强夯法与强夯置换法教学课件PPT

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1、1 1 第第4章章 强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法4.1 概述概述4.1.1 强夯法的概念、应用及发强夯法的概念、应用及发展展 强夯又称为动力固结法或动力压实强夯又称为动力固结法或动力压实法。法。它是反复将夯锤（质量它是反复将夯锤（质量1040t）提到一定高度自由落下（落距提到一定高度自由落下（落距1040m），给地基以冲击和振动能量，提），给地基以冲击和振动能量，提高地基承载力并降低其压缩性，改善地高地基承载力并降低其压缩性，改善地基性能。基性能。 如改善砂土抗液化条件、消除湿陷性如改善砂土抗液化条件、消除湿陷性黄土黄土湿陷性湿陷性。同时，夯击能还可提高土。同时，夯击能还可提高土层的均

2、匀程度，减少将来可能出现的差层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。如右图所示施工现场。异沉降。如右图所示施工现场。2 2 法国法国Menard公司于公司于1969年应用强夯法对年应用强夯法对法国法国Riviera滨海填土进行夯实。滨海填土进行夯实。 经经3个月预压（荷载个月预压（荷载100kPa），沉降值），沉降值200mm。100kN夯锤，落距夯锤，落距13m，夯击后，场地平均沉降量，夯击后，场地平均沉降量500mm，基底压力，基底压力300kPa。8层住宅竣工后，平层住宅竣工后，平均沉降量均沉降量13mm，而差异沉降则可忽略不计。，而差异沉降则可忽略不计。堆载预压与强夯的对比堆载预压与

3、强夯的对比 3 3强夯的作用强夯的作用强夯的作用强夯的作用 在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土在地基土中所产生的的冲击被和动应力，可提高土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。的压缩性、改善砂土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现

4、的差异沉降。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。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。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。对于砂土地基承载力提高对于砂土地基承载力提高对于砂土地基承载力提高对于砂土地基承载力提高2 2 2 25 5 5 5倍，压缩性降低倍，压缩性降低倍，压缩性降低倍，压缩性降低2 2 2 210101010倍。倍。倍。倍。 19791979年，秦皇岛码头堆煤场细砂地基强夯法试验，共节省年，秦皇岛码头堆煤场细砂地基强夯法试验，共节省年，秦皇岛码头堆煤场细砂地基强夯法试验，共节省年，秦皇岛码头堆煤场细

5、砂地基强夯法试验，共节省150150万元。万元。万元。万元。 19791979年，廊坊机械化研究所宿舍工程强夯法处理可液化砂土和粉质年，廊坊机械化研究所宿舍工程强夯法处理可液化砂土和粉质年，廊坊机械化研究所宿舍工程强夯法处理可液化砂土和粉质年，廊坊机械化研究所宿舍工程强夯法处理可液化砂土和粉质粘土地基的试验，取得了较好的加固效果。粘土地基的试验，取得了较好的加固效果。粘土地基的试验，取得了较好的加固效果。粘土地基的试验，取得了较好的加固效果。4 4 20世纪世纪80年代后期，又发展了强夯置换法。年代后期，又发展了强夯置换法。 强夯置换法强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤

6、是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续强夯置换墩，最终形成砂石桩与软土构成的复合地基，夯击形成连续强夯置换墩，最终形成砂石桩与软土构成的复合地基，从而提高地基的承载力并减少地基沉降。从而提高地基的承载力并减少地基沉降。 对于饱和软土地基，为提高其加固效果，必须设计排水通道。为此，对于饱和软土地基，为提高其加固效果，必须设计排水通道。为此，在软粘土地基上采用强夯法与袋装砂井（或塑料排水带）综合处理的在软粘土地基上采用强夯法与袋装砂井（或塑料排水带）综合处理的加固方法也是一种发展途径。加固方法也是一种发展途径。5 54.1.2 强夯法适用范围强夯法适用范围 强夯法强夯法用于处

7、理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄用于处理碎石土、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。对于软土地基，处理效果不显著。土、素填土和杂填土等地基。对于软土地基，处理效果不显著。 强夯置换法强夯置换法用于高饱和度的粉土与软塑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流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。控制要求不严的工程。 地基处理规范地基处理规范规定：采用强夯置换法前，必须通过现场试验确定规定：采用强夯置换法前，必须通过现场试验确定其适用性和处理效果，否则不得采用。其适用性和处理效果，否则不得采用。 （1） 施工工艺和施工设备简单，适用土质

