地基处理强夯资料

1、概念振密、挤密加固地基是指通过夯击、振动或挤压使地基土体密实，土体抗剪强度提高，压缩性减小，以达到提高地基承载力和减小沉降或改善湿陷性地基的湿陷性质或者改善液化地基工程性质为目的的一类地基处理方法。深层密实法简介

深层密实深层密实法简介

强夯与强夯置换碎（砂）石桩石灰桩、夯实水泥土桩土（或灰土）桩水泥粉煤灰碎石桩深层密实孔内夯扩法

非饱和土（粘粒和粉粒）地基土或土体渗透性较好（粗粒土）的地基；主要是：

a碎石土、砂土；

b低饱和度的粉土、粘性土；

c湿陷性黄土；

d素填土、杂填土。2、适用条件深层密实

对于渗透性很小的饱和软粘土地基，由于排水困难，饱和土体积很难改变，不易被挤密；且在振动作用下易产生超空隙水压力且破坏土体结构，往往还会使其强度降低。

振密、挤密法处理地基土往往具有施工设备简单，使用加固材料少且多可以就地取材，工程费用低等优点。

因此对于饱和粘性土，该类方法的主要加密作用为置换作用。但很多资料也因其具有相同施工方法而归入振密、挤密。如砂石桩处理饱和粘性土地基、强夯置换处理粘性土地基等归入振密、挤密法这一类中。

强夯与强夯置换法强夯法主要内容1概述加固机理3设计计算4施工方法6工程实例5现场测试与质量检验1.概述概念强夯是法国梅那（Menard）技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，国际上称动力压实法或动力固结法。它通过一般8-30t的重锤(最重可达200t)和8-20m的落距(最高可达40m)，反复对地基土施加很大的冲击能，一般能量为1000—8000kN.m。在地基土中所产生的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法强夯法适用范围

等等

强夯法适用土层碎石土砂土

低饱和度的粉土与黏性土湿陷性黄土

杂填土、素填土强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软-流塑性的黏性土等地基上对变形控制要求不严的工程强夯法强夯国内发展四个阶段1）自引进到80年代初，约8年。强夯能级比较小，一般仅为1000kN*m，处理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。2）80年代初到90年代初。

本阶段兴建国家重点工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷性，化工部组织开发了6250kN*m能级强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。3）90年代初到2002年。

本阶段以兴建国家重点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发了8000kN*m能级强夯，使强夯消除黄土湿陷性的深度达到15m。4）2002年底至今。

强夯工程最高应用能级已经达到10000kN*m。为了更进一步扩大强夯的应用范围，在强夯技术的基础上，还形成了强夯置换和柱锤冲扩等新技术强夯法强夯三个研究方向

1）以处理饱和软土为目的低能级强夯技术；2）处理高填土和深厚湿陷性黄土，以消除湿陷为目的的高能级强夯技术；3）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。

2.加固机理

强夯法

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某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及周围地表隆起情况夯坑h夯锤自由下落夯点附近地面隆起强夯法

强夯释放的巨大的能量，在土中产生冲击波：首先纵波(压缩波,P波），振动能量以7％的传播出去，u增大，τ降低；其次横波（剪切波，S波），振动能量以26％的传播出去，土体结构破坏，形成夯坑；最后面波（瑞利波，R波），振动能量以67％传播出去，夯点附近产生地面隆起。对于饱和土，剪切波是使土体加密的波。建筑物破坏通常是横波与面波造成的。加固机理震源强夯法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。对饱和粘性土地基破坏土的结构，产生超孔压，通过裂隙排水并且逐渐消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。

强夯法

目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理，取决于地基土物理力学性质（颗粒大小，形状，级配，密实度，内聚力，内摩擦角，渗透系数等），土的不同类型（饱和土非饱和土，砂性土，黏性土）和强夯施工工艺（夯击能，夯点布置等）。（1）动力密实(DynamicCompaction)（2）动力固结(DynamicConsolidation)（3）动力置换(DynamicReplacement)加固机理强夯法

用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。

（1）动力密实（Dynamiccompaction）加固机理－动力密实强夯法

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。土体中的孔隙减小，土体变得密实。（1）（2）（3）加固机理－动力密实强夯法

在夯击动应力

pd

的作用下，不同位置的土体处于不同的状态，大致可分为以下四个区域:

A区为主压实区，动应力σ超过土的强度σf

，土体结构被破坏后压实，并产生获大的侧向挤压力，该区加固效果明显；

B区为次压实区（消弱区），土中的应力σ小于土的强度σf

，但大于土的弹性极限强度σi;C区为隆起区；

D区为未加固区，土中的应力σ小于土的弹性极限强度σi

。因此，动力密实的影响深度除了与动力大小有关外，还与地基土的结构强度有关。土的结构强度越大，影响深度越小。加固机理－动力密实强夯法强夯处理后地基的现场测量结果分析动应力等值线：强夯挤密过程中地基土中动应力随着深度和水平距离的增加而减小；基土干密度：随着深度和水平距离的增加而减小。强夯动力挤密过程中产生竖向挤密作用及侧向挤密作用。

