强夯施工工艺流程及处理效果

强夯法简介主要内容：一、强夯发展史二、适用情况三、加固机理四、设计计算方法五、施工步骤六、质量检验一、强夯发展史强夯法即强力夯实法，又称动力固结法。是利用大型履带式起重机将8-40吨的重锤从6-40米高度自由落下，对土进行强力夯实。强夯法起源于法国，1969年首先用于法国戛纳附近芒德利厄海边20来装八层楼居住建筑的地基加固工程。现场地质条件为表层4~8m为采石场废石废土填海造地，以下的15~20米为夹有高压缩性淤泥透镜体的砂质粉土，再下为石灰岩。处理措施：强夯，只一遍（锤重80KN，落距10m，夯击能1200KN.m）就沉降50cm。竣工后，基地压应力300kPa，绝对沉降仅1cm，差异沉降可忽略不计。强夯法是法国Menard技术公司首创的一种地基加固方法，之后在国外迅速得到推广应用。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塘沽新港三号公路进行了强夯法试验研究。他通过一般8~30t的重锤（最重可达200t）和8~20m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。二、适用情况砂土低饱和度的粉土与粘性土杂、素填土湿陷性黄土碎石土强夯法三、加固机理夯锤地面挤压土体隆起夯击能挤压周围土体结构破坏形成夯坑冲切上部土体冲击波冲击力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。

三种加固机理动力密实加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小土孔隙，提高强度超孔隙水压力消散，土体固结

分为整式置换和桩式置换

加密、碎石墩置换、排水的组合

处理细颗粒饱和土

局部产生裂缝，增加排水通道

动力固结动力置换动力密实冲击型型动力力荷载载，使使土体体中的的孔隙隙减小小，土土体变变得密密实，，从而而提高高地基基土强强度。。非饱饱和土土的夯夯实过过程，，就是是土中中的气气相被被挤出出的过过程，，其变变形主主要是是由于于土颗颗粒的的相对对位移移引起起。实际工工程表表明，，在冲冲击动动能作作用下下，地地面会会立即即产生生沉降降，一一般夯夯击一一遍后后，其其夯坑坑深度度可达达0.6～1.0m，夯坑坑底部部形成成一层层超压压密硬硬壳层层，承承载力力可比比夯前前提高高2～3倍。非饱和和土在在中等等夯击击能量量1000～2000kN··m的作用用下，，主要要是产产生冲冲切变变形，，在加加固深深度范范围内内气相相体积积大大大减少少，最最大可可减少少60%。动力固结巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。

夯击三三遍的的情况况从左图图可以以看出出，每每夯击击一遍遍时，，体积积变化化有所所减少少，而而地基基承载载力有有所增增长，，但体体积的的变化化和承承载力力的提提高，，并不不是遵遵照夯夯击能能的算算术级级数规规律增增加的的。动力置换整式置置换：：将碎碎石整整体挤入淤淤泥中中，作作用机机理类类似于于换土土垫层层。桩式置置换：：形成成桩式式或墩式式的碎碎石墩墩或桩桩。其作用用机理理类似似于振振冲法法等形形成的的碎石石桩。。经强夯夯加固固后，，该土土层强强度和和变形形等指指标能能满足足设计计要求求的土土层范范围。。1、有效效加固固深度度系数，，根据据地基基土性性质决决定夯锤重重（t）落距（（m）四、设设计计计算方方法影响H的因素素除了了锤重重和落落距外外，还还有地地基土土的性性质、、不同同土层层的厚厚度和和埋藏藏顺序序、地地下水水位以以及其其它强强夯的的设计计参数数。应根据据现场场试夯夯或当当地经经验确确定有有效加加固深深度如果没没有则则根据据《建筑地地基处处理技技术规规范》的建议议取值值强夯置置换墩墩的深深度土质条条件决决定对淤泥泥、泥泥炭等等粘性性软弱弱土层层，置置换墩墩应穿穿透软软土层层，着着底在在较好好土层层上对深厚厚饱和和粉土土、粉粉砂，，墩身身可不不穿透透该层层夯锤落距单击夯夯击能能=M*h总夯击击能=N*M*h单位夯夯击能能=N*M*h/A应根据据地基基土类类别、、结构类型型、荷荷载大大小和和要求处理理深度度等综综合考考虑，，并通通过试试验确确定。。对饱和和粘性性土所所需的的能量量不能能一次次施加加，否否则土土体会会产生生侧向向挤出出，强强度反反而有有所降降低，，且难难于恢恢复。。根据据需要要可分分几遍遍施加加，两两遍间间可间间歇一一段时时间。。2、夯锤和和落距距选择合适的夯锤和落距圆形和方形气孔式和封闭式