8、范围广，加固效果显著，施工工艺和施工设备简单，适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力；可取得较高的承载力； （2） 具有工效高、施工速度快、节省加固原材料、施工费用低、耗具有工效高、施工速度快、节省加固原材料、施工费用低、耗用劳力少等优点。用劳力少等优点。强夯法的特点：强夯法的特点：6 6 目前，强夯法加固机理有目前，强夯法加固机理有3种不同的加固机理：动力密实、动力固结种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换。加固机理取决于地基土的和动力置换。加固机理取决于地基土的类别类别和强夯施工和强夯施工工艺工艺。4.2 加固机理加固机理 强夯法虽然是一种较好的地甚处理方法但到目前为止还

9、没有一套成熟强夯法虽然是一种较好的地甚处理方法但到目前为止还没有一套成熟强夯法虽然是一种较好的地甚处理方法但到目前为止还没有一套成熟强夯法虽然是一种较好的地甚处理方法但到目前为止还没有一套成熟和完善的理论和设计计算方法。在第十届国际土力学和基础工程会议上，美和完善的理论和设计计算方法。在第十届国际土力学和基础工程会议上，美和完善的理论和设计计算方法。在第十届国际土力学和基础工程会议上，美和完善的理论和设计计算方法。在第十届国际土力学和基础工程会议上，美国国国国MitchellMitchell教授在教授在教授在教授在“ “地基处理地基处理地基处理地基处理” ”的科技发展水平报告中提到：的科技发展

10、水平报告中提到：的科技发展水平报告中提到：的科技发展水平报告中提到： “ “强夯法目强夯法目强夯法目强夯法目前已发展到地基土的大面积加固，深度可达前已发展到地基土的大面积加固，深度可达前已发展到地基土的大面积加固，深度可达前已发展到地基土的大面积加固，深度可达30m30m。当应用于非饱和土时，压。当应用于非饱和土时，压。当应用于非饱和土时，压。当应用于非饱和土时，压密过程基本上同实验室中的击实试验相同。在饱和无粘性土的情况下，可能密过程基本上同实验室中的击实试验相同。在饱和无粘性土的情况下，可能密过程基本上同实验室中的击实试验相同。在饱和无粘性土的情况下，可能密过程基本上同实验室中的击实试验相

11、同。在饱和无粘性土的情况下，可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动压密的过程相似。会产生液化，其压密过程同爆破和振动压密的过程相似。会产生液化，其压密过程同爆破和振动压密的过程相似。会产生液化，其压密过程同爆破和振动压密的过程相似。” ”这种方法对饱和这种方法对饱和这种方法对饱和这种方法对饱和细颗粒土的效果，成功的和失败的例于均有报道。细颗粒土的效果，成功的和失败的例于均有报道。细颗粒土的效果，成功的和失败的例于均有报道。细颗粒土的效果，成功的和失败的例于均有报道。 对于这类土需要破坏土的结构、产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排对于这类土需要破坏土的结构、产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排对于

12、这类土需要破坏土的结构、产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排对于这类土需要破坏土的结构、产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排水通道。而强夯法对杂填土特别有效。水通道。而强夯法对杂填土特别有效。水通道。而强夯法对杂填土特别有效。水通道。而强夯法对杂填土特别有效。7 74.2.1 动力密实动力密实强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土体，是动力密实。强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土体，是动力密实。 夯击能使土的骨架变形，土体孔隙减小变得密实。提高了土的密实度夯击能使土的骨架变形，土体孔隙减小变得密实。提高了土的密实度和抗剪强度，使压缩性减小。和抗剪强度，使压缩性减小。 夯击一遍后，夯坑深度夯击一遍后，夯

13、坑深度0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力比夯前提高层，承载力比夯前提高23倍。倍。 非饱和土在中等夯击能量非饱和土在中等夯击能量10002000kN.m的作用下，主要是产生的作用下，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%。8 84.2.2 动力固结动力固结 用强夯法处理细颗粒饱和土时，用强夯法处理细颗粒饱和土时，巨大的冲击能量在土中产生很大的应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

14、隙，增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，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。待超孔隙水压力消散后，土体固结。 软土触变性软土触变性，使强度得到提高。使强度得到提高。Menard教授教授动力固结理论：动力固结理论：饱和土的压缩性；饱和土的压缩性；局部液化；局部液化；渗透性变化；渗透性变化；触变恢复（时间效应）触变恢复（时间效应）与土强度的增长。与土强度的增长。 夯击一遍的情况夯击一遍的情况 9 9夯击三遍的情况夯击三遍的情况4.2.2 动力固结动力固结a）静力固结理论模型（太沙基）静力固结理论模型（太沙基）b）动力固结理论模型）动力固结理

15、论模型（Menard） 静力固结与动力固静力固结与动力固结模型比较结模型比较a）b）1010加固对象加固对象：细颗粒饱和土。：细颗粒饱和土。 加固机理：巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体加固机理：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，使土体局部产生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，原有的结构，使土体局部产生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利溢出，待孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变使孔隙水顺利溢出，待孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度提高。性，强度提高。 a a）饱和土的压缩性）饱和土的压缩性1111b b）产生液化）

