第三章深層密實法1.強(qiáng)夯施工技術(shù)-地基處理

第三章深層密實法1§3.1

強(qiáng)夯法2夯錘起吊3夯錘下落4強(qiáng)夯法是法國人L.梅納（Menard，1969）首創(chuàng)的一種地基加固方法，即用10～40噸重錘從8～40m的高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實。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。一、概述5

對于飽和粘性土地基，近年來發(fā)展了強(qiáng)夯置換法，這是利用夯擊能將碎石、礦渣等材料強(qiáng)力擠入地基，在地基中形成碎石墩，并與墩間土形成碎石墩復(fù)合地基，提高地基承載力和減小沉降。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑～流塑的粘性土等地基上對變形要求不嚴(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。6

經(jīng)強(qiáng)夯后地基的承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200％～500％，影響深度10m以上。

強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理，目前尚不完全清楚。一般認(rèn)為強(qiáng)夯加固地基主要是由于強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動應(yīng)力對土體作用的結(jié)果。強(qiáng)夯的結(jié)果，在地基中沿深度常形成性質(zhì)不同的三個作用區(qū)。在地基表層受到界面波和剪切波的干擾形成松動區(qū)；在松動區(qū)下面某一深度，受到壓縮波的的作用，使土層產(chǎn)生沉降和土體的壓密，形成加固區(qū)；在加固區(qū)下面，沖擊波逐漸衰減，不足以使土產(chǎn)生塑性變形，對地基不起加固作用，稱為彈性區(qū)。7二、設(shè)計

（一）強(qiáng)夯法

1有效加固深度

Menard曾提出用下列公式估算有效加固深度

式中

H－－有效加固深度（m）；

M－－夯錘質(zhì)量（t）；

h－－落距（m）；

K－－修正系數(shù)，根據(jù)不同土類選用，一般為0.34～0.8。影響有效加固深度的因素除夯錘重和落距外，還有單擊夯擊能、夯擊次數(shù)、錘底單位壓力、地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度、埋藏順序和地下水位等。對于同一類土，采用不同能量夯擊時，其修正系數(shù)并不相同，采用確定的修正系數(shù)，并不能得到滿意的結(jié)果。因此《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》采用了表格形式，提供了有效加固深度的取值范圍。8強(qiáng)夯法的有效加固深度（表）單擊夯擊能（KN·m）

碎石土、砂土等

粉土、黏性土、濕陷性黃土等-------------------------------------------------------------------

1000

5.0～6.0

4.0～5.0

2000

6.0～7.0

5.0～6.0

3000

7.0～8.0

6.0～7.0

4000

8.0～9.0

7.0～8.0

5000

9.0～9.5

8.0～8.5

6000

9.5～10.0

>8.5～9.0

------------------------------------------------------------------

注：強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)從起夯面算起。

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2單擊夯擊能夯錘的平面一般有圓形和方形，又分氣孔式和封閉式。錘底面積宜按土的性質(zhì)確定，對砂性土一般為3～4m2，對粘性土不宜小于6m2。錘底靜接地壓力可取25～40kPa。

錘重一般10～40t，落距8～25m。對相同的夯擊能量，常選用大落距方案，這樣能獲得較大的接地速度，將能量的大部分有效地傳到地下深處，增加深層夯實效果，減小消耗在地表土層塑性變形的能量。103最佳夯擊能

可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)關(guān)系來確定最佳夯擊能。夯點的夯擊次數(shù)，可按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，并應(yīng)同時滿足下列條件：

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（1）最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當(dāng)單擊夯擊能小于4000kNm時為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為4000～6000kNm時為100mm；當(dāng)單擊夯擊能大于6000kNm時為200mm。（2）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；（3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。

4夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點夯2～3遍，對于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯兩遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。12

5間歇時間

兩遍夯擊之間的間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。當(dāng)缺少實測資料時，可根據(jù)地基土的滲透性確定，對于滲透性較差的粘性土地基，間隔時間不應(yīng)少于3～4周；對于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。

6夯擊點布置

夯擊點一般采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當(dāng)減小。

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7處理范圍強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

8承載力確定強(qiáng)夯地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場載荷試驗確定,初步設(shè)計時也可根據(jù)夯后原位測試和土工試驗指標(biāo)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007有關(guān)規(guī)定確定。14（二）強(qiáng)夯置換法

1處理深度強(qiáng)夯置換墩的深度由土質(zhì)條件決定，除厚層飽和粉土外，應(yīng)穿透軟土層，到達(dá)較硬土層上。深度不宜超過7m。

強(qiáng)夯置換錘底靜接地壓力可取100～200kPa。15

2墩體材料

墩體材料可采用級配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30％。

3夯擊次數(shù)夯點的夯擊次數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試夯確定，且應(yīng)同時滿足下列條件：（1）墩底穿透軟弱土層，且達(dá)到設(shè)計墩長；

（2）累計夯沉量為設(shè)計墩長的1.5～2.0倍；（3）最后兩擊的平均夯沉量不大于本節(jié)強(qiáng)夯法第3條最佳夯擊能中的規(guī)定。16

4墩位布置

宜采用等邊三角形或正方形。對獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可根據(jù)基礎(chǔ)形狀與寬度相應(yīng)布置。墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力確定，當(dāng)滿堂布置時可取夯錘直徑的2～3倍。對獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可取夯錘直徑的1.5～2.0倍。墩的計算直徑可取夯錘直徑的1.1～1.2倍。