（a)动应力等值线(b)地基土干密度加固机理－动力密实强夯法夯坑沉降及周围地面隆起周围地面隆起：随着夯击次数的增加，夯坑深度加大，夯坑周围底面产生不同程度的隆起。当场地的平均隆起量小于夯沉量时，存在动力挤密作用；但当夯击次数增加至平均隆起量与夯沉量相当时，动力挤密作用不明显，此时对应的夯击能量即为“最佳夯击能”。加固机理－动力密实强夯法在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.6—1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2—3倍。加固机理－动力密实强夯法夯坑加固机理－动力密实动力密实的应用强夯法强夯法肇庆—花都—博罗输变电工程花都站土石方强夯施工动力密实的应用青岛港8号码头强夯工程青岛港8号码头强夯工程强夯法水下地基加固（2）动力固结（Dynamicconsolidation）强夯法

处理细颗粒饱和土，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。饱和土的压缩性产生液化渗透性变化触变恢复

梅那（Menard）根据强夯法的实践，首次对传统的固结理论提出了不同看法，认为饱和土是可压缩的新机理。可归纳为一下四点：加固机理－动力固结强夯法饱和土的压缩性

饱和土含有少量气体，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，孔压减少。每夯一遍，气体体积可减少40%。

加固机理－动力固结强夯法产生液化产生液化

在反复夯击作用下，使土中气体逐渐受到压缩。当土体中气体按体积百分比接近零时，土体就变成不可压缩。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，即u=σ，土体即产生液化。当液化度（孔压/覆盖压力）为100%时，对应的夯击能称“饱和能”，此时土的强度最小。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。

夯击一遍的情况加固机理－动力固结强夯法渗透性变化

超孔压u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压力时，裂隙即自行闭合。裂隙加固机理－动力固结强夯法触变恢复

饱和粘性土在夯击作用下，土体的强度逐渐降低，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，随着时间孔压的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。液化液化加固机理－动力固结液化强夯法静力固结理论(图a)动力固结理论(图b)①不可压缩的液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变（土的渗透性不变化）③弹簧刚度是常数④活塞无摩阻力①含有少量气泡的可压缩液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的（土的渗透性发生变化）③弹簧刚度为变数,触变使土的刚度的改变。④活塞有摩阻力，有时孔压减小沉降并未发生。梅那（Menard）根据强夯法的实践，提出了弹簧活塞模型，对动力固结机理进行了解释。孔径活塞弹簧活塞模型气泡加固机理－动力固结（3）动力置换（Dynamicreplacement）强夯置换类型整式置换：采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，作用机理类似于换土垫层。桩式置换：通过强夯将碎石填筑到土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土，形成桩式或墩式的碎石墩或桩。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩。整式置换桩式置换强夯法桩式置换强夯法强夯置换桩式置换强夯法强夯置换3设计计算3.1有效加固深度

H——有效加固深度(m)M——夯锤重(t)h——落距(m)——系数，对软土可取0.5,对黄土可取0.34~0.5；《规范》规定：强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定，在缺少试验资料时也可按表预估。见规范中的表格。3.2夯锤和落距

单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积，一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济较好。整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。3.3最佳夯击能

在夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力这样时的夯击能称为最佳夯击能。

1）粘性土最佳夯击能的确定方法：在粘性土中，由于孔隙水压力消散很慢，当夯击能逐渐增大时，孔隙水压也相应的增加。因此在粘性土中，可根据孔隙水压力的叠加来确定最佳夯击能。2）砂性中最佳夯击能的确定方法：绘制孔隙水压力增量与夯击击数(夯击能)的关系曲线来确定最佳夯击能。当孔隙水压力增量随着夯击击数(夯击能)增加而逐渐趋于恒定时，可认为该种砂土所能接受的能量已达到饱和状态，此能量即为最佳夯击能。3.4夯击点布置及间距

夯击点布置：等边三角形、等腰三角形或正方形布置；对于独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置；工业厂房可根据柱网来布置夯击点。夯击点间距：第一遍夯击点的间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第2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。对于加固深度较大或单击夯击能较大的工程，第1遍夯击点的间距宜适当增大。

总之，夯击点间距的确定宜根据地基土的性质和处理深度确定，以保证夯击能量传递到深处，且不会使临近夯击点的孔隙水压产生叠加，且保护临近夯坑周围产生的辐射状裂隙为原则。布置范围：强夯和强夯置换法处理范围应大于建筑物基础的范围：具体的放大范围应根据建筑物的类型和重要性考虑决定；一般情况建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3;等边三角形布置正方形

某仓库夯击点布置（三角形）美国加州某工程夯点布置（正方形）3.5夯击击数与遍数

夯点单遍夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，应同时满足下列条件：

1)、最后两击的平均夯沉量不大干下列数值：单击夯击能小于4000KN∙m时为50mm，当单击夯击能量为4000～6000KN∙m时为100mm，当单击夯击能大于6000KN∙m时为200mm；3)、不因夯坑太深而发生起锤困难2）、夯坑周围地面不应发生过大的隆起；一般为4—10击。

对于强夯置换法，最后两击的平均夯降量应满足强夯法的规定值；并且要满足下列条件：