16、产生液化 孔隙水压力上升到与覆盖压力相等时，土体产生液化。不同于孔隙水压力上升到与覆盖压力相等时，土体产生液化。不同于地震时液化，是土体的局部液化。当液化度达到地震时液化，是土体的局部液化。当液化度达到100100，土体产生液化的，土体产生液化的临界状态，此时的能量称为临界状态，此时的能量称为“饱和能饱和能”，再继续夯击，能量造成浪费。，再继续夯击，能量造成浪费。c）渗透性变化）渗透性变化 在很大夯击能作用下，地基土体中出现冲击波和动应力。当所出在很大夯击能作用下，地基土体中出现冲击波和动应力。当所出现的超孔隙水压力大于颗粒间的测向压力肘，致使土颗粒间出现裂隙，现的超孔隙水压力大于颗粒间的测向

17、压力肘，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，孔隙水得以顺利徘出。在形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利徘出。在有规则网格布置夯点的现场，通过积聚的夯击能量，在夯坑四周会形有规则网格布置夯点的现场，通过积聚的夯击能量，在夯坑四周会形成有规则的垂直裂缝，夯坑附近出现涌水现象。所以应规划好强夯的成有规则的垂直裂缝，夯坑附近出现涌水现象。所以应规划好强夯的施工顺序，而不规则的紊乱夯击，可以破坏这些天然排水通道的连续施工顺序，而不规则的紊乱夯击，可以破坏这些天然排水通道的连续性。在现场可观察到夯击前在土工式验中所量测的渗透系数，是不能性。在现场可观察到夯击前在土工

18、式验中所量测的渗透系数，是不能说明夯击后孔隙水压力迅速消散的这一特性的。说明夯击后孔隙水压力迅速消散的这一特性的。1212d)d)d)d)触变恢复触变恢复触变恢复触变恢复 在重复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当上体出现液化或接在重复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当上体出现液化或接在重复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当上体出现液化或接在重复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当上体出现液化或接近液化时，土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而土中吸附水近液化时，土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而土中吸附水近液化时，土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而土中吸附水近液化时，土的强度达到最

19、低值。此时土体产生裂隙，而土中吸附水部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量都有了大幅度的增长。这是由于土颗粒间紧密接触以及新吸附水层逐都有了大幅度的增长。这是由于土颗粒间紧密接触以及新吸附水层逐都有了大幅度的增长。这是由于土颗粒间紧密接触以及新吸附水层逐都有了大幅度的增长。这是由于土颗粒间紧密接触以及新吸附水层逐渐固定的原因，而吸附水逐渐固定的过程可能会延续至几个月。在触渐固定的原因，而吸附水逐

20、渐固定的过程可能会延续至几个月。在触渐固定的原因，而吸附水逐渐固定的过程可能会延续至几个月。在触渐固定的原因，而吸附水逐渐固定的过程可能会延续至几个月。在触变恢复期间，土体的变形变恢复期间，土体的变形变恢复期间，土体的变形变恢复期间，土体的变形( ( ( (沉降沉降沉降沉降) ) ) )却是很小的。如果用传统的固结理论却是很小的。如果用传统的固结理论却是很小的。如果用传统的固结理论却是很小的。如果用传统的固结理论也就不能说明这一现象，这是自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸也就不能说明这一现象，这是自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸也就不能说明这一现象，这是自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸也就

21、不能说明这一现象，这是自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水的缘故这也是具有触变性土的特性。附水的缘故这也是具有触变性土的特性。附水的缘故这也是具有触变性土的特性。附水的缘故这也是具有触变性土的特性。1313静力固结与动力固结的区别静力固结与动力固结的区别静力固结与动力固结的区别静力固结与动力固结的区别：静力固静力固结理理论（图4.3a）动力固力固结理理论（图4.3b）不可不可压缩的液体；的液体；固固结时液液体体排排出出所所通通过的的小小孔孔，其孔径是不其孔径是不变的；的；弹簧簧刚度是常数；度是常数；活塞无摩阻力活塞无摩阻力含有少量气泡的可含有少量气泡的可压缩液体；液体；固固结时液液体体排排出

22、出所所通通过的的小小孔孔，其孔径是其孔径是变化的；化的；弹簧簧刚度是度是变数；数；活塞有摩阻力活塞有摩阻力静力固结理论和动力固结理论的模型比较静力固结理论和动力固结理论的模型比较a）静力固结理论模型）静力固结理论模型 b）动力固结理论模型）动力固结理论模型14144.2.3 动力置换动力置换 强夯置换法是在强夯的同时，夯坑中可置入碎石，强行挤走软土。强夯置换法是在强夯的同时，夯坑中可置入碎石，强行挤走软土。如下图所示，强夯置换法又分为整式置换和桩式置换两类。如下图所示，强夯置换法又分为整式置换和桩式置换两类。 a）整式置换）整式置换 b）桩式置换）桩式置换软土地基，提高地基承载力和减少沉降量；

