強夯法解析講義內(nèi)容豐富

第九章強夯法（強夯法和強夯置換法）

強夯法又稱為動力固結(jié)法或動力壓密法。這種方法是將100~400kN的重錘（最重達(dá)2000kN），以6~40m的落距落下給地基以沖擊和振動,從而達(dá)到提高土的強度,降低其壓縮性，改善土的振動液化條件,消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。強夯法由法國Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)，當(dāng)時，僅用于加固砂土和碎石土地基，但隨著施工方法的改進(jìn)，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到細(xì)粒土地基。1

由大量工程實踐證明，強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、雜填土和素填土等地基；強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控制要求不嚴(yán)的工程。強夯置換法在設(shè)計前必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性和處理效果。對高飽和度的粉土與粘性土地基，尤其是淤泥與淤泥質(zhì)土，處理效果較差，使用要慎重。若在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其它粗粒材料進(jìn)行強夯置換時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定其適用性。

2強夯和強夯置換施工前，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、建筑規(guī)模及建筑類型確定。由于強夯法施工方法簡單、快速經(jīng)濟(jì)、目前被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、倉庫、油罐、貯倉、公路和鐵路路基、飛機(jī)場跑道及碼頭等工程。39.1強夯加固機(jī)理

強夯法雖然在工程中得到廣泛應(yīng)用，但由于其加固機(jī)理比較復(fù)雜，至今還沒有一套成熟的理論和設(shè)計計算方法。根據(jù)工程實際實踐和試驗研究成果，對不同的土質(zhì)條件和施工工藝，其加固機(jī)理有所不同。目前，強夯法加固機(jī)理概括起來有三個方面，即動力固結(jié)、動力夯實和動力置換。一、動力固結(jié)

Menard根據(jù)飽和土經(jīng)強夯后瞬時沉降數(shù)十厘米這一事實，對傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出不同看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的，并提出了一個新的動力固結(jié)模型。圖9.1-1為靜力固結(jié)理論與動力固結(jié)理論的模型對比圖，表9.1-1為兩種模型對比表。456

動力固結(jié)理論可概括為以下幾方面：

（一）飽和土的壓縮性

傳統(tǒng)的固結(jié)理論以孔隙水的排出是飽和細(xì)顆粒土出現(xiàn)沉降的前提為條件。但在進(jìn)行強夯施工時，在瞬時荷載作用下，孔隙水不能迅速排出，顯然這就無法解釋強夯時立即發(fā)生沉降這一現(xiàn)象。Menard以為，由于土中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)土中大多數(shù)都含有微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含氣量大約在1%~4%，強夯時，氣體壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體有所膨脹，孔隙水排出，液相、氣相體積減少，即飽和土具有可壓縮性。根據(jù)試驗，每夯擊一遍，氣體體積可減少40%。強夯時，含氣孔隙水不能消散而具有滯后現(xiàn)象，氣相體積不能立即膨脹，這一現(xiàn)象由動力固結(jié)模型中活塞與筒體間存在摩擦來模擬。7（二）局部液化強夯時，土體被壓縮，夯擊能越大，沉降越大，孔隙水壓力也不斷增加，當(dāng)孔隙水壓力達(dá)到上覆土壓力時，土體產(chǎn)生液化，這時土中吸著水變?yōu)樽杂伤?，土的強度下降到最小值（見圖9.1-2），即土體的壓縮模量是可變的，在動力固結(jié)模型中以可變彈簧剛度來模擬。在圖9.1-2中，與液化壓力相對應(yīng)的能量為“飽和能”，一旦達(dá)到“飽和能”，再繼續(xù)施加能量，不僅毫無效果，還起重塑破壞作用。89

（三）滲透性變化

在強夯的沖擊能量作用下，當(dāng)土中的超孔隙水壓力大于土顆粒間的側(cè)向壓力時，土顆粒間會出現(xiàn)裂隙并形成樹枝狀排水通路，使土的滲透性變好，孔隙水能順利排出。圖9.1-3為土的滲透系數(shù)與液化度關(guān)系曲線。

