強夯法加固地基的應用研究

強夯法加固地基的應用研究

摘要：闡述強夯地基的來由、技術特點和適用范圍和強夯法加固地基機理，并通過案例進行了分析，對使用強夯法加固地基使用上提供了相應建議。

關鍵詞：強夯法；加固；地基；機理

1強夯地基的來由、技術特點和適用范圍

強夯法的來由

強夯法又稱動力固結法，是將一個重錘從高處自由下落，夯擊地基，從而使地基土的強度得到提高、壓縮性得到降低的方法。1957年，英格蘭的道路研究所就曾運用普羅克特擊實原理進行過深層土體的壓實處理，但直到1970年前后，強夯法才在法國工程師路易斯?梅納的開發(fā)和倡導下，真正大規(guī)模地應用于深層土體的加固處理中。強夯法最初僅用于加固圓錐探頭阻力9s低于lOMN/mZ的砂和碎石層，隨著施工機械和施工工藝水平的提高，實踐證明，強夯法也可用于粘性土地基的加固處理。

強夯技術的特點

適用各類土層：可以用于加固各類砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土，特別適宜加固一般處理方法難以加固的大塊碎石類土以及建筑、生活垃圾或工業(yè)廢料組成的雜填土，結合其它技術措施亦可用于加固軟土地基。

應用范圍廣泛：可應用于工業(yè)與民用建筑、重型構筑物、設備基礎、機場跑道、堤壩、公路和鐵路路基、貯倉、堆場、油罐、橋梁、港口碼頭、核電站、人工島等

加固效果顯著：地基經(jīng)強夯處理后，可明顯提高地基承載力、壓縮模量、增加干密度、減少孔隙比，降低壓縮系數(shù)、增加場地均勻性，消除濕陷性、膨脹性，防止振動液化。

有效加固深度：單層高能量級強夯處理深度達12米，多層強夯處理，深度可達24~54米，一般能量強夯處理深度在6~8米。

施工機具簡單：強夯機具主要為履帶式起重機。當起吊能力有限時，可輔以龍門架等設施。

節(jié)省材料：一般的強夯處理是將原狀土施以能量，無需添加建筑材料，大大縮短施工周期。

節(jié)省造價：由于強夯工藝無需材料，節(jié)省了建筑材料的購置、運輸、制作、打入費用，除了消耗油料外，沒有其它消耗。

施工快捷：只要工藝適合，特別是對粗顆粒非飽和土的強夯，周期更短；但是，雨天影響比較嚴重。

強夯法加固地基在建筑中適用范圍

強夯施工方法具有施工機具簡單，施工方便，加固地基效果顯著，適用范圍廣泛，能縮短工期和降低工程造價等優(yōu)點。一般來講，強夯地基適用于處理碎石、砂土、雜填土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土等，但筆者認為，現(xiàn)場監(jiān)理尚應該參照地勘報告，掌握有關技術指標，如土層顆粒的組成，孔隙比，液性指數(shù)、塑性指數(shù)、飽和度、滲透系數(shù)等；對于有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的雜填土，還要查清雜物的分布范圍、深度、有機質含量及是否對基礎有侵蝕性。由于濕陷性土浸水后會產(chǎn)生附加沉降，其濕陷系數(shù)也應作為一項控制指標。工程中是否考慮選用強夯基礎是由設計決定，但監(jiān)理在必要時應提醒設計對以上技術指標作綜合考慮。如東莞市樟木頭鎮(zhèn)一廠房工程，設計選用了強夯地基，但經(jīng)過對比地勘資料，監(jiān)理提醒設計注意在地勘報告中反映了部分回填土中含有大量木糠，經(jīng)查清其分布范圍及埋深后設計采取了相應的技術處理措施，從而確保了工程的施工質量。

2強夯法加固地基機理

關于強夯法加固地基的機理，目前有關專家學者意見還不很一致，但對于地基處理中經(jīng)常遇到的幾種類型的土，一般的觀點認為：強夯法是在極短的時間內對地基土體施加一巨大的沖擊能量，加荷歷時約幾十毫秒，對含水量較大的土層，加荷時間約100毫秒左右。這種突然釋放的巨大能量，將轉化為各種波型傳到地下。首先到達某指定范圍的波是壓縮波，它使土體受壓或受拉，能引起瞬時的孔隙水匯集，因而使地基土的抗剪強度大為降低，據(jù)理論計算這種波以振動能量的7%傳播出去，緊隨壓縮波之后的是剪切波，以振動能量26%傳播出去，剪切波會導致土體結構的破壞。此外的瑞利波以振動能量的67%傳出，在夯點附近造成地面隆起。土體在這些波的綜合作用下，土體顆粒重新排列相互靠攏，排出孔隙中的氣體，使土體擠密壓實，強度提高。

根據(jù)上述觀點，地基土經(jīng)強夯法加固后，其強度提高過程大致可分為四個階段：夯擊能量轉化，同時伴隨強制壓縮或振密；土體液化或土體結構破壞；排水固結壓密；觸變恢復并伴隨固結壓密。

3案例分析

工程概況

某工程為別墅建筑區(qū)域，根據(jù)地勘資料，場區(qū)發(fā)育有2～8米不等的雜填土，其中以碎石、粘性土為主，兼有泥炭質頁巖塊石，建筑垃圾等；碎石、粘性土含量

極不均勻，未經(jīng)壓實，需加固后方可直接作為天然地基持力層。設計采用強夯處理方法對填土層進行加固處理。設計夯擊能為，落距為15米。

強夯施工情況

本次強夯在施工前，首先對場地65#、63#區(qū)域進行了試夯，試夯區(qū)域經(jīng)檢測合格后，再根據(jù)試夯區(qū)的施工參數(shù)，在場地大范圍推廣施工。

全部采用“兩遍點夯、兩遍滿夯”的施工方案，同時，對局部地質條件較復雜的地段采用“四遍點夯、三遍滿夯”進行加強處理；滿夯夯擊能采用，落距7~8m，按1/4搭接。

施工中，發(fā)現(xiàn)場地18#樓的土質較差，經(jīng)加強處理后仍然達不到設計要求，故對18#樓采用換土處理，回填碎石土后再進行強夯施工，同時，根據(jù)設計要求，對場地局部達不到基底標高的地段回填碎石土，并分層碾壓、夯實。

施工過程中，如遇雨水天氣，則嚴格按照強夯施工規(guī)范要求，當土質含水率達到最佳含水率后，再進行施工，以確保施工質量。

收錘標準。①最后兩擊的平均夯沉量≤50mm。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)生提錘困難。

加固效果

該工程于2005年11月竣工，經(jīng)建設單位委托有檢測資質的施工單位對場地進行檢測表明：通過本次強夯處理，土體密實度明顯提高，承載力及密實度均能夠滿足設計要求。

4建議

作好強夯地基的施工監(jiān)控。由于強夯地基的許多技術參數(shù)都要求在試夯及施工過程中確定，因此，加強對強夯地基的試夯及施工監(jiān)控，及時掌握各項技術參數(shù)尤為重要。強夯施工開始后，監(jiān)理工程師應進行全程旁站檢查，重點是要對設計參數(shù)進行驗證，發(fā)現(xiàn)偏差應及時反饋給設計。監(jiān)理工程師在監(jiān)控中應注重做好以下幾點：掌握設計意圖、審核施工單位資質、認真審核施工方案、旁站檢查與記錄、安全控制。

強夯施工前，應在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進行試夯或試驗性施工。試驗區(qū)數(shù)量應根據(jù)建筑場地復雜程度、建設規(guī)模及建筑類型確定。施