23、软土地基，提高地基承载力和减少沉降量；饱和砂土和粉土，消除液化趋势；饱和砂土和粉土，消除液化趋势；黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高承载力。黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高承载力。实际工程中，对于不同土类强夯的作用不同：实际工程中，对于不同土类强夯的作用不同：实际工程中，对于不同土类强夯的作用不同：实际工程中，对于不同土类强夯的作用不同：15154.3 设计计算设计计算4.3.1 强夯法设计计算强夯法设计计算1）有效加固深度有效加固深度1616表表4.2 强夯的有效加固深度强夯的有效加固深度17172）夯锤和落距）夯锤和落距 （1）单击夯击能）单击夯击能 夯锤重夯锤重M与落距与落距h的乘

24、积。最好锤重和落距都大，单击能量大的乘积。最好锤重和落距都大，单击能量大, 夯击击数少夯击击数少, 夯击遍数也相应减少夯击遍数也相应减少, 加固效果和技术经济较好。加固效果和技术经济较好。 （2）单位夯击能）单位夯击能 场地总夯击能量（即锤重场地总夯击能量（即锤重落距落距总夯击数）除加固面积称为单位夯击能。总夯击数）除加固面积称为单位夯击能。 应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并可通过试验确定。并可通过试验确定。 粗颗粒土粗颗粒土10003000kNm/m2，细颗粒土，细颗粒土15004000kNm/

25、m2。最佳夯击能：最佳夯击能：地基中出现孔隙水压力等于土的自重应力时的夯击能量。地基中出现孔隙水压力等于土的自重应力时的夯击能量。1、粘性土最佳夯击能的确定办法：根据孔隙水压力、粘性土最佳夯击能的确定办法：根据孔隙水压力 的叠加值进行确定的叠加值进行确定2、砂性土最佳夯击能的确定方法：孔隙水压力不能叠加，绘制孔隙水压力、砂性土最佳夯击能的确定方法：孔隙水压力不能叠加，绘制孔隙水压力增量与夯击数的关系曲线确定最佳夯击能。孔隙水压力增量趋于稳定时，即可增量与夯击数的关系曲线确定最佳夯击能。孔隙水压力增量趋于稳定时，即可获得最佳夯击能。获得最佳夯击能。1818（3）夯锤选择）夯锤选择 国内夯锤一般重

26、国内夯锤一般重1025t。夯锤材质最好用铸钢，或用钢板为壳内灌混。夯锤材质最好用铸钢，或用钢板为壳内灌混凝土的锤。凝土的锤。 锥底锤、球底锤的加固效果较好，适用于加固较深层土体；平底锤适用锥底锤、球底锤的加固效果较好，适用于加固较深层土体；平底锤适用于浅层及表层地基加固。于浅层及表层地基加固。 上下贯通的气孔，孔径上下贯通的气孔，孔径250300mm，可减小起吊夯锤时吸力（，可减小起吊夯锤时吸力（夯锤夯锤吸力吸力=3锤重锤重）；又可减少夯锤着地前的瞬时气垫的上托力。）；又可减少夯锤着地前的瞬时气垫的上托力。 锤底静压力值锤底静压力值2540kPa。 锤底面积为锤底面积为26m2。 防止偏锤现象

27、，黄土高宽防止偏锤现象，黄土高宽比比1:2.51:2.8。1919夯击时注意事项：夯击时注意事项： （1 1）对于饱和粘性土所需能量不能一次施加，否则引起土体流动，）对于饱和粘性土所需能量不能一次施加，否则引起土体流动，强度降低，难以恢复。强度降低，难以恢复。 （2 2）夯击时分几遍施加。）夯击时分几遍施加。对夯锤的制作要求：对夯锤的制作要求： （1 1）锤重：）锤重：101025t25t，目前最大为，目前最大为40t40t； （2 2）形状：圆形和方形，带气孔或封闭式；）形状：圆形和方形，带气孔或封闭式； （3 3）锤的底面积：不能太小；对于砂性土和碎石土一般为：）锤的底面积：不能太小；对于

28、砂性土和碎石土一般为：2 24 4平米；一般第四纪粘性土平米；一般第四纪粘性土3 34 4平米；淤泥质粘土平米；淤泥质粘土4 46 6平米；黄土平米；黄土4.54.55.55.5平平米。米。2020 国内通常采用的落距是国内通常采用的落距是825m。对相同的夯击能量，常选用大落距的。对相同的夯击能量，常选用大落距的施工方案，这是因为增大落距可获得较大的接地速度，能将大部分的能量施工方案，这是因为增大落距可获得较大的接地速度，能将大部分的能量有效地传到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形有效地传到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形的能量。的能量。（4）落距选

