到下臥層時還很大傳到下臥層時還很大應力從基底開始擴散應力從基底開始擴散,傳到下傳到下臥層很小臥層很小一般需要較好的持力層、沉一般需要較好的持力層、沉降小。若無好的持力層、沉降小。若無好的持力層、沉降

3、可能會很大降可能會很大一般無需較好的持力層一般無需較好的持力層(應驗應驗算下臥層算下臥層)，初期沉降快而大，初期沉降快而大由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調變形的人由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調變形的人工地基。工地基。復合地基復合地基變形協(xié)調指樁和土變形一致共同變形。變形協(xié)調指樁和土變形一致共同變形。按按材材料料分分類類 散體樁復合地基散體樁復合地基 柔性樁復合地基柔性樁復合地基 剛性樁復合地基剛性樁復合地基 砂砂 樁樁 碎石樁碎石樁 土土 樁樁 灰土樁灰土樁 石灰樁石灰樁 粉噴樁粉噴樁 旋噴樁旋噴樁 樹根樁樹根樁 CFG CFG 樁樁 復合地基作用機理和破壞模式復合地

4、基作用機理和破壞模式 一、作用機理一、作用機理： 1 1、樁體作用：、樁體作用： 由復合地基定義可知：復由復合地基定義可知：復合地基由樁體和樁間土共合地基由樁體和樁間土共同工作，由于變形協(xié)調條同工作，由于變形協(xié)調條件，樁體和樁間土變形相件，樁體和樁間土變形相同。由于同。由于E E樁樁 E E土土，樁體產生，樁體產生應力集中，樁間土應力降應力集中，樁間土應力降低。由此復合地基承載力低。由此復合地基承載力和整體剛度高于原地基，和整體剛度高于原地基，沉降有所減小。沉降有所減小。 psSSpsEE psFF 2 2、加速固結作用：、加速固結作用： 固結系數(shù)固結系數(shù)： aekCwv)1(0v采用砂樁和碎

5、石樁時，砂和碎石樁增大了滲透系數(shù)采用砂樁和碎石樁時，砂和碎石樁增大了滲透系數(shù)k k的大小，的大小，加速了飽和土體的固結。加速了飽和土體的固結。 v水泥土樁減小了地基的壓縮系數(shù)水泥土樁減小了地基的壓縮系數(shù)a a，a a的減小幅度大于的減小幅度大于k k，同，同樣能提高固結系數(shù)，加快土體固結。樣能提高固結系數(shù)，加快土體固結。3 3、擠密作用、擠密作用 v砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁在施工過程中，由于振動擠密、砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁在施工過程中，由于振動擠密、排土等原因，對土體起到一定密實作用排土等原因，對土體起到一定密實作用。 v石灰樁：樁體的吸水和膨脹作用對樁間土同樣起到擠密作用石灰樁：樁體的

6、吸水和膨脹作用對樁間土同樣起到擠密作用。 4 4、加筋作用：、加筋作用： 提高土體提高土體 f增強土體抗滑能力增強土體抗滑能力 二、破壞模式及其影響因素二、破壞模式及其影響因素 1 1、破壞模式：、破壞模式： 樁間土先破壞、樁體破壞（多見）、樁和樁間土共同破壞樁間土先破壞、樁體破壞（多見）、樁和樁間土共同破壞 （1 1）刺入破壞：樁體剛）刺入破壞：樁體剛度大，地基強度低，樁體度大，地基強度低，樁體應力集中遠大于地基承載應力集中遠大于地基承載力。力。 （2 2）膨脹破壞：在荷載作）膨脹破壞：在荷載作用下，樁間土不能提供足夠用下，樁間土不能提供足夠的圍壓來阻止樁體產生過大的圍壓來阻止樁體產生過大側

7、向變形，從而產生樁體的側向變形，從而產生樁體的破壞。破壞。 （3 3）整體剪切）整體剪切破壞：樁和樁間破壞：樁和樁間土發(fā)生整體剪切土發(fā)生整體剪切變形。變形。 在荷載作用下，復合地基沿某一滑動面產生滑動破壞。在荷載作用下，復合地基沿某一滑動面產生滑動破壞。 散體樁（振沖碎石樁）易產生膨脹破壞；剛性樁（散體樁（振沖碎石樁）易產生膨脹破壞；剛性樁（CFGCFG樁）樁） 易產生刺入破壞。易產生刺入破壞。 2 2、復合地基破壞模式影響因素、復合地基破壞模式影響因素 （4 4）滑動破壞：）滑動破壞：（1 1）不同型樁：）不同型樁：（2 2）樁身材料：）樁身材料：如水泥土樁：水泥摻入量如水泥土樁：水泥摻入量

