第二节强夯法

一、加固机理

目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换。取决于地基土的类别和强夯施工工艺。1动力密实

采用强夯加固多孔隙、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。Flash

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。动力密实的应用范围肇庆—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动力密实的应用

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。2动力固结

根据强夯法的实践，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。1、饱和细粒土具有可压缩性2、土体的液化3、渗透性的变化4、触变恢复由于土体产生裂隙或趋于液化，引起渗透性增大。青岛港8号码头强夯工程青岛港8号码头强夯工程夯坑3动力置换动力置换类型整式置换桩式置换水下地基加固桩式置换动力置换(Railwaytrack,Malaysia)整式置换动力置换ALEXANDRIACITYCENTER(Shoppingcenter-Egypt)桩式置换动力置换的应用范围二、强夯法施工参数的确定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；有效加固深度是指经强夯后，强度和变形等指标均能满足设计要求的土层范围。锤击能量越大，有效加固深度愈深，还与地基土的性质、土层厚度及地下水深度有关。《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。见表3－2所示。单击夯击能/kn.m碎石土、砂土粉土、黏性土、湿陷性黄土单击夯击能/kn.m碎石土、砂土粉土、黏性土、湿陷性黄土1000200030005.0～6.06.0～7.07.0～8.04.0～5.05.0～6.06.0～7.04000500060008.0～9.09.0～9.59.5～10.07.0～8.08.0～8.58.5～9.0表3－2强夯法的有效加固深度2、夯锤和落距

单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积，单击能量大，加固效果就越好。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。单位击夯能应根椐地基土类别、上部结构类型、荷载大小和要求处理的深度等因素综合考虑，并通现场试验确定。对于粗粒土可取1000～3000(kN.m)/m2；细粒土可取1500～4000(kN.m)/m2。由此就可根椐起重设备的条件选择好施工用的锤重和落距。3、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；对基底面积较大的建筑物或构筑物，或按三角形或正方形布置。对于住宅和办公楼的独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置，一般可采用等腰三角形布点；工业厂房可根据柱网来布置夯击点，还要考虑起重机械行走路线。夯点间距可取５～９m。等边三角形布置正方形

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½～2/3;并不小于３m。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。

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）NICEAIRPORT(France)AbuDhabiCorniche(UnitedArabEmirates)4、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；

2）、夯坑周围地面不应发生过大的隆起；

3)、不因夯坑太深而发生起锤困难，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：（1）墩底应穿过软弱土层，且应达到设计墩长（2）累计夯沉量应为设计墩长的1.5～2.0倍；

目前国内确定夯击击数的方法有所不同：有的以孔隙水压力达到液化压力为准；有的以最后一击的夯沉量达到某一数值为准；有的以最后两击产生的沉降差小于某一数值为准。总之，各夯击点的夯击击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则。夯击遍数：夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯2～3遍，对于渗透性较差的细粒土，其夯击遍数可适当增加；最后应以的能量满夯2遍，满夯还可采用顷锤或低落距锤多次夯击，要求锤印搭接。

5、间隔时间间隔时间是指需要分两遍或多遍夯击的工程，每两遍夯击之间的时间间隔大小，取决于加固土层中孔隙水压力的消散时间，就是说夯击后孔隙水压力消散后才能进行新的夯击作业。对于无黏性土（沙性土），孔隙水压力消散只需3～4min，所以可以连续夯击。对于黏性土地基，因透水性差，孔隙水压消散慢，间隔时间应不3～4周。三、强夯法施工

（1）机具设备

强夯施工的机具设备主要有起重设备、夯锤、脱钩装置等。起重设备多采用自行式、全回转履带式起重机，起重能力多为10～40t，由于起重能力较小，一般采用滑轮组和脱钩装置来起落夯锤。近年来普遍采用在起重机臂杆端部设置辅助门架的措施，这样既可以防止落锤时机架倾斜，又能提高起重能力。