选择夯锤

锤重

确定落距

根据单点夯击能量

较适合的夯击能

夯击能最低值

介于底面积按土的性质确定

3、最佳佳夯击击能在这样样的夯夯击能能作用用下，，地基基中出出现的的孔隙隙水压压力达达到土土的自自重压压力。。粘性土土中的的确定定根据孔孔隙水水压力力的叠叠加值值砂性土土中的的确定定绘制孔孔隙水水压力力增量量与夯夯击击击数(夯击能能)的关系系曲线线夯击点的布置根据基底平面形状等边三角形等腰三角形正方形应考虑施工时吊机的行走通道

强夯置换墩位布置

等边三角形正方形独立基础或条形基础根据基础形式布置处理范围应应大于建筑筑物基础范范围，具体体的放大范范围，可根根据建筑物物类型和重重要性等因因素决定。。对一般建建筑物，每每边超出基基础外缘宽宽度宜为设设计深度的的1/2～2/3，并不宜小小于3m。4、夯击点的的布置夯击点的间间距确定原则：：一般根据据地基土的的性质和要要求处理的的深度而定定，以保证证使夯击能能量传递到到深处和保保护邻近夯夯坑周围所所产生的辐辐射向裂隙隙。1.强夯第一遍遍夯击点间间距可取夯夯锤直径的的2.5～3.5倍，第二遍遍夯击点位位于第一遍遍夯击点之之间。以后后各遍夯击击点间距可可适当减小小。2.对处理深度度较深或单单击夯击能能较大的工工程，第一一遍夯击点点间距宜适适当增大。。3.强夯置换墩墩间距应根根据荷载大大小和原土土的承载力力选定，当当满堂布置置时可取夯夯锤直径的的2～3倍。对独立立基础或条条形基础可可取夯锤直直径的1.5～2.0倍。墩的计计算直径可可取夯锤直直径的1.1～1.2倍。夯击击数国内确定夯夯击击数的的方法有所所不同：有有的以孔隙隙水压力达达到液化压压力为准则则；有的以以最后一击击的夯沉量量达某一数数值为限值值；也有的的以上、下下二击所产产生的沉降降差小于某某一数值为为标准。总总之，各夯夯击点的夯夯击数，应应使土体竖竖向压缩最最大，而侧侧向位移最最小为原则则，一般为为4～10击。5、夯击击数数和遍数夯击击数强夯夯点的的夯击击数按现场试夯夯得到的夯夯击击数和和夯沉量关关系曲线确确定还要满足1.最后两击平平均夯沉量量不宜大于于下列数值值：单击夯夯击能量小于4000kN*m时为50mm；夯击能为为4000～6000kN*m时为100mm；夯击能大大于6000kN·m时为200mm;2.夯坑周围地地面不应发发生过大隆隆起;3.不因夯坑过过深而发生生起锤困难难。夯击击数强夯置换点点的夯击击数数按现场试夯夯得到的夯夯击击数和和夯沉量关关系曲线确确定还要满足1.墩底穿透软软弱土层，，且达到设设计墩长;2.累计夯沉量量为设计墩墩长的1.5～2.0倍;3.最后两击的的平均夯沉沉量不大于于强夯的规规定值。夯击遍数夯击遍数应应根据地基基土的性质质确定，可可采用点夯夯2～3遍，对于渗渗透性较差差的细颗粒粒土，必要要时夯击遍遍数可适当当增加。最最后再以低低能量满夯夯2遍，满夯还还可采用轻轻锤或低落落距锤多次次夯击，锤锤印搭接。。强夯前要求求拟加固的的场地必需需具有一层层稍硬的表表层，使其能支承承起重设备备；并便于于对所施工工的“夯击击能”得到到扩散；同同时也可加加大地下水水位与地表表面的距离离。对场地地下下水位在-2m深度以下的的砂砾石土土层，可直直接施行强强夯，无需需铺设垫层层；对地下下水位较高高的饱和粘粘性土与易易液化流动动的饱和砂砂土，需要要铺设砂、、砂砾或碎碎石垫层才才能进行强强夯，否则则土体会发发生流动。。垫层厚度随随场地的土土质条件、、夯锤重量量及其形状状等条件而而定。当场场地土质条条件好，夯夯锤小或形形状构造合合理，起吊吊时吸力小小者，也可可减少垫层层厚度。垫垫层厚度一一般为0.5～2.0m，保证地下下水位低于于坑底面以以下2m。铺设的垫垫层不能含含有粘土。。6、垫层铺设设取决于加固固土层中孔孔隙水压力力消散所需需要的时间间砂性土消散快间歇时间很很短连续夯粘性土消散慢孔压叠加间歇时间长长设置袋装砂砂井加速消散缩短间歇时时间7、间歇时间间地面及深层变形目的：1.了解地表隆隆起的影响响范围及垫垫层的密实实度变化；；2.研究夯击能能与夯沉量量的关系，，用以确定定单点最佳佳夯击能量量；3.确定场地平平均沉降和和搭夯的沉沉降量，用用以研究强强夯的加固固效果。