當(dāng)液化度小于臨界液化度ai時，滲透系數(shù)成比例增長，當(dāng)液化度超過ai時，滲透系數(shù)驟增，夯坑周圍出現(xiàn)冒氣冒水現(xiàn)象。隨著孔隙水壓力消散，土顆粒重新組合，此時土中液體又恢復(fù)到正常狀態(tài)。夯擊前后土的滲透性的變化，可用一個孔徑可變的排水孔進(jìn)行模擬。1011（四）觸變恢復(fù)土體在夯擊能量作用下，結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)出現(xiàn)液化時，抗剪強度幾乎為零，但隨著時間的推移，土的結(jié)構(gòu)逐漸增長，這一過程稱為觸變恢復(fù)，也稱為時效。飽和土隨強度的變化見圖9.1-4。地基土強度增長規(guī)律與土體中孔隙水壓力有關(guān)。由圖9.1-4，液化度為100%時，土的強度降到零；但隨著孔隙水的消散，土的強度逐漸增長，存在一個觸變恢復(fù)階段，這一階段能持續(xù)幾個月，據(jù)實測資料，夯擊6個月后所測得的強度比一個月所測得的強度增長20%~30%，而變形模量增長30%~80%。1213二、動力夯實強夯加固多孔隙顆粒、非飽和土是基于動力夯實的機(jī)理。夯錘夯擊地面的沖擊能量是以振動波的形式在地基中傳播，其中對地基加固起作用的主要是縱波和橫波。縱波使土體受拉、壓作用，使孔隙水壓力增加，導(dǎo)致土骨架解體；橫波使解體的土顆粒處于更密實的狀態(tài)。因此，土體在沖擊能量作用下，被擠密壓實，強度提高，壓縮性降低。根據(jù)工程實踐，非飽和土夯擊一遍后，夯坑可達(dá)0.6~1.0m深，坑底形成一層厚度為夯坑直徑1.0~1.5倍的硬殼層，承載力可提高2~3倍。14三、動力置換動力置換是指在沖擊能量作用下，強行將砂、碎石等擠填到飽和軟土層中，置換飽和軟土，形成密實的砂、石層或樁柱。目前，動力置換有3種形式：（1）動力置換砂柱：當(dāng)?shù)鼗韺訛檫m當(dāng)厚度的砂覆蓋層，其下臥層為高壓縮性淤泥質(zhì)軟土?xí)r，采用較低的夯擊能將表層砂夯擠入軟土層中，形成一根根砂柱。（2）動力置換碎石樁：先在軟土表面堆鋪一層碎石料，利用夯錘夯擊成孔，向夯坑中填料后再夯擊，直至夯實成樁。（3）動力置換擠淤：在厚度不是很大的淤泥質(zhì)軟土層上拋填石塊，利用拋石自重和夯錘沖擊力使塊石沉到持力硬土層，將大部分淤泥擠走，少量留在石縫中，利用塊石之間的相互接觸，提高地基的承載能力。159.2強夯法設(shè)計計算一、強夯參數(shù)選擇（一）有效加固深度強夯法的有效加固深度是指起夯面以下，經(jīng)強夯加固后，土的物理力學(xué)指標(biāo)已達(dá)到或超過設(shè)計值的深度。其判別標(biāo)準(zhǔn)可參考表9.2-1。強夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，在缺少資料或經(jīng)驗時可按表9.2-2預(yù)估。16171819（二）每次夯點的夯擊次數(shù)夯點的夯擊次數(shù)，應(yīng)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：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4000kN·m時為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為4000~6000kN·m時為100mm；當(dāng)單擊夯擊能大于6000kN·m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。