强夯法 演示文稿

1、强夯和强夯置换强夯和强夯置换魏鸿森魏鸿森201226010419一一.概述概述 概念概念：强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。称动力固结法,利用起吊设备,将1025吨的重锤提升至1025米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。强夯法主要用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。对非饱和的粘性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。 适用范围：适用范围：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，

2、当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。应用于房建、桥涵、道路、港口、码头、机场和大型设备的地基处理。一一.概述概述 强夯法的作用强夯法的作用 提高地基强度 降低地基土的压缩性 改善地基土的抗液化能力 消除地基土的湿陷性 三个研究三个研究方向方向 以处理饱和软土为目的低能级强夯技术； 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； 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。二二.加固机理加固机理 强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏

3、，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。 目前，强夯法应用于地基加固，主要有三种不同的加固机理： 1.动力密实动力密实 采用强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即冲击型动力荷载，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（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。二二.加固机理加固机理 2.动力固结动力固结 当强夯法应用于处理细颗粒饱和土时，其加固机理则是动力固结理论。强夯时，巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏土体的原有结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压

4、力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到恢复。介于此， Menard提出了新的饱和土可压缩机理 饱和土的压缩性 产生液化 渗透性改变 触变恢复二二.加固机理加固机理 饱和土的压缩性：进行强夯时，气体体积压 缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少 产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。继续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。 渗透性变化：超孔压大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排 出。孔压消散到小于颗粒间的侧向

5、力时，裂隙即自行闭合。 触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。二二.加固机理加固机理 3. 动力动力置换置换 动力置换可分整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填入土中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（墩式）的碎石桩（墩），其作用机理类似于振冲法形成的碎石桩，整体形成复合地基。三三.设计计算设计计算 （一）设计的基本程序（一）设计的基本程序1. 查明场地的工程地质条件、工程规模大小

6、及重要性；2. 确定加固目的与加固要求，初步计算夯击能量、夯击遍数、夯点间距、加固深度等施工参数；3. 根据确定的参数，制定施工计划和施工说明；4. 施工前试夯，现场确定加固效果，确定是否修改。 （二）地基加固的目的与要求（二）地基加固的目的与要求 场地地基土工程性质不同，其加固的目的与要求各不相同三三.设计计算设计计算 （三）主要施工参数的选择（三）主要施工参数的选择1. 单击夯击能的确定单击夯击能的确定有效加固深度的确定有效加固深度的确定 强夯法的有效加固深度应根据现场试夯试验或当地经验确定，也可按下列公式计算确定： 式中 H有效加固深度，m； W锤重，KN； h落距，m； 地基土修正系数

7、，(m/KN)1/2，其值为0.50.8，依土层情况而定。一般随粘性含量和含水量增大而减小。10whH规范提出，在缺少试验资料和当地经验时，可按下表预估：注：强夯法有效加固深度应从最初起夯面算起。在有效深度确定后，可反算出需要的夯锤重量或落距。三三.设计计算设计计算2. 夯击能的确定夯击能的确定 强夯时，当地基中出现的孔隙水压力达到上覆土层自重压力时，此时对应的夯击能为最佳夯击能。 夯击能分为单击夯击能和单位夯击能。（1）单击夯击能）单击夯击能 即夯锤重量与落距的乘积。一般根据加固深度来确定，但也受限于起重机的起重能力和臂杆的长度。锤重和落距越大，单击夯击能越大，加固效果越好。（2）单位夯击能

8、）单位夯击能 单位夯击能是指施工场地单位面积上所施加的总夯击能，即单位夯击能=锤重落距总夯击数加固面积。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑，并可通过试验确定。一般情况，粗颗粒土可取10003000KNm/m2，细颗粒土可取15004000KNm/m2。三三.设计计算设计计算 3. 夯击次数夯击次数 它是强夯设计中的一个重要参数。夯击次数一般由试夯确定，由试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件： （1）最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000KN m时为50mm；当单击夯击能为40006000KN m时为100

9、mm；当单击夯击能大于6000KN m时为200mm。 （2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起。 （3）不因夯坑过深而发生提锤困难三三.设计计算设计计算 4. 夯击遍数夯击遍数 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，满夯可采用轻锤或低锤落距多次夯击，锤印搭接。 工程实践中，对于碎石、砂砾、砂质土、垃圾土，夯击遍数为23遍；粘性土为38遍，泥炭为38遍。然后再以低能满夯1遍，使表层12m范围内的土得以夯实。三三.设计计算设计计算5. 间隔时间间隔时间 两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超孔隙水压

10、力的消散时间。当缺少实验资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于34周；对于 渗透性好的地基可连续夯击。6. 夯点布置夯点布置 夯点位置可根据建筑物结构类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。每个夯击点间距可知59m，或夯锤直径的2.53.5倍，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。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。三三.设计计算设计计算 7.垫层铺设垫层铺设强夯前要求拟加固的场地必需具有一层稍硬的表层，使其能支承起重设备；并便于对所施工的“夯击能”得到扩散；同时也可加大地下水位与地表面的距离，因此有时必需

11、铺设垫层。对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质条件好，夯锤小或形状构造合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.52.0m铺设的垫层不能含有粘土。 8. 加固范围加固范围 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。四四.施工方法施工方法 施工时控制质量的重要一环，今后发展的方向是信息化施工，即在施工

12、现场对有关内容进行随时测试，并将其结果输入计算机处理得到加固地基的定量评价，并随时对施工参数作出修改。 （一）施工机具及设备（一）施工机具及设备 主要的施工设备包括夯锤、起重机、脱钩装置三部分。1. 夯锤夯锤 夯锤的选择与土层加固深度及落距有关。强夯的效果与夯锤底面积密切相关，夯锤底面积小，则强夯的效果越好，但夯锤底面积过小，易造成楔入土造成破坏。 夯锤质量可取1040t，其底面积形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取2540kPa，对于细颗粒土锤底静接底压力宜取较小值。四四.施工方法施工方法锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径或取250300mm

13、。对砂质土及碎石填土，锤底面积采用24m2，对于粘性土，采用34m2，对于淤泥质土为46m2。 2. 起重机起重机 施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。 3. 脱钩装置脱钩装置起吊夯锤，使夯锤自由下落。四四.施工方法施工方法 （二）（二）施工步骤施工步骤 强夯法施工的步骤： 1) 清理并平整施工场地； 2) 铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低; 3) 标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程； 4) 起重机

14、就位，使夯锤对准夯点位置； 5) 测量夯前锤顶标高； 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；四四.施工方法施工方法 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。 强夯置换法施工的步骤： 1. 清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.02.0m的砂石施

15、工垫层； 2. 标出夯点位置，并测量场地高程； 3. 起重机就位，夯锤置于夯点位置； 4. 测量夯前锤顶高程；5. 夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击；四四.施工方法施工方法 6. 按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工； 7. 推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程； 8. 铺设垫层，并分层碾压密实。 （三）施工注意事项（三）施工注意事项 施工过程中应有专人负责下列监测工作：1. 开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；2. 在

16、每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或落夯应及时纠正；3. 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量五五.质量检验质量检验 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。 竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的1，且不应少于3点。 检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。检验检验方法方法（1）原位测试方法）原位