5處理范圍處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。17

6承載力確定確定軟粘性土中強(qiáng)夯置換墩地基承載力特征值時，可只考慮墩體，不考慮墩間土的作用，其承載力應(yīng)通過現(xiàn)場單墩載荷試驗確定，對飽和粉土地基可按復(fù)合地基考慮，其承載力可通過現(xiàn)場單墩復(fù)合地基載荷試驗確定。18強(qiáng)夯法施工的一般規(guī)定

強(qiáng)夯施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗性施工。試驗區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場地復(fù)雜程度、建設(shè)規(guī)模及建筑類型確定。

根據(jù)初步確定的強(qiáng)夯參數(shù)，提出強(qiáng)夯試驗方案，進(jìn)行現(xiàn)場試夯。應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)條件待試夯結(jié)束一~數(shù)周后，對試夯場地進(jìn)行測試，并與夯前測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢驗強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項強(qiáng)夯參數(shù)。三、施工19強(qiáng)夯施工可按下列步驟進(jìn)行：（1）清理并平整施工場地；（2）標(biāo)出第一遍夯點位置，并測量場地高程；（3）起重機(jī)就位，夯錘置于夯點位置；（4）測量夯前錘頂高程；（5）將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)即使將坑底整平。

20（6）重復(fù)步驟5，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊；（7）換夯點，重復(fù)步驟3至6，完成第一遍全部夯點的夯擊；（8）用推土機(jī)將夯坑填平，并測量場地高程；（9）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，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。21四、質(zhì)量檢驗

（1）強(qiáng)夯置換施工中可采用超重型或重型圓錐動力觸探檢查置換墩著底情況。（2）強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗收承載力檢驗，應(yīng)在施工結(jié)束后間隔一定時間方能進(jìn)行，對于碎石土和砂土地基，其間隔時間可取7～14d；粉土和粘性土地基可取14～28d。強(qiáng)夯置換地基間隔時間可取28d。22

（3）強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用原位測試和室內(nèi)土工試驗。強(qiáng)夯置換后的地基竣工驗收時，承載力檢驗除應(yīng)采用單墩載荷試驗檢驗外，尚應(yīng)采用動力觸探等有效手段查明置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變化，對飽和粉土地基允許采用單墩復(fù)合地基載荷試驗代替單墩載荷試驗。（4）對簡單場地上的一般建筑物，每個建筑地基的載荷試驗檢驗點不應(yīng)少于3點；對復(fù)雜場地或重要建筑地基應(yīng)增加檢驗點數(shù)。強(qiáng)夯置換地基載荷試驗檢驗和置換墩著底情況檢驗數(shù)量均不應(yīng)少于墩點數(shù)的1％，且不應(yīng)少于3點。23思考題（1）試述強(qiáng)夯法與重錘夯實法的區(qū)別。（2）強(qiáng)夯法適用于何種土類？強(qiáng)夯置換法適用于何種土類？（3）強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法設(shè)計包含哪些內(nèi)容？（4）采用強(qiáng)夯法施工后，為什么對于不同的土質(zhì)地基，進(jìn)行質(zhì)量檢測的間隔時間不同？24序號主機(jī)型號最高能級(kN.m)適用工藝輔助機(jī)具1強(qiáng)夯機(jī)CGE1800A強(qiáng)夯18000

置換8000強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換、柱錘置換

2強(qiáng)夯機(jī)CGE1800B強(qiáng)夯18000

置換10000強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換、柱錘置換

五、強(qiáng)夯施工機(jī)具---------強(qiáng)夯機(jī)(履帶吊,夯錘,輔助機(jī):推土機(jī),裝載機(jī),挖掘機(jī))25強(qiáng)夯機(jī)械設(shè)備

強(qiáng)夯機(jī)---------16000kN.m(1600噸.米)工程施工26

CGE-1800B型強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行16000kN.m型式試驗27

CGE-1800A型與CGE-1800B型強(qiáng)夯28大型原油罐區(qū)地基處理8000kN.m強(qiáng)夯29大連港礦石專用碼頭8000kN.m強(qiáng)夯303132333435

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六.強(qiáng)夯的問題:。1．影響強(qiáng)夯有效加固深度的因素很多，除了夯擊能量外，還同土的阻尼性質(zhì)、夯錘的形狀、錘底的單位壓力、土層孔隙中存在的氣體和空氣，不同土層的埋藏條件，地下水位狀況、夯擊次數(shù)等不同有關(guān)，因此，目前還沒有任何一種計算方法可精確地計算出各種不同地質(zhì)條件下的強(qiáng)夯影響深度。

強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗并經(jīng)現(xiàn)場試夯確定，試夯及試夯檢驗是強(qiáng)夯施工中確定夯擊能量、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)及間歇時間的關(guān)鍵工序。372．由于在相同的夯擊能下，底面較小的夯錘其有效影響深度較深。針對我國施工機(jī)械起吊能力一般較小的現(xiàn)狀，采用鑄鐵夯錘可在不加大起吊重量與起吊高度的條件下，提高夯擊效果與增大加固深度。應(yīng)優(yōu)先選用鑄鐵夯錘，在條件所限的情況下，可在鋼殼內(nèi)