29、择）落距选择（1）夯击点布置）夯击点布置 3）夯击点布置及间距）夯击点布置及间距 等边三角形、等腰三角形或正方形布置。等边三角形、等腰三角形或正方形布置。 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，对一般建筑物，每边超出基础外强夯处理范围应大于建筑物基础范围，对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计处理深度缘宽度宜为设计处理深度1/22/3，并不宜小于，并不宜小于3m。（2）夯击点间距）夯击点间距 细颗粒土细颗粒土，为便于超静孔隙水压力的消散，夯点间距不宜过小。，为便于超静孔隙水压力的消散，夯点间距不宜过小。 第一遍夯击点间距第一遍夯击点间距515m（锤直径（锤直径2.53.5倍）；倍）； 第二遍夯

30、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。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。2121a）13个击点夯一遍分三次完成个击点夯一遍分三次完成 b）9个击点夯一遍分三次完成个击点夯一遍分三次完成 夯点布置及夯击次序夯点布置及夯击次序22224）夯击击数与遍数）夯击击数与遍数 （1）夯击击数确定）夯击击数确定 按现场试夯夯击击数和夯沉量关系曲线确定，同时满足下列条件：按现场试夯夯击击数和夯沉量关系曲线确定，同时满足下列条件： 最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值： 单击夯击能小于单击夯击能小于4000kNm时为时为50m

31、m； 单击夯击能为单击夯击能为40006000kNm时为时为100mm； 单击夯击能大于单击夯击能大于6000kNm时为时为200mm。夯坑周围地面不应发生过大隆起。夯坑周围地面不应发生过大隆起。不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。 夯击点的夯击击数夯击点的夯击击数310击比较合适。击比较合适。（2）夯击遍数确定）夯击遍数确定 一般一般18遍遍，粗颗粒土可少些，细颗粘土（淤泥质土）要求多些。，粗颗粒土可少些，细颗粘土（淤泥质土）要求多些。 视满夯的夯实效果，除了采用视满夯的夯实效果，除了采用2遍满夯外，还可采用轻锤或低落距锤多遍满夯外，还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，以及锤

32、印搭接等措施。次夯击，以及锤印搭接等措施。2323 砂性土：砂性土：13遍遍 粘性土：粘性土：24遍遍 夯击点的夯击数为夯击点的夯击数为310击。击。 最后低能量（最后低能量（1/41/5），）， 24击满夯一遍。击满夯一遍。夯击遍数及夯点布置图夯击遍数及夯点布置图 2424 指两遍夯击之间应有一定的时间间隔。取决于土中超静孔隙水压力的指两遍夯击之间应有一定的时间间隔。取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。消散时间。 砂性土，孔隙水压力消散时间砂性土，孔隙水压力消散时间34分钟，可连续作业；分钟，可连续作业； 饱和粉土和粘性土，一般不少于饱和粉土和粘性土，一般不少于34周。周。 无地下水或地下水

33、在地面以下无地下水或地下水在地面以下5m，含水率较低碎石类土和透水性强的，含水率较低碎石类土和透水性强的砂性土，可取砂性土，可取12天间隔时间，也可夯完一遍后，将土推平，连续夯击。天间隔时间，也可夯完一遍后，将土推平，连续夯击。5）间歇时间）间歇时间 6）垫层铺设）垫层铺设 对场地地下水位对场地地下水位-2m深度以下砂砾石层，无需铺设垫层，可直接强夯；深度以下砂砾石层，无需铺设垫层，可直接强夯； 对地下水位较高的饱和粘土地基，易液化流动的饱和砂土地基，需铺设对地下水位较高的饱和粘土地基，易液化流动的饱和砂土地基，需铺设垫层，砂砾石垫层厚度垫层，砂砾石垫层厚度0.52.0m。25257）现场测试

34、设计）现场测试设计（1）地面及深层变形观测）地面及深层变形观测 地面变形研究的目的是：地面变形研究的目的是： 了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化； 研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量； 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。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。 当夯击一次应及时测量夯击坑及其周围的沉降量、隆起量和挤出量。当夯击一次应及时测量夯击坑及其周围的沉降量、隆起量和挤出量。 （2）孔隙水压力观测）孔隙水压力观测（3）侧向挤压力观测）侧向

35、挤压力观测 （4）振动影响范围观测）振动影响范围观测 26264.3.2 强夯置换法设计计算强夯置换法设计计算 1）处理深度）处理深度 强夯置换法的深度有土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软强夯置换法的深度有土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上。深度不宜超过土层，到达较硬土层上。深度不宜超过7m。强夯置换锤底静接地压力值。强夯置换锤底静接地压力值100200kPa。 2）单击夯击能）单击夯击能 应根据现场试验确定，同时满足下列条件：应根据现场试验确定，同时满足下列条件： 墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长； 累计夯沉量为设计墩长的累计