8、 wa%5wa易發(fā)生膨脹破壞易發(fā)生膨脹破壞 %15wa易發(fā)生整體剪切破壞易發(fā)生整體剪切破壞 %25wa易發(fā)生刺入破壞易發(fā)生刺入破壞 隨樁身強度的增加，破壞形式逐漸由膨脹破壞隨樁身強度的增加，破壞形式逐漸由膨脹破壞過渡到刺入破壞過渡到刺入破壞（3 3）散體樁：易在軟弱土層體產生膨脹破壞。）散體樁：易在軟弱土層體產生膨脹破壞。 軟土強度非常小，靈敏度高，打樁過程中土體受到軟土強度非常小，靈敏度高，打樁過程中土體受到擾動，強度下降，提供不了散體樁成樁所需的圍壓。擾動，強度下降，提供不了散體樁成樁所需的圍壓。 同型樁當樁身強度不同時，也會有不同的破壞模式。同型樁當樁身強度不同時，也會有不同的破壞模式。

9、 當淺層存在非常軟的粘土當淺層存在非常軟的粘土時，碎石樁將在淺層發(fā)生時，碎石樁將在淺層發(fā)生剪切或鼓脹破壞剪切或鼓脹破壞當較深層存在有局部非常當較深層存在有局部非常軟的粘土時，碎石樁將在軟的粘土時，碎石樁將在較深層發(fā)生局部膨脹較深層發(fā)生局部膨脹較深層存在有較厚非常較深層存在有較厚非常軟的粘土情況，碎石樁軟的粘土情況，碎石樁在較深層發(fā)生鼓脹破壞在較深層發(fā)生鼓脹破壞軟軟土土層層軟軟土土層層1/DHHD2/DHH軟軟土土層層D 強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復多強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復多次夯擊地面，對地基進行強力夯實。這種強大的夯擊力在地次夯擊地面，對地基進行強力夯實。

10、這種強大的夯擊力在地基中產生動應力和振動，從夯擊點發(fā)出縱波和橫波，向地基基中產生動應力和振動，從夯擊點發(fā)出縱波和橫波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和深處產生不同程度的加固作用?？v深方向傳播，使地基淺層和深處產生不同程度的加固作用。 強夯強夯碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、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。素填土和雜填土等地基。 強夯置換強夯置換高飽和度的粉土與軟流塑的粘性土等對變形控制要求高飽和度的粉土與軟流塑的粘性土等對變形控制要求不嚴的工程的地基土。不嚴的工程的地基土。一、適用范圍：一、適用范圍：二、加固機理二、加固機理非飽和土非飽

11、和土動力密實動力密實飽和土飽和土粘性土粘性土動力置換動力置換非粘性土非粘性土動力固結動力固結動力置換動力置換1 1、動力密實、動力密實 當強夯用于加固非飽和土時，它的壓密過程基本上同實當強夯用于加固非飽和土時，它的壓密過程基本上同實驗室中的擊實試驗相同。驗室中的擊實試驗相同。2 2、動力固結、動力固結 傳統(tǒng)的固結理論傳統(tǒng)的固結理論固結就是孔隙體積和孔隙水的排出，固結就是孔隙體積和孔隙水的排出，飽和土在沖擊荷載作用下，水不能及時排出，故體積不變，而飽和土在沖擊荷載作用下，水不能及時排出，故體積不變，而只發(fā)生側向變形。只發(fā)生側向變形。 MenardMenard動力固結理論動力固結理論巨大的沖擊能量

12、在土中產生很大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)生液化并產生裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水壓力生裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水壓力消散后，土體固結。由于軟土的觸變性，強度逐漸提高。消散后，土體固結。由于軟土的觸變性，強度逐漸提高。飽和土的壓縮性飽和土的壓縮性產生液化產生液化滲透性變化滲透性變化 觸變恢復觸變恢復夯擊一遍的情況夯擊一遍的情況夯擊三遍的情況夯擊三遍的情況每夯擊一遍，體每夯擊一遍，體積變化有所減少，積變化有所減少，地基承載力有所地基承載力有所增長。增長。 靜

