软土地基加固强夯法和引夯置换法施工技术培训材料.ppt

强夯法和强夯置换法,主 要 内 容,1 加固机理,设计计算,3 施工方法,4 质量检验,6 发展趋势,5 工程实例,强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，我国于1978年首次由交通部一航局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了强夯法试验研究。它通过一般830t的重锤(最重可达200t)和820m的落距(最高可达40m)，对地基土施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件等。,概述,等等,对于高饱和度的可采用强夯置换法,概述,建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)规定,概述,强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。,概述,以处理饱和软土为目的低能级强夯技术；,三个研究方向,强夯与其他地基处理技术优势互补，发展成为组合式地基处理技术。,以处理高填土和深厚湿陷性黄土，以及消除湿陷为目的的高能级强夯技术；,设计计算,施工方法,质量检验,发展趋势,加固机理,工程实例,夯锤,地面,挤压土体,隆起,夯击能,冲击力,冲击波,冲切上部土体,结构破坏形成夯坑,挤压周围土体,1 加固机理,1 加固机理,对非饱和土地基,压密过程基本上同实验室中的击实实验相同，挤密振密效果明显。,对饱和无粘性土地基,土体可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相同。,对饱和粘性土地基,产生超孔压，并且逐渐消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。,动力密实,动力荷载减小土孔隙，提高强度,处理细颗粒饱和土,1 加固机理,动力固结,动力置换,冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相被挤出的过程，其变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。,1 加固机理,实际工程表明，在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高23倍。,非饱和土在中等夯击能量10002000kNm的作用下，主要是产生冲切变形，在加固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少60%。,非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。,1 加固机理,在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高23倍。,夯 坑,动力密实的应用范围,动力密实的应用范围,XXXXXX输变电工程XX站土石方强夯施工,动力密实的应用,动力密实的应用,1 加固机理,弹 簧 活 塞 模 型,静力固结理论与动力固结理论的模型比较 a)静力固结理论模型 b)动力固结理论模型,XX8号码头强夯工程,桩式置换,动力置换 (Railway track, Malaysia),整式置换,动力置换 ALEXANDRIA CITY CENTER (Shopping center - Egypt),桩式置换,动力置换的应用范围,设计计算,施工方法,质量检验,发展趋势,加固机理,工程实例,2 设计计算,夯锤和落距,2 设计计算,夯击点的布置,夯击点的间距,确定原则：一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。,1.强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。,2.对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。,3.强夯置换墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的23倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.52.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。,3.4 夯击点布置及间距,等边三角形或正方形布置夯击点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。,夯距通常为515m,2 设计计算,夯击点的布置,Thermal K-12 Educational Park, Coachella Valley California (US),美国加州某工程夯点布置 （正方形）,Abu Dhabi Corniche (United Arab Emirates),2 设计计算,夯击击数和遍数,夯 击 击 数,强夯夯点的 夯击击数,按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定,还要满足,1.最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯击 能量小于4000kN*m时为50mm；夯击能为40006000kN*m 时为100mm；夯击能大于6000kNm时为200mm;,2.夯坑周围地面不应发生过大隆起;,3.不因夯坑过深而发生起锤困难。,2 设计计算,夯击击数和遍数,夯 击 遍 数,夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。,2 设计计算,现场测试设计,地面 及 深层 变形,目的： 1.了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化； 2.