36、夯沉量为设计墩长的1.52.0倍；倍； 最后两击的平均夯沉量应满足强夯法的规定。最后两击的平均夯沉量应满足强夯法的规定。 较适宜的夯击能：较适宜的夯击能： 夯击能最低值：夯击能最低值： 2727 3）墩体材料）墩体材料 地基处理规范地基处理规范规定墩体材料应采用级配良好的块石、碎石、矿渣、规定墩体材料应采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm颗粒含量不宜超过全重颗粒含量不宜超过全重30。 4）墩位布置）墩位布置 强夯置换法的墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基强夯置换法的墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独

37、立基础或条形基础根据基础形状与宽度布置。础根据基础形状与宽度布置。 墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，满堂布置取夯锤直径墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，满堂布置取夯锤直径23倍。独立基础或条形基础取夯锤直径倍。独立基础或条形基础取夯锤直径1.52.0倍。倍。 墩计算直径可取夯锤直径墩计算直径可取夯锤直径1.11.2倍。倍。 墩顶应铺一层厚度不小于墩顶应铺一层厚度不小于500mm压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于径不宜大于100mm。 5）现场测试设计）现场测试设计 强夯置换法的检测项目除进行强夯置换法的检测项目除进行 现场载荷试验检测承

38、载力和变形模量外，现场载荷试验检测承载力和变形模量外，尚应采用超重型或重型动力触探等方法，检查置换墩着底情况及承载力与密尚应采用超重型或重型动力触探等方法，检查置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化。度随深度的变化。 软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值，可只考虑墩体，不考虑墩间软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值，可只考虑墩体，不考虑墩间土作用，通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑。土作用，通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑。28281）施工前应取得的资料）施工前应取得的资料 场地地层分布、土层的均匀性及承载力；场地地层分布、土层的均匀性及承载力；

39、 土的物理力学性质、地下水类型及埋藏条件；土的物理力学性质、地下水类型及埋藏条件； 场地周边环境以及各种地下管线情况。场地周边环境以及各种地下管线情况。 2）拟定初步施工方案）拟定初步施工方案 确定处理深度和单击夯击能确定处理深度和单击夯击能 选择夯锤与落距选择夯锤与落距 初步确定夯击点间距，布置方式及夯击次数、夯击遍数等；初步确定夯击点间距，布置方式及夯击次数、夯击遍数等； 确定强夯参数，并提出试验方案确定强夯参数，并提出试验方案(试夯试夯)。 4.4 施工技术施工技术4.4.1强夯法施工技术强夯法施工技术2929施工机械施工机械施工机械施工机械 强夯施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起

40、重机或其他专用强夯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强夯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强夯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。设备。设备。设备。 大吨位的履带式起重机；轮胎式起重机；三足架子。大吨位的履带式起重机；轮胎式起重机；三足架子。大吨位的履带式起重机；轮胎式起重机；三足架子。大吨位的履带式起重机；轮胎式起重机；三足架子。3030转动吊钩式转动吊钩式杠杆式杠杆式钳式钳式蟹爪式蟹爪式脱钩装置脱钩装置脱钩装置图脱钩装置图3131定高度索脱原理定高度索脱原理3232 3）施工工艺）施工工艺 (或步骤或步骤)清理并平整施工场地，

41、放线、埋设水准点和各夯点标桩。清理并平整施工场地，放线、埋设水准点和各夯点标桩。铺设垫层，在地表形成硬层，支承起重设备，确保机械通行和施工。铺设垫层，在地表形成硬层，支承起重设备，确保机械通行和施工。 标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。起重机就位，使夯锤对准夯点位置。起重机就位，使夯锤对准夯点位置。测量夯前锤顶标高。测量夯前锤顶标高。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。程；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应

42、及时将坑底整平。重复步骤重复步骤，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点夯击。，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点夯击。重复步骤重复步骤，完成第一遍全部夯点的夯击。，完成第一遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。在规定间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能在规定间隔时间后，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。量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。3333场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影

43、响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度松散性材料，地下水位低于坑底面工降低地下水位或铺填一定厚度松散性材料，地下水位低于坑底面2m。 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，以免因施工而造成损坏。采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。 夯击振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，夯击振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。 按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控按规定起锤高度、锤击

44、数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制施工。制施工。 注意含水量对强夯效果的影响；注意夯锤上部排气孔的畅通。注意含水量对强夯效果的影响；注意夯锤上部排气孔的畅通。4）施工注意事项）施工注意事项3434清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为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的砂的砂 石施工垫层。石施工垫层。标出夯点位置，并测量场地高程。标出夯点位置，并测量场地高程。起重机就位，夯锤置于夯点位置。起重机就位，夯锤置于夯点位置。测量夯前锤顶高程。测量夯前锤顶高程。夯击并逐击记录夯坑深度。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