20（三討）夯猴擊遍義數(shù)夯擊烈遍數(shù)何應(yīng)根息據(jù)地歪基土名的性怎質(zhì)確陪定，妄可采徑用點已夯2~岸3遍，對祖于滲透贈性較差航的細(xì)顆桐粒土，遮必要時匪夯擊遍斗數(shù)可適尊當(dāng)增加駛。最后瓶再以低戀能量滿課夯2遍，摩滿夯顆可采陵用輕蠢錘或朽低落牙距錘劇多次下夯擊稠，錘夕印搭拖接。21（四鏈）兩負(fù)遍夯巨擊之飄間的抽時間員間隔兩遍組夯擊撈之間煌應(yīng)有翅一定揚的時守間間擱隔，茫間隔禽時間欲取決欲于土等中超惠靜孔祖隙水嚴(yán)壓力曉的消丑散時課間。定當(dāng)缺材少實浮測資繪料時租，可馬根據(jù)鄉(xiāng)豐地基賊土的煩滲透膏性確千定，府對于華滲透衫性較戚差的呀粘性的土地罷基，厭間隔凱時間導(dǎo)不應(yīng)允少于3~當(dāng)4周；對賞于滲透難性好的親地基可融連續(xù)夯窄擊。22（五）毯夯擊點重位置夯擊屬點位蹤蝶置可宮根據(jù)里基底刮平面寸形狀斧，采慮用等遮邊三靠角形覽、等事腰三扶角形剛或正浪方形黎布置礦。第眨一遍缸夯擊突點間出距可鞏取夯凝錘直喂徑的2.湊5~睛3.盤5倍，第漸二遍夯剪擊點位甚于第一慘遍夯擊新點之間貴。以后各助遍夯擊若點間距件可適當(dāng)橋減小。澆對處理戲深度較幫深或單因擊夯擊績能較大孝的工程念，第一默遍夯擊展點間距硬宜適當(dāng)吵增大。23(六）強概夯處理剛范圍強夯化處理堂范圍沙應(yīng)大溫于建核筑物謙基礎(chǔ)鍋范圍香，每梯邊超猴出基計礎(chǔ)外膨緣的仍寬度飲宜為粱基底照下設(shè)巖計處鄭理深需度的1/2至2/他3，并不難宜小于3m。24（七）霞現(xiàn)場試辯夯根據(jù)初幼步確定泛的強夯哀參數(shù)，咐提出強則夯試驗漆方案，押進(jìn)行現(xiàn)節(jié)場試夯狐。應(yīng)根風(fēng)據(jù)不同棒土質(zhì)條昂件待試材夯結(jié)束枕一至數(shù)本周后，傷對試夯依場地進(jìn)愉行檢測制，并與圈夯前測懸試數(shù)據(jù)分進(jìn)行對姜比，檢都驗強夯懲效果，肆確定工益程采用材的各項栗強夯參芬數(shù)。25（八即）強肝夯地股基承雖載力練特征珍值強夯還地基褲承載靠力特睛征值伶應(yīng)通危過現(xiàn)憤場載鍵荷試辰驗確膛定，津初步俯設(shè)計企時也旅可根岔據(jù)夯墻后原程位測燙試和父土工闊試驗解指標(biāo)龍按現(xiàn)市行國雅家標(biāo)拉準(zhǔn)《建筑地限基基礎(chǔ)栽設(shè)計規(guī)墨范》GB紀(jì)500鑰07有關(guān)規(guī)冰定確定丟。（九推）強憤夯變管形計姐算強夯焦地基灶變形院計算都應(yīng)符縱合現(xiàn)條行國策家標(biāo)敲準(zhǔn)《建筑早地基田基礎(chǔ)秩設(shè)計蔥規(guī)范》G班B5邊00重07有關(guān)規(guī)刮定。夯鴨后有效燃加固深槐度內(nèi)土泛層的壓雕縮模量區(qū)應(yīng)通過陸原位測到試或土狐工試驗臣確定。26272829二、施禍工方案待的制定（一軌）應(yīng)贏取得漢的資懲料(1)場地地宋層分布盟、土層早的均勻慨性及承墾載能力輪；(2和)土的心物理瘦力學(xué)溪性質(zhì)靈、地愿下水跟類型吃及埋漲藏條潑件；場地管周圍急建筑望物的赤情況爆，離柴場地秤的距奪離以淚及場危地內(nèi)俊各種觸地下等管線懶的位適置和脖標(biāo)高村。(3)場地周頭圍建筑顆物的情均況，離蔑場地的薦距離以饞及場地央內(nèi)各種湖地下管薦線的位掃置和標(biāo)棄高。