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1、地质工程系 彭李晖主要 内 容1 1加固机理加固机理2 2 设计计算设计计算3 3 施工方法施工方法4 4 质量检验质量检验6 6 发展趋势发展趋势5 5 工程实例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。强夯概述（了解） 强夯法 1969 年首次应用于法国的Riviera夯实滨海填土。 该场地是新
2、近填筑的，地表下为 9m厚的碎石填土，其下 是 12m厚疏松的砂质粉土，场地土要求建造 20 栋8 层的 住宅楼。 如使用桩基，6070的 负摩擦力 后用堆载预压，堆土 5m，在约 100kPa压力下，历时 3 个 月，沉降平均仅 20cm，承载力仅提高 30，加固效果不 显著。 后由法国工程师L.Menard提出用锤重80kN，落距 10m， 每击冲击能 800kNm，总能量 1200kJ/m2夯击一遍，地 面沉降了 50cm。夯后检测表明 土工指标得到改善，建造的 8 层住宅楼竣工后，其平均沉降仅为 13cm，而差异沉降可忽不计。 1971 年后该方法在法国、英国、德国、瑞典等国家得到 了
3、推广，各届国际土力学及基础工程学会会议及世界各地 区域性土力学会议上，都有大量论文发表。 我国于 1978 年 11月至 1979 年初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试验 研究。 在初次掌握了这种方法的基础上，于 1979 年 8 月又在秦 皇岛码头堆煤场细砂地基进行了试验并正式使用，其效果 显著。我国强夯法实例处理项目处理面积 平方米处理深度（m）北京乙烯工程23万8m茂名乙烯工程60万5.7m三门峡火力发电19.3万11.5m大庆石化总厂地基23万7m大连西太平洋石化10万7m首阳山电厂工程4万68m贵州瓮福磷肥工程15.3万10m等等等等 强夯法适用
4、土层强夯法适用土层碎石土碎石土砂土砂土 低饱和低饱和 度的粉度的粉 土与粘土与粘 性土性土湿陷性湿陷性 黄土黄土 杂、素杂、素 填土填土 对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采 用强夯置换法用强夯置换法概述 强夯适用范围（掌握）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。设计计算设计计算 了解了解施工方法施工方法 掌握掌握质量检验质量检验
5、发展趋势发展趋势 加固机理加固机理 了解了解工程实例工程实例 理解理解 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 强夯加固机理三种加固机理 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 1 加固机理动力固结动力置换动力密实 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
6、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 加固机理非饱和土的强夯加固微观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。 动力密实的应用范围
7、动力密实的应用范围动力固结加固机理 目前普遍一致的看法认为，经强夯后，土强度提 高过程可分为四个阶段： 夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密（包 括气体的排出、孔隙水压力上升）； 土体液化或土体结构破坏（表现为土体强度降 低或抗剪强度丧失）； 排水固结压密（表现为渗透性能改变土体裂隙 发展、土体强度提高）； 触变恢复并伴随固结压密（包括部分自由水又 变成薄膜水，土的强度继续提高）。 其中第阶段是瞬时发生的，第阶段是强夯终 止后很长时间才能达到的（可长达几个月以上） ，中间两个阶段则介于上述两者之间。图1 单点夯实超孔隙水压力沿深度 分布图土强度增长和孔隙水压力变化图5 连续 夯击曲线饱和粘性土
8、是具有触变的。当强夯后土的结构被破坏时，强度几乎降到 零，随着时间的推移，强度又逐渐恢复。这种触变强度的恢复称为时间效应 。时间效应XX8号码头强夯工程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 (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设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 2 设计计算夯锤和落距选 择 合 适 的 夯 锤 和 落 距圆形和方形 气孔式和封闭
9、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 轮胎式起重机 履带式起重机夯锤一般重1025t，大吨位锤通常 采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇 筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定 ，锤底静压力值可取2540KPa。夯锤中 宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤 起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重） 。 夯锤上气孔长园柱夯锤 短园柱夯锤 园锥形 夯锤园柱形夯锤高 宽 比过大，容易 偏 锤，要慎用园锥形夯锤 底 面积小，会 形 成很深的夯 坑强夯第第1 1讲讲 注意：细颗粒土加固深度比粗颗粒土加固深 度少1m！2单击夯击能 夯锤的平面
10、一般有圆形和方形，又分气孔式 和封闭式。锤底面积宜按土的性质确定，对 砂性土一般为 34m2，对粘性土不宜小于 6m2。锤底静接地压力可取 2540kPa。锤 重一般1040t，落距 825m。对相同的 夯击能量，常选用大落距方案，这样能获得 较大的接地速度，将能量的大部分有效地传 到地下深处，增加深层夯实效果。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
11、.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。 2 设计计算夯击点的布置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4000k
12、N*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。 唐山 砂土 廊坊 粉土 沈阳 粘土 V为夯坑体积间歇时间 两遍夯击之间的间隔时间取决于土中超静孔隙水 压力的消散时间。 但土中超静孔隙水压力的消散速率与土的类别、 夯点间距等有关。有条件时最好能在
13、试夯前埋设 孔隙水压力传感器，通过试夯确定超静孔隙水压 力的消散时间，从而决定两遍夯击之间的间隔时 间。 当缺少实测资料时，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，超孔隙水压 力消散很快，夯完一遍，第二遍可连续夯击。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。 3 施工方法施工步骤1) 三通一平；2) 铺设
14、垫层；3) 标出夯点，测量高程；4) 起重机就位；5) 测量锤顶高程； 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。 设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加
15、固机理工程实例工程实例 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。 1.1强夯法的造价（成本管理） 从国内资料看，成本低的15元每平方米， 成本高的30元每平方米，相对其他处理手 段相当低廉。 1.2强夯法施工速度（进度管理） 实例1：处理沿海地区回填土 珠海高栏港区油库非均匀回填且下卧淤泥 质土地基的高能级强夯处理（占地面积 65 万m2）强夯工程实例（理解）5 工程实例 实例2 处理液化地基 北京乙烯液化地基强夯工程处理结果：5 工程实例XX国际机场软土地基强夯处理 强