45、顶平，满足规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，满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点施工。按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点施工。推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，测量夯后场地高程。推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，测量夯后场地高程。铺设垫层，并分层碾压密实。铺设垫层，并分层碾压密实。4.4.2 强夯置换法施工技术强夯置换法施工技术3535施工过程中应有专人负责下列检测工作：施工过程中应有专人负责下列检测工作： 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

46、计要求。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。 在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发 现偏差或漏夯应及时纠正。现偏差或漏夯应及时纠正。 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应应 检查置换深度。检查置换深度。施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。4.4.3 施工监测施工监测36364.5 质量检验质量检验4.5.1 检验方法检验方法强夯处理后的地基竣工验收时，承载

47、力检验应采用原位测试和室内土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。工试验。十字板剪切试验：适用于饱和软粘土。十字板剪切试验：适用于饱和软粘土。轻型动力触探试验：适用贯入深度小于轻型动力触探试验：适用贯入深度小于4m粘性土及素填土（粘性土粘性土及素填土（粘性土与粉土组成）。与粉土组成）。重型动力触探试验：适用于砂土和碎石土。重型动力触探试验：适用于砂土和碎石土。超重型动力触探试验：适用于粒径较大或密实的碎石土。超重型动力触探试验：适用于粒径较大或密实的碎石土。标准贯入试验：适用于粘性土、粉土和砂土。标准贯入试验：适用于粘性土、粉土和砂土。静力触探试验：适用于粘性土、

48、粉土和砂土。静力触探试验：适用于粘性土、粉土和砂土。载荷试验：适用于砂土、碎石土、粉土、粘性土和人工填土。载荷试验：适用于砂土、碎石土、粉土、粘性土和人工填土。旁压试验：分预钻式旁压试验和自钻式旁压试验。预钻式旁压试验旁压试验：分预钻式旁压试验和自钻式旁压试验。预钻式旁压试验适用于坚硬、硬塑和可塑粘性土、粉土、密实和中密砂土、碎石土；自适用于坚硬、硬塑和可塑粘性土、粉土、密实和中密砂土、碎石土；自钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土和饱和软粘土。钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土和饱和软粘土。波速试验：适用于各类土。波速试验：适用于各类土。3737 1）施工过程中的质量监测及夯后地基的质量检

49、验。）施工过程中的质量监测及夯后地基的质量检验。 2）碎石土和砂土地基，其间隔时间可取）碎石土和砂土地基，其间隔时间可取714d；粉土和粘性土地基可；粉土和粘性土地基可取取1428d 。强夯置换地基间隔时间可取。强夯置换地基间隔时间可取28d。 3）测点位置可布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。数量应根据场地）测点位置可布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。复杂程度和建筑物的重要性确定。 简单场地上一般建筑物，每个建筑物地基检验点不应少于简单场地上一般建筑物，每个建筑物地基检验点不应少于3处；复杂场处；复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度不小于

50、设计处理深度。地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度不小于设计处理深度。 4）强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底）强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。其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情况。其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的1，且不应少于，且不应少于3点。点。4.5.2 检验要求检验要求3838 【例例1】 某港口砂土地基上欲修建一堆料场，地基承载力不能满某港口砂土地基上欲修建一堆料场，地基承载力不能满足设计要求。采用强夯法进行地基处理，已知夯锤的重量为足设计要求。采用强夯法进行地基处理

51、，已知夯锤的重量为300KN，夯锤的落距为夯锤的落距为15m，求强夯处理的有效加固深度。并进行单点夯击击，求强夯处理的有效加固深度。并进行单点夯击击数与夯击遍数的确定。数与夯击遍数的确定。解：取修正系数解：取修正系数=0.5，则有效深度，则有效深度H为：为： 砂性土，夯击遍数取砂性土，夯击遍数取2遍；每夯击点的夯击数遍；每夯击点的夯击数6击。最后再以较低能量击。最后再以较低能量（如前几遍能量的（如前几遍能量的1/41/5，击数为，击数为23击）满夯一遍，以加固前几遍之击）满夯一遍，以加固前几遍之间的松土和被振松的表层土。间的松土和被振松的表层土。4.6 工程应用实例工程应用实例3939 【例例