夯锤的质量应根据加固土层的厚度、土质条件及落距等因素确定。夯锤的材料可用铸钢（铁）或在钢板壳内填筑混凝土。夯锤形状有圆形（锥底圆柱形、平底圆柱形、球底圆台形等）和方形（平底方形），方锤落地时，

方位改变与夯坑形状不一致有关，将会影响夯击效果；圆形不易旋转，定位方便，稳定性和重合性较好，应用广泛。锤形选择一般根据夯实要求，如加固深层土体可选用锥底或球底锤；加固浅层或表层土体时，多选用平底锤。锤底面积一般根据锤重、土质和加固深度来确定，锤底静接地压力可取25～40kPa，对于细颗粒土，锤底静压力宜取较小值。夯锤中应设置若干个对称均匀布置的排气孔，避免吸着作用使起锤困难，排气孔直径为250～300mm，太小易堵孔不起作用。

脱钩装置应具有足够的强度，并且施工方便，如书中图3-3所示。目前多采用自动脱钩装置，这样既保证了每次夯击的落距相同，又提高了施工效率，同时施工人员不必进入夯击区操作，保证了人身安全。（2）施工要点

1）正式施工前应做强夯试验（试夯）。根据勘察资料、建筑场地的复杂程度、建筑规模和建筑类型，在拟建场地选取一个或几个有代表性的区段作为试夯区。试夯结束待孔隙水压力消散后进行测试，对比分析夯前、夯后试验结果，确定强夯施工参数，并以此指导施工。

2）强夯前应平整场地，标出夯点布置并测量场地高程。当地下水位较高时，宜采取人工降水使地下水位低于坑底面以下2m；或在地表铺一定厚度的砂砾石、碎石、矿渣等粗颗粒垫层，其目的是在地表形成硬层，支承起重设备，确保机械设备通行和施工，同时还可加大地下水和地表面的距离，防止夯击时夯坑积水。

3）强夯前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。当强夯产生的振动对邻近建筑物或设备有影响时，应设置监测点，并应采取挖隔振沟等隔振或防振措施。

4）强夯施工应按设计和试夯的夯击次数及控制标准进行。落锤应保持平稳，夯位准确，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。

5）每夯击一遍后，用推土机将夯坑填平，并测量场地平均下沉量，停歇规定的间歇时间，待土中孔隙水压力消散后，进行下一遍夯击。完成全部夯击遍数后，再用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯实后场地高程。场地平均下沉量必须符合要求。

６）强夯施工过程中应有专人负责监测工作，并做好详细现场记录，如夯击次数、每击夯沉量、夯坑深度、开口大小、填料量、地面隆起与下沉、孔隙水压力增长与消散、附近建筑物的变形等，并注意吊车、夯锤附近人员的安全.

四、质量检验

1、强夯处理后效果检验（1）检验时间，地基强夯后的强度随时间恢复和提高的，所以应间隔一定时间才能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基取1～2周，低饱和度的粉土和黏性土地基取2～4周。（2）质量检验的方法宜根椐地基土的性质选用现场原位测验和室内土工试验。室内土工试验包括抗剪强度指标、压缩系数、压缩模量、重度和含水量等测试。目的是通过比较夯前后的力学指标的变化来判断加固的效果。现场原位测验包括触试验、十字板剪切试验、平板载荷试验及其它原位测试方法。对一般工程采用两种或两种以上的方法进行综合检验。对于重要的工程应增加检验项目并做现场载荷试验。检验深度应不小于设计要求的有效加固深度。（3）质量检验的数量应根椐现场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对简单场地的一般建筑物，每一个建筑物基础检验点不应少于3处；对复杂场地和重要建筑物基础，应增加检验点。

2、现场测试（1）允许偏差值及检查方法不仅包括夯击后地基加固效果的检验，同时还应注意施工过程中的现场质量监测。强夯地基的允许偏