手段：地面沉降观观测、深层层沉降观测测和水平位位移观测。。8、现场测试试设计地面及深层变形夯击次数(或夯击能)与夯坑体积积和隆起体体积关系曲曲线阴影面积为为有效压实实体积，越越大表示效效果越好。。孔隙水压力一般可在试试验现场沿沿夯击点等等距离的不不同深度以以及等深度度的不同距距离埋设双管封闭式式孔隙水压压力仪或钢钢弦式孔隙隙水压力仪仪，在夯击作作用下，进进行对孔隙隙水压力沿沿深度和水水平距离的的增长和消消散的分布布规律研究究。从而确确定两个夯击点点间的夯距距、夯击的的影响范围围、间歇时时间以及饱饱和夯击能能等参数。侧向挤压力将土压力盒盒事先埋入入土中后，，在强夯加加固前，各各土压力盒盒沿深度分分布的土压压力的规律律，应与静静止土压力力相近似。。在夯击作作用下，可可测试每夯夯击一次的的压力增量量沿深度的的分布规律律。振动加速度通过测试地地面振动加加速度可以以了解强夯夯振动的影影响范围。。通常将地地表的最大大振动加速速度为0.98m/s2处作为设计计时振动影影响安全距距离。但由由于强夯振振动的周期期比地震短短得多，强强夯产生振振动作用的的范围也远远小于地震震的作用范范围，所以以强夯施工工时，对附附近已有建建筑物和正正在施工的的建筑物的的影响肯定定要比地震震的影响为为小。为了了减少强夯夯振动的影影响，常在在夯区周围围设置隔振振沟。五、施工工步骤1)清理并平平整施工工场地；；2)铺设垫层层，使在在地表形形成硬层层，用以以支承起起重设备备，确保保机械通通行和施施工。同同时可加加大地下下水和表表层面的的距离，，防止夯夯击的效效率降低低;3)标出第一一遍夯击击点的位位置，并并测量场场地高程程；4)起重机就就位，使使夯锤对对准夯点点位置；；5)测量夯前前锤顶标标高；6)将夯锤起起吊到预预定高度度，待夯夯锤脱钩钩自由下下落后放放下吊钩钩，测量量锤顶高高程；若若发现现因坑底底倾斜而而造成夯夯锤歪斜斜时，应应及时将将坑底整整平；7)重复步骤骤6)，按设计计规定的的夯击次次数及控控制标准准，完成成一个夯夯点的夯夯击；8)换夯点，，重复步步骤4)～7)，完成第第一遍全全部夯点点的夯击击；9)用推土机机将夯坑坑填平，，并测量量场地高高程；10)在规定的的间隔时时间后，，按上述述步骤逐逐次完成成全部夯夯击遍数数，最后后用低能能量满夯夯，将场场地表层层土夯实实，并测测量夯后后场地高高程。六、质量量检验强夯施工工结束后后应间隔隔一定时时间方能能对地基基加固质质量进行行检验，，对碎石石土和砂砂土地基基，其间间隔时间间可取7～14d；对粉土土和粘性性土地基基可取14～28d。强夯置置换地基基的间隔隔时间可可取28d。强夯处理理后的地地基竣工工验收时时，承载载力检验验应采用用原位测测试和室室内土工工试验；；强夯置置换后的的地基，，承载力力检验除除应采用用单墩载载荷试验验检验外外，尚应应采用动动力触探探等有效效手段查查明置换换墩着底底情况及及承载力力与密度度随深度度的变化化，对饱饱和粉土土地基允允许采用用单墩复复合地基基载荷试试验代替替单墩载载荷试验验。竣工验收收承载力力检验的的数量，，应根据据场地复复杂程度度和建筑筑物的重重要性确确定，对对于简单单场地上上的一般般建筑物物，每个个建筑地地基的载载荷试验验检验点点不应少于于3点；对于复复杂场地地或重要要建筑地地基应增增加检验验点数。。强夯置置换地基基载荷试试验检验验和置换换墩着底底情况检检验数量量均不应应少于墩点点数的1％，且不不应少于于3点。检测点位位置可分分别布置置在夯坑坑内、夯夯坑外和和夯击区区边缘。。检验深深度应不不小于设设计处理理的深度度。5工程实例例上海浦东东国际机机场软土土地基强强夯处理理工程概况况上海浦东东国际机机场位于于长江入入海口南南岸的濒濒海地带带，是我我国和上上海市九九五期间间重大的的基础设设施建设设项目。。其中机机坪，滑滑行道为为“围海海促淤””造成，，本次地地基处理理大部份份位于稻稻田内，，地表水水系发育育，沟浜浜纵横。。在地基基处理强强夯影响响深度范范围内地地层有粉粉质粘土土、淤泥泥质粉质质粘土，，含水量量为36％～47％，孔隙隙比大于于1，粘粒含含量高，，粘性较较强，且且呈流塑塑状，基基本承载载力是很很低的，，经强夯夯加固后后，需要要触变固固结的时时间较长长。