303132但錘狐重越傭大，躲對起偽吊設(shè)享備要貴求越努高，忍一般股國內(nèi)它常用寫的夯票錘有8t、10t、12t、16t、20t、25t幾種，字落距為8~2撿0m。因此有，在兔起吊蔥設(shè)備件能力擺范圍打內(nèi)可想選質(zhì)俱量大腹的錘芽。2）夯泛錘的抖選擇夯錘的勤材料可伯采用鑄抹鋼，也重可采用結(jié)鋼板殼窗內(nèi)填混別凝土。夯錘遺的形業(yè)狀有著方柱階體和追圓臺雁狀等脅，常雪用的亮錘體忍結(jié)構(gòu)拒見圖9.2汗-4。根據(jù)哀實踐，視一般錐零底錘、瓶球底錘滲的加固型效果較惹好，適丈用于加蜻固較深侵層土體贊，而平釋底錘適炕用于淺宵層及表答層地基勢加固。33夯錘的雀底面積焦對加固償效果也哲有直接盤的影響衡，對同唐樣的錘嗓重，當(dāng)偉錘底面汪積太小越時，靜敲壓力就畝大，夯北錘對地種基土的晴作用以暫沖切力即為主；貴若錘底襪面積過況大，靜獄壓力就頸太小，忍達(dá)不到渣加固效米果。錘兵底面積擔(dān)應(yīng)按土緞的性質(zhì)防確定，翻一般錘姨底靜壓叨力可取25~專40k狡Pa，對飽敗和細(xì)顆畜粒土宜谷取較小盲值。對疤砂土，殺錘底面萌積一般震為2~梨4M2，對碼粘性沖土一業(yè)般為3~4例m2，淤泥寸質(zhì)土可扣取4~非6m2。3435（3）初紀(jì)步確踐定夯劫擊點隨間距躲、布暮置方荒式及陵夯擊肉次數(shù)祝、夯騙擊遍蠢數(shù)等疑。（4）根據(jù)始初步確差定的強悉夯參數(shù)徒，提出詠一組或死幾組試盲驗方案蜜，并根套據(jù)實際桑情況，塌確定機(jī)旗具類型梳和數(shù)量趨。（三）棟試夯（1）在施慎工場地出選取一吉個或幾嬌個地質(zhì)浙條件有波代表性發(fā)的試驗宰區(qū)，平做面尺寸曲不小于20×弓20m。（2）在試罪驗區(qū)補內(nèi)進(jìn)寺行詳席細(xì)的參原位懸測試濾，采漲取原供狀土讀樣測堵定有奪關(guān)數(shù)販據(jù)。（3）根獄據(jù)擬酷定的哲一組輔或幾秧組試搬驗方廚案進(jìn)棚行現(xiàn)落場試詠夯施叛工。36（4）施闊工中兩應(yīng)做倒好現(xiàn)根場測冶試和餅記錄貧。測罰試內(nèi)完容包錫括：屬夯點場沉降典觀測舌（以價測出屑每個遮夯點糖的每泥一擊蕉夯沉啞量及仇總夯剩沉量亂）、配夯坑柏周圍疲隆起扒、振握動影瓣響范班圍、擺飽和更軟粘鳴土孔喇隙水德壓力求的增膏長和結(jié)消散廁情況廟等。（5）夯擊幟結(jié)束后1~4周進(jìn)行姐試夯效臉果檢驗挎，并與結(jié)試夯前壺的數(shù)據(jù)葵進(jìn)行對旗比。（6）檢鏡驗試勉夯前千后的歷測試庭資料盈，分嶄析試燃夯效摘果是警否符協(xié)合要信求。相如果漿不符視合要且求，且應(yīng)補揮夯或削調(diào)整期強夯守參數(shù)搶后再鞠進(jìn)行攀試驗騙。如境果符煩合要悼求，者則由拼夯沉陳量與紹夯擊睡數(shù)關(guān)箭系曲逐線確嬌定最驗佳夯捎擊數(shù)囑，并熔正式公確定絹強夯騎施工甚所采啊用的付其它安技術(shù)啟參數(shù)秩。379.3強夯置蕩換法設(shè)見計（一）際強夯置友換墩的頭深度強夯置蝦換墩的你深度由邁土質(zhì)條慕件決定穗，除厚表層飽和億粉土外悔，應(yīng)穿反透軟土榨層，到沫達(dá)較硬盜土層上續(xù)。深度初不宜超幸過7m。（二僵）強朋夯置渴換法溜的單碗擊夯健擊能強夯團(tuán)置換慈法的視單擊顛夯擊集能應(yīng)哈根據(jù)兔現(xiàn)場慰試驗攀確定留。38（3）墩軋體材莊料墩體梳材料逢可采鴉用級湊配良披好的剃塊石姐、碎雅石、喉礦渣洋、建幕筑垃抄圾等滿堅硬明粗顆啦粒材惱料，頂粒徑量大于30掠0m狂m的顆粒民含量不厲宜超過柳全重的30睬%。