研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量； 3.确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究强夯的加固效果。,手段： 地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。,2 设计计算,现场测试设计,侧向 挤 压力,将土压力盒事先埋入土中后，在强夯加固前，各土压力盒沿深度分布的土压力的规律，应与静止土压力相近似。在夯击作用下，可测试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。,3 施工方法,施工步骤,6) 将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程； 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平； 7) 重复步骤6)，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击； 8) 换夯点，重复步骤4)7)，完成第一遍全部夯点的夯击； 9) 用推土机将夯坑填平，并测量场地高程； 10) 在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。,设计计算,施工方法,质量检验,发展趋势,加固机理,工程实例,4 质量检验,强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取714d；对粉土和粘性土地基可取1428d。强夯置换地基的间隔时间可取28d。,强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验；强夯置换后的地基，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,强夯试验,(一)试夯目的 1、通过试夯试验，确定适合本地质条件的强夯施工措施。 2、总结强夯垫层一次摊铺，进行强夯后表层地基反应模量检测指标难以达标的主要原因，旨在强调强夯垫层分二次摊铺的技术效果。 3、预测技术、经济效果。,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,强夯试验,(四)试夯区施工方法及其控制 1、试夯I、区点夯分两遍完成，隔点不隔行，单点击数一次完成，试夯区点夯一次完成。满夯分两遍完成，先夯间满夯，再普夯。 2、点夯停夯标准，原则上夯8击，夯坑深度不足1.01.2m时夯10击，以确保能量，再辅以最后两击平均夯沉量不大于510 cm，实际施工中，当试夯区单点击数45击，夯坑深度1.21.3m，现场均已停夯，此时强夯机严重陷车，起锤也相当困难。,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,强夯试验试夯区检测,孔 压 监 测 结 果,点夯间超孔隙水压力消散大于70以上所需的间歇时间一般为34周，点夯与满夯间超孔隙水压力消散大于50所需的间歇时间为2周。,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,强夯试验试夯区检测,地 面 变 形 监 测,地面隆起量的计算试夯区平均夯沉量计算,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,强夯试验试夯区检测,浅表 层地 基的 模量 检测,试夯试验中，满夯后采用深推、耙松和晾晒，每间隔一定距离开挖盲沟和明排水沟排水，采用反挖夯点填料和夯间涌土，并充分拌合晾晒后推平碾压，表层指标检测时均能达到设计要求。,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,大面积强夯施工,本次地基处理采用夯填料分二次摊铺，并对强夯参数、施工工艺在试夯试验基础上做了相应的调整。坚持按分区分段施工特点，采用试夯降排水方案实施大面积强夯降排水。,大面积强夯参数选择,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,5、为使地基反应模量达设计要求，满夯后将表层2040cm深推、耙松、晾晒后再拌合、碾压、回填，补填40 cm山皮土至道槽设计标高。 6、每次铺料前强夯后均要适度碾压，以减少能量损失。 7、满夯前夯坑积水和地表水要及时抽排，每8m和16m挖主次盲沟，并和外围排水沟形成排水网络。,大面积强夯施工方法及现场控制,5 工程实例,XX国际机场软土地基强夯处理,技术经济效果,技 术 效 果,设计计算,施工方法,质量检验,发展趋势,加固机理,工程实例,6 发展趋势,动力排水固结法,动静结合排水固结法,强夯法的两种新工法,6 发展趋势,动力排水固结法,动静结合排水固结法,强夯法的两种新工法,动力排水 固结法,1.Smoltczyk认为动力固结法只适于塑性指数Ip10的土，Gambin也给出类似的结论。软粘土地基动力固结法失败的原因主要是对软粘土的特性了解不够，所采用的动力固结法工艺不适合软粘土地基的加固； 2.冯遗兴等人采取了适应软粘土动力固结加固的有效排水系统，采用了适应软粘土地基的“先轻后重、逐级加能、少击多遍、逐层加固”的夯击方式，确立了一整套动力固结法新工艺。,6 发展趋势,动力排水固结法,主 要 优 点,(3)巧妙利用动载压缩波在层状土中传播与反射而使软土产生的拉伸微裂纹，以及在较高孔压梯度作用下，拉伸微裂纹又贯通成水平排水通道，并与排水板构成横竖交叉的网状排水系统，从而使软土中高压孔隙水经网状排水系统很快排出，大大加速了软土的固结过程； (4)将受到严格控制的强夯动力反复、逐步增强地作用于软土，使软土中的超孔隙水压力维持在较高的、必要的、合理的水平上，既不破坏软土的结构，又能加速软土中孔隙水的快速排出，达到快速、稳步加固软土的目的，这是