设计要求求经强夯夯法加固固后其静静力触探探比贯入入阻力当当量值大大于2MPa，标贯击数当当量值大于6击，地基反应应模量大于30MN／m，垫层干密度度大于1.9g/cm3，并按相应频频率检测各项项考核指标，，评价强夯施施工质量。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验(一)试夯目的1、通过试夯试试验，确定适适合本地质条条件的强夯施施工措施。2、总结强夯垫垫层一次摊铺铺，进行强夯夯后表层地基基反应模量检检测指标难以以达标的主要要原因，旨在在强调强夯垫垫层分二次摊摊铺的技术效效果。3、预测技术、、经济效果。。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验(二)试夯区试验设设计1、试夯区位置置选择在地基基条件具有代代表性的滑行行道上，面积积约10000m2，分4个区试夯。2、试夯机具为为强夯机W1001-25型履带式吊车车，自动脱钩钩，夯锤质量量15t，直径2.52m，锤底静压力力25kPa～30kPa，圆柱形铸铜铜锤，带有四四个排气孔。。3、强夯垫层材材料及其摊铺铺，采用山皮皮土(碎石土)作为强夯垫层层，最大粒径径小于10cm，山皮石(碎石)，粒径2～10cm的质量大于总总质量的50％，含水、含含泥量小于20％，不均匀系系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3。试夯区首次次摊铺厚度为为(60±5)cm或(70±5)cm，末次摊铺厚厚度(40±5)cm和(30±5)cm，设计总厚度度为1.0m。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验4、试夯参数选选择，根据《上海浦东国际际机场飞行区区机坪、滑行行道工程地基基处理技术文文件》选择试夯参数数。分区编号分区名称垫层厚度k/cm夯型单击夯能R/kJ夯击遍数单点击数/击夯点间距l/m夯点布置A滑行道停机坪60+4070+30点夯2000第一遍8-103.5*3.5正方形1500第二遍6-8满夯1000第一遍3-5夯间连接800第二遍2-3普夯搭接d/4B道肩60+40点夯1000第一遍8-103.5*3.5正方形1000第二遍6-8满夯800第一遍3-5夯间连接500第二遍2-3普夯搭接d/4试夯参数选择择表5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验现场场址地表表水系发育，，沟浜纵横，，地下水位埋埋深较浅，地地基土含水量量大，且地下下水受潮汐影影响而周期性性变动，使地地下渗流不稳稳定，加之地地基处理面积积大，施工期期又处于梅雨雨季节，为施施工排水造成成困难。根据据强夯加固执执理，降排水水尤其重要。。1、充分利用现现有水系降排排水。2、充分利用明明(暗)浜降排水。3、间隔10～15m和30m纵横向开挖盲盲沟和明排水水沟，使其与与场区明(暗)浜连通强制排排水。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验4、在明暗浜及及排水盲沟角角点处设集水水井，并设泵泵将井内水抽抽至场外，尽尽量降低地下下水位。5、对强夯施工工分区进行调调整，先利用用水系、明(暗)浜及排水沟排排水，进行区区块内强夯，，强夯结束后后，回填处理理明暗浜，然然后进行下一一区块降排水水和强夯施工工，由此在施施工区形成小小排水范围，，从而保证强强夯效果。6、场区外围四四周设排水沟沟，将施工区区内小排水沟沟中水排至外外围，流向场场外河道，并并保证沟底积积水深小于20cm。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验(四)试夯区施工方方法及其控制制1、试夯I、Ⅱ、Ⅳ区点夯分两遍遍完成，隔点点不隔行，单单点击数一次次完成，试夯夯Ⅲ区点夯一次完完成。满夯分分两遍完成，，先夯间满夯夯，再普夯。。2、点夯停夯标标准，原则上上夯8击，夯坑深度度不足1.0～1.2m时夯10击，以确保能能量，再辅以以最后两击平平均夯沉量不不大于5～10cm，实际施工中中，当试夯区区单点击数4～5击，夯坑深度度1.2～1.3m，现场均已停停夯，此时强强夯机严重陷陷车，起锤也也相当困难。。