39（四）席夯點的鉗夯擊次誤數(shù)夯點纖的夯須擊次論數(shù)應(yīng)雙通過歡現(xiàn)場堂試夯紗確定鐮，且卵應(yīng)同豬時滿鞋足下者列條率件：1、墩底擇穿透軟稱弱土層卵，且達(dá)奪到設(shè)計跑墩長；2、累計障夯沉量另為設(shè)計軋墩長的1.杠5~畢2.學(xué)0倍；3、最池后兩親擊的或平均各夯沉廈量不怨大于諒本規(guī)視范的帖規(guī)定曬值。澇即：40最后姓兩擊即的平悠均夯茂沉量沉不宜祝大于銀下列予數(shù)值富：當(dāng)鏡單擊子夯擊售能小盒于400禽0kN確·m時為50m禽m；當(dāng)征單擊點夯擊壇能為40吉00癥~6設(shè)00疑0k徐N·中m時為10耳0m拼m；當(dāng)煩單擊撞夯擊孩能大辭于60駝00過kN姜·m時為200亂mm；（同強對夯法）41（五偉）墩朽位布吉置墩位扭布置毫宜采詢用等乖邊三作角形童或正書方形滾。對錄獨立私基礎(chǔ)挑或條巴形基艙礎(chǔ)可齊根據(jù)雨基礎(chǔ)尺形狀案與寬垂度相雅應(yīng)布曠置。（六濤）墩間貸距墩間且距應(yīng)曲根據(jù)頓荷載則大小綢和原盼土的爆承載任力選站定，需當(dāng)滿外堂布梢置時化可取胡夯錘籌直徑委的2!描3倍。對育獨立基奧礎(chǔ)或條創(chuàng)形基礎(chǔ)降可取夯白錘直徑紋的1.斥5~誤2.0倍。埋墩的貼計算冤直徑逃可取京夯錘他直徑政的1.1地~1找.2倍。42當(dāng)墩間應(yīng)凈距較圍大時，螺應(yīng)適當(dāng)屈提高上浴部結(jié)構(gòu)姓和基礎(chǔ)限的剛度拐。(七）強夯拐置換件處理容范圍友同強古夯法牙；（八羅）墩頂應(yīng)源鋪設(shè)一暴層厚度菜不小于500蓮mm的壓鹽實墊直層，斧墊層那材料臂可與踢墩體掠相同夫，粒械徑不晨宜大趣于100解mm。（九）殖強夯爆置換設(shè)趟計時，毅應(yīng)預(yù)估汽地面抬五高值，絕并在試此夯時校展正。43（十緣瑞）強夯碼置換額法試紐奉驗方煎案的比確定俯，同巴強夯遼法；（十一頁）檢掏測項洽目除進(jìn)行現(xiàn)場漏載荷撇試驗檢測承桌載力和變形模筆量外，準(zhǔn)尚應(yīng)采用溝超重喝型或穿重型堅動力暑觸探等方醫(yī)法，農(nóng)檢查烏置換儲墩著存底情蒼況及字承載弊力與渣密度攔隨深夏度的球變化升。44（十二約）地基茄承載力殺特征值確定軟粘擁性土中強夯芝置換墩夫地基承潑載力特找征值時斗，可只考慮墩冒體，不謎考慮尺墩間觸土的姥作用六，其逐承載慨力應(yīng)屠通過云現(xiàn)場仙單墩裂載荷脹試驗咐確定校，對飽和粉愁土地基役可按復(fù)味合地基押考慮，其林承載智力可厭通過繼現(xiàn)場林單墩號復(fù)合遵地基噴載荷要試驗鬧確定檔。（十死三）強夯置限換地基樓的變形插計算同刮前。45重點柱復(fù)習(xí)晝思考軍題1、什么灣是強夯博法？它愛的加固筍機(jī)理是墳什么？強夯雁法又稱為動力固打結(jié)法或動力壓意密法。這種膨方法是棚將100淡~40廚0kN的重錘詠（最重杜達(dá)200模0kN），以6~4罷0m的落距近落下給裝地基以箱沖擊和趙振動,從而達(dá)附到提高貧土的強寸度,降低皺其壓踢縮性霉，改壯善土屑的振袖動液玩化條守件,消除失濕陷析性黃壤土的押濕陷受性等泳目的厲。強夯銹法加投固機(jī)息理概休括起假來有迫三個爬方面牌，即竿動力溫固結(jié)灘、動蓮力夯邀實和諷動力狐置換它。462、強紅夯的諒設(shè)計側(cè)參數(shù)運有哪凱些？錘重推和落體距、尸最佳框夯擊危能、躲夯擊徹遍數(shù)臨、每僅次夯裕擊點置的擊衛(wèi)數(shù)和鞭每遍茅間隔適時間擦、加線固范肢圍和介夯擊霜點的斜布置商。473、強怪夯法耕兩遍史夯擊最之