13、力固結理論靜力固結理論 不可壓縮的液體；不可壓縮的液體； 固結時液體排出所通過的固結時液體排出所通過的小孔的孔徑是不變的；小孔的孔徑是不變的； 彈簧剛度時常數(shù)；彈簧剛度時常數(shù)； 活塞無摩阻力?；钊麩o摩阻力。 動力固結理論動力固結理論 含有少量氣泡的可壓縮液體；含有少量氣泡的可壓縮液體； 固結時液體排出所通過的小固結時液體排出所通過的小孔的孔徑是變化的；孔的孔徑是變化的； 彈簧剛度時變數(shù)；彈簧剛度時變數(shù)； 活塞有摩阻力?；钊心ψ枇?。3 3、動力置換、動力置換 利用強夯的沖擊力，將砂、碎石、石塊等擠填到飽利用強夯的沖擊力，將砂、碎石、石塊等擠填到飽和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實砂、石

14、和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實砂、石層。它的作用機理類似于振沖法形成的碎石樁。層。它的作用機理類似于振沖法形成的碎石樁。三、設計計算三、設計計算 有效加固深度有效加固深度錘重與落距錘重與落距夯擊點間距與布置夯擊點間距與布置夯擊次數(shù)與遍數(shù)夯擊次數(shù)與遍數(shù)墊層鋪設墊層鋪設間歇時間間歇時間間夯間夯滿夯滿夯1 1、有效加固深度、有效加固深度 一般指經強夯加固后，該土層強度和變形等指標一般指經強夯加固后，該土層強度和變形等指標能滿足設計要求的土層范圍。能滿足設計要求的土層范圍。有效加固深度，是有效加固深度，是選擇地基處理方法的依據(jù)選擇地基處理方法的依據(jù)反映地基處理效果的重要參數(shù)反映地基處理效果

15、的重要參數(shù)0.50.5h(m)h(m)5.55.58.08.0隆起隆起夯錘夯錘第一層（剪脹區(qū)）第一層（剪脹區(qū)）第二層（有效壓縮區(qū)）第二層（有效壓縮區(qū)）第三層（影響深度區(qū)）第三層（影響深度區(qū)）第四層（彈性區(qū)）第四層（彈性區(qū)）10/MhH 有效加固深度的計算：有效加固深度的計算： M M 夯錘重（夯錘重（t t） h h 落距（落距（m m） 與所處理地基土有關的系數(shù)與所處理地基土有關的系數(shù) 粘性土取粘性土取0.450.450.60.6 砂土取砂土取0.450.450.60.6 高填土取高填土取0.60.60.80.8 濕陷性黃土取濕陷性黃土取0.340.340.50.5 軟土取軟土取0.50.5

16、MhH2 2、夯擊能量、夯擊能量夯擊能量夯擊能量單擊夯擊能單擊夯擊能表征每擊能量大小的參數(shù)表征每擊能量大小的參數(shù)最佳夯擊能最佳夯擊能地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達到土 的自重壓力時的夯擊能。的自重壓力時的夯擊能。單位夯擊能單位夯擊能整個加固場地的總夯擊能量除以整個加固場地的總夯擊能量除以 加固面積。加固面積。2HMhE 一般情況，選擇單擊一般情況，選擇單擊夯擊能大，夯擊次數(shù)少，夯擊能大，夯擊次數(shù)少，夯擊遍數(shù)相應也少，這樣夯擊遍數(shù)相應也少，這樣加固效果和經濟效果較好。加固效果和經濟效果較好。單擊夯擊能的選擇依據(jù)單擊夯擊能的選擇依據(jù)首先，根據(jù)需加固的深度確定；首先，根據(jù)需加固

17、的深度確定；其次，受起重設備的限制；其次，受起重設備的限制；再次，夯坑深度不應過大，否則再次，夯坑深度不應過大，否則 起錘困難，部分能量損失。起錘困難，部分能量損失。Mh國內國內 錘重錘重 M M101025t,25t, 最大最大40t40t； 落距落距 8 825m25m。 錘型：圓形錘型：圓形 氣孔式氣孔式錘高寬比：錘高寬比：1 1：2.5(2.8)2.5(2.8)按錘底靜壓力值為按錘底靜壓力值為252540kP40kPa a確定錘的底面積確定錘的底面積一般選擇一般選擇大落距的大落距的施工方案施工方案dl1 1、正方形布置、正方形布置dl2 2、等邊三角形布置、等邊三角形布置3 3、夯點的