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验3、控制间歇时时间，两遍点点夯间歇时间间不少于20天左右，以超超孔压消散大大于70％以上控制，，点夯与满夯夯间歇时间不不少于15天，具体以超超孔隙水压力力消散大于50％确定。4、为确保表层层地基反应模模量考核指标标满足设计要要求，满夯时时将表层20～40cm深推、耙松晾晾晒后，再拌拌合推平碾压压，最后补铺铺山皮土至道道槽设计标高高。5、每次摊铺山山皮土前或满满夯后，即夯夯前夯后开挖挖断面尺寸为为(底宽×上宽×高)60cm×70cm×80cm的盲沟，并和和80cm×200cm××150cm的明排水连通通，排水沟角角点开挖集水水井设泵抽水水，盲沟内回回填山皮石。。6、第二遍点夯夯在不推平第第一遍点夯夯夯坑前提下进进行，对此应应提前寻找行行车路线。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验－试试夯区检测孔压监测结果点夯间超孔隙隙水压力消散散大于70％以上所需的的间歇时间一一般为3～4周，点夯与满满夯间超孔隙隙水压力消散散大于50％所需的间歇歇时间为2周。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验－试试夯区检测强夯影响深度1)从理论计算强强夯影响深度度大于7m，但从孔压反反映的影响深深度曲线看出出本次强夯影影响深度大于于6m，但5m以上地层加固固效果比较明明显见图；2)3.5m以上地层孔压压增幅大，2.5m以上地层孔压压消散慢，3.5～6.0m地层孔压增幅幅相对较小，，消散很快。。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验－试试夯区检测地面变形监测地面隆起量的的计算－试夯夯区平均夯沉沉量计算5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验－试试夯区检测原位测试按施工过程跟跟踪检测和间间歇3～4周相结合的办办法进行，试试夯I区，检测三次次，二次在四四夯间、两夯夯间并进行标标贯试验；试试夯Ⅱ、Ⅲ区检测两次，，标贯试验两两次。当试夯夯I区第二遍点夯夯间歇46天，试夯Ⅱ、Ⅲ区点夯完间歇歇34天，对地基土土再次进行静静力触探和标标贯检测，其其检测结果，，标贯击数N为2.4～4.3，静力触探为为1.55～1.93MPa，分别小于设设计要求的6击和2MPa，均不满足设设计要求。本本次检测中在在4.5～6.0m仍有标贯试验验和静力触探探曲线的突变变，分析认为为须采取有效效措施降低地地下水位，使使软土尽快固固结，在垂直直滑行道中线线每10～15m开挖盲沟，每每30m开挖明排水沟沟，及时将地地表水和夯坑坑积水引排，，盲沟内回填填山皮石，并并与外围排水水体系形成排排水网络，经经间隔加压稳稳定，延长超超孔压消散时时间，由于软软土触变性，，强度逐渐提提高。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理强夯试验－试试夯区检测浅表层地基的模量检测试夯试验中，，满夯后采用用深推、耙松松和晾晒，每每间隔一定距距离开挖盲沟沟和明排水沟沟排水，采用用反挖夯点填填料和夯间涌涌土，并充分分拌合晾晒后后推平碾压，，表层指标检检测时均能达达到设计要求求。5工程实例上海浦东国际际机场软土地地基强夯处理理大面积强夯施施工本次地地基处处理采采用夯夯填料料分二二次摊摊铺，，并对对强夯夯参数数、施施工工工艺在在试夯夯试验验基础础上做做了相相应的的调整整。坚坚持按按分区区分段段施工工特点点，采采用试试夯降降排水水方案案实施施大面面积强强夯降降排水水。大面积积强夯夯参数数选择择5工程实实例上海浦浦东国国际机机场软软土地地基强强夯处处理1、点夯夯分两两遍完完成，，隔点点不隔隔行，，单点点击数数一次次完成成，满满夯一一次完完成。。2、点夯夯停夯夯标准准，原原则上上夯8击，夯夯坑深深度不不足1.0m时夯10击，以以确保保能量量，再再辅以以最后后两击击平均均夯沉沉量不不