強(qiáng)夯法施工錘重參數(shù)的合理選用

強(qiáng)夯法施工錘重參數(shù)的合理選用孫凱環(huán)提要通過對下落錘體對地基土體的沖力作用研究，提出了在同一單擊能量(機(jī)械提升能量)情況下，采用重錘低落距處理地基工程優(yōu)于輕錘高落距強(qiáng)夯方案。關(guān)鍵詞強(qiáng)夯法錘重參數(shù)1概述本文通過下落錘體對地基土體的沖擊理論分析，并引入已有資料驗(yàn)證，提出了在基礎(chǔ)加固條件允許且具有相同的單擊能量(或提升機(jī)械能)和加固影響深度的情況下，重錘由于對地基土具有更大的沖擊力，加固效果優(yōu)于輕錘的這一分析結(jié)論，對更經(jīng)濟(jì)合理地應(yīng)用強(qiáng)夯法加固基礎(chǔ)工程具有一定的實(shí)際意義。2理論分析目前，強(qiáng)夯法加固基礎(chǔ)工程用以選擇錘重和落距的基本依據(jù)為國內(nèi)、外學(xué)者所提出的加固影響深度公式為：〃-(1)式中 H——加固影響深度，m;w 錘重，kN；h 落距，m;a——與加固地基土類別有關(guān)的系數(shù)。在式(1)中，當(dāng)基礎(chǔ)的加固影響深度選定后，我們即可由擬定的錘重確定相應(yīng)的提升高度或由擬定的提升高度確定錘重。由于式(1)僅反映了夯擊能量對基礎(chǔ)的加固影響，而忽略了下落錘體對接觸土體所產(chǎn)生的瞬間沖力效果評價，即動量的影響因素。因此，我們有必要在夯實(shí)機(jī)具設(shè)備允許且提升能量(單擊能)不變的情況下，對重錘低落距和輕錘高落距對基礎(chǔ)加固效果進(jìn)行比較。為便于分析，現(xiàn)擬定兩種錘重，即重錘W1和輕錘W2，相應(yīng)的提升高度分別為h1和h2，并設(shè)

W1=2W2 （2）h1=h2/2 （3）則重錘的加固影響深度為單擊能（或提升機(jī)械能）為(5)(5)輕錘的加固影響深度為單擊能（或提升機(jī)械能）為式中E1.,E2j——分別為重錘第i次單擊能（或第i次提升機(jī)械能）及輕錘第j次單擊能（或第j次提升機(jī)械能），kN.m;A1i,A2j——分別為重錘第i次、輕錘第j次的單擊夯沉量，m。ng n e在實(shí)際工程中，"’近于相等，且有"*?"L；因用 m此為便于分析，取.「」 」二"'并將式（2）、（3）代入式（4）?（7）即可獲得H1=H2、E1i=E2j，即輕重兩錘具有相同的加固影響深度和單擊能量（機(jī)械一次提升能量）。現(xiàn)討論兩錘對地基土體的沖擊力。如忽略空氣和其它對錘體的阻力，根據(jù)自由落體運(yùn)動，兩錘體落地時的瞬時速度分別為（忽略夯沉量）:

(8)-.■-/--■■■■'.--/TvT (9)兩錘對地基土體的沖量分別為(10)(10)I.S2-心足-—/ri-/2^*2/?|--IE\(11)則重、輕兩錘的沖量之比為：?、.—K—一(12)可見，在單擊能量或提升機(jī)械能相同的情況下，重錘低落距較輕錘高落距的沖量大2倍。由于重錘的較大沖力，在錘體進(jìn)入土體后，相對減速慢，土體在動態(tài)狀況下，所受到的振動持續(xù)時間長，相應(yīng)的每擊夯沉量增大，土體壓密加固效果好于輕錘高落距，因而可有效減少單點(diǎn)的總夯擊次數(shù)，大大提高強(qiáng)夯機(jī)具的工作效率，實(shí)現(xiàn)縮短工期、降低工程成本的目的。3試驗(yàn)對比為說明本文理論分析結(jié)果的實(shí)際意義，現(xiàn)就文獻(xiàn)1的對比試驗(yàn)成果進(jìn)行闡述。在一塊110mx22m巖性基本一致的場地由3臺不同錘重吊車（10t、15t、20t）完成的現(xiàn)場試驗(yàn)。1號機(jī)組錘重10t,落距10m，每點(diǎn)夯12擊；2號機(jī)組錘重15t,落距6.7m，每點(diǎn)夯10擊；3號機(jī)組錘重20t，落距5m，每點(diǎn)夯8擊。為便于比較和節(jié)省篇幅，本文僅列出第1號和第3號機(jī)組施工中的每擊夯沉量測量數(shù)據(jù)，成果見表1和表2。表110t錘重夯擊試驗(yàn)成果m每擊夯沉量擊數(shù)123456789101112總夯沉量均值0.18740.10390.08030.06380.05900.04670.04130.03640.03200.03030.02910.02490.7332標(biāo)準(zhǔn)差0.30520.03920.02700.02630.02260.01620.04150.01200.01100.01210.01190.01050.3049表220t錘重夯擊試驗(yàn)成果m每擊夯沉量擊數(shù)12345678總夯沉量均值0.21450.13340.09850.07900.06920.05780.04660.04150.7482標(biāo)準(zhǔn)差0.06500.04400.03310.02710.02410.01190.01440.01280.1112由表1、表2可知，3號機(jī)組（重錘）的單點(diǎn)夯擊總能量為800tm，總夯沉量為0.7482m。1號機(jī)組（輕錘）的單點(diǎn)夯擊總能量為1200tm，總夯沉量為0.7332m。在總夯沉量基本相同的情況下，重錘的總夯擊能量僅占輕錘總夯擊能量的67%，提高功效1.5倍。根據(jù)文獻(xiàn)1對3臺機(jī)組強(qiáng)夯地基土深6m以內(nèi)每延米取一個原狀土樣的分析結(jié)果可見，1號、2號和3號機(jī)組加固土體的干容重分別為1.584、1.633和1.657g/cm3，壓縮模量Es12分別為12.3MPa、13.1MPa和13.4MPa，重錘低落距處理地基土體的物理力學(xué)指標(biāo)均有明顯提高。4結(jié)語由于采用重錘強(qiáng)夯因而要求與其相配套的提升動力也較大，所以我們