18、布置及間距、夯點的布置及間距夯點布置每邊超出基礎外緣的寬度為夯點布置每邊超出基礎外緣的寬度為1/21/22/32/3處理深度處理深度且不小于且不小于3m3mdl三遍夯兩遍夯夯點間距決定于夯點間距決定于加固深度加固深度密實度要求密實度要求土質條件土質條件一般一般: :第一遍夯間距為第一遍夯間距為2.53.5d2.53.5d第二遍夯在第一遍夯兩夯之間第二遍夯在第一遍夯兩夯之間4 4、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)擊數(shù)現(xiàn)場試夯時得到的夯擊數(shù)與夯沉量的關系曲線確立最后兩擊的平均夯沉量50mm50mm單擊單擊4000kN.m4000kN.m100mm100mm單擊單擊40006000kN.m400060

19、00kN.m200mm200mm單擊單擊6000kN.m6000kN.m夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起不因夯坊過深發(fā)生起錘困難一般為一般為4 41212擊擊且同時滿足下列條件時 粗顆粒土、低飽和度的陷性黃土和填土粗顆粒土、低飽和度的陷性黃土和填土 增加擊次、增加擊次、 減少遍數(shù)減少遍數(shù) 飽和度較高的土或粘性土飽和度較高的土或粘性土增加遍數(shù)增加遍數(shù) 遍數(shù)遍數(shù)一般情況下，可采用點夯23遍擊數(shù)與遍數(shù)的關系 點夯完成后，再以低能量（點夯完成后，再以低能量（100t.m100t.m 200t.m200t.m ）滿夯）滿夯2 2遍（錘印搭接）。遍（錘印搭接）。5 5、墊層鋪設、墊層鋪設地下水位較高的飽和土地下

20、水位較高的飽和土易液化流動的飽和砂土易液化流動的飽和砂土需在地面上預鋪設砂需在地面上預鋪設砂( (礫礫/ /碎碎) )石墊層石墊層墊層厚度一般為墊層厚度一般為0.52.0m0.52.0m6 6、間歇時間、間歇時間 由于加固土層中孔隙水壓力的消散需要時間由于加固土層中孔隙水壓力的消散需要時間, ,故兩遍故兩遍夯擊間應有一定的時間間隔夯擊間應有一定的時間間隔砂性土砂性土-t=2-4min-t=2-4min粘性土粘性土-t=24-t=24周周強強 夯夯 置置 換換11加固深度加固深度深度不宜超過深度不宜超過7m7m深厚飽和粉土、粉砂深厚飽和粉土、粉砂墩身可不穿插該層墩身可不穿插該層淤泥、泥炭等軟弱粘

21、土層淤泥、泥炭等軟弱粘土層穿透軟土層穿透軟土層22單擊夯擊能單擊夯擊能現(xiàn)場試驗確定現(xiàn)場試驗確定錘底面積錘底面積靜接地壓力（靜接地壓力（W/SW/S）=100=100200kP200kPa a 33墩體材料的要求墩體材料的要求級配良好的塊石、碎石、礦石、礦渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，級配良好的塊石、碎石、礦石、礦渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，粒徑大于粒徑大于300mm300mm的含量不宜超過全重的的含量不宜超過全重的30%30%44夯擊次數(shù)夯擊次數(shù)由現(xiàn)場試夯確定，同時應滿足：由現(xiàn)場試夯確定，同時應滿足：墩底穿透軟弱層，且達到設計墩長墩底穿透軟弱層，且達到設計墩長累計夯沉量為設計墩長的累計夯沉量為設計墩長的1.51.52.02.0倍倍最后兩擊平均夯沉量要求同強夯最后兩擊平均夯沉量要求同強夯) 1 . 2940E1H（可參考可參考55墩位布置及間距墩位布置及間距布置布置等邊三角形、正方形等邊三角形、正方形獨立基礎、條基可根據(jù)基礎形狀相應布置獨立基礎、條基可根據(jù)基礎形狀相應布置間距間距根據(jù)荷載大小和原土的承載力確定根據(jù)荷載大小