52、2】 某新建工厂场区强夯地基处理工程某新建工厂场区强夯地基处理工程 1）工程概况）工程概况 某新建工厂场区占地约某新建工厂场区占地约2 公顷。其东西两侧为岗丘地形，东侧岗丘公顷。其东西两侧为岗丘地形，东侧岗丘主要分布黄褐色硬塑状粉质粘土，一般高程主要分布黄褐色硬塑状粉质粘土，一般高程2832m，西侧岗丘主要分，西侧岗丘主要分布黄褐色硬塑状粉质粘土及志留系砂质、泥质页岩及砂岩，一般高程布黄褐色硬塑状粉质粘土及志留系砂质、泥质页岩及砂岩，一般高程2728m，中部为一冲沟地形，沟宽，中部为一冲沟地形，沟宽6080m，冲沟北高南低。高程在纺，冲沟北高南低。高程在纺纱车间段由纱车间段由26m降至降至24

53、.3m，沟中有一小水塘，面积约，沟中有一小水塘，面积约800 m2，沟谷中，沟谷中原种植水稻。原种植水稻。 为建厂房而平整场地，建设方用东西二侧岗地上的粘土及志留系页为建厂房而平整场地，建设方用东西二侧岗地上的粘土及志留系页岩、砂岩，填入中部冲沟内。该厂纺纱车间几乎全部坐落于冲沟填土上。岩、砂岩，填入中部冲沟内。该厂纺纱车间几乎全部坐落于冲沟填土上。纺纱车间南北长纺纱车间南北长112m，东西宽，东西宽66m，柱距，柱距9m9.9m，柱荷，柱荷1650kN，主，主车间为单层，现浇屋面。抗震设防烈度车间为单层，现浇屋面。抗震设防烈度7度。度。 填土中粘土及页岩分布极不均匀，冲沟西半部填土为粉质粘土

54、及砂填土中粘土及页岩分布极不均匀，冲沟西半部填土为粉质粘土及砂页岩混合物，冲沟东半部以粉质粘土为主，未经辗压，不经处理无法满页岩混合物，冲沟东半部以粉质粘土为主，未经辗压，不经处理无法满足设计要求。经多种方案对比，决定采用强夯法加固填土地基及其下伏足设计要求。经多种方案对比，决定采用强夯法加固填土地基及其下伏部分天然地基。要求强夯后填土地基承载力部分天然地基。要求强夯后填土地基承载力fk=200kPa，其下伏土层强，其下伏土层强度满足下卧层验算。度满足下卧层验算。4040 2）场地工程地质条件）场地工程地质条件 场地土层自上而下为填土、耕土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、碎石场地土层自上而下为填土

55、、耕土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、碎石夹粘土及砂页岩等。夹粘土及砂页岩等。 填土层结构疏松，块体间架空现象明显，为新近堆填、未经压实的填填土层结构疏松，块体间架空现象明显，为新近堆填、未经压实的填土，填土平均厚度土，填土平均厚度2.8m左右。原地形低于左右。原地形低于28m高程均需堆填至高程均需堆填至28m。 耕土耕土为原始地表土层，以种植水稻为主，土质松软，含水量高，厚度为原始地表土层，以种植水稻为主，土质松软，含水量高，厚度0.5m左右。左右。 表表4.3 该场地土层工程地质参数该场地土层工程地质参数41413）有关强夯设计参数及局部软弱区的处理）有关强夯设计参数及局部软弱区的处理4242

56、4）质量检验与处理效果分析）质量检验与处理效果分析 夯点间距夯点间距3m3m，处理面积，处理面积120m71m，布置夯点，布置夯点940点，每点夯击点，每点夯击数数20击，分两次进行，每次击，分两次进行，每次10击，间隔跳夯。击，间隔跳夯。 场地土层重型场地土层重型N63.5动力触探检测资料统计：为保证强夯效果，满足设动力触探检测资料统计：为保证强夯效果，满足设计要求，采用标准贯入试验动力触探计要求，采用标准贯入试验动力触探N63.5对全部柱基及边墙进行了加固效对全部柱基及边墙进行了加固效果检测。共检测果检测。共检测99个点。对场地土层个点。对场地土层N63.5动探资料，用一次二阶距概率动探资

57、料，用一次二阶距概率法及保证界限法进行统计分析。法及保证界限法进行统计分析。4343表表4.4 强夯前后静力触探结果对比强夯前后静力触探结果对比表表4.5 夯击前后标准贯入击数的变化夯击前后标准贯入击数的变化4444 耕土强度减弱原因，其一是经强夯土体结构强度破坏，由于检测间隔耕土强度减弱原因，其一是经强夯土体结构强度破坏，由于检测间隔时间仅时间仅5天，强度尚未恢复；其二是试夯时单位面积夯击能天，强度尚未恢复；其二是试夯时单位面积夯击能=1333kN.m/m2，夯击能偏小。，夯击能偏小。 通过试夯区夯前、夯后通过试夯区夯前、夯后N10的变化，得出对饱和耕土要提高强夯后的强的变化，得出对饱和耕土

58、要提高强夯后的强度，需要提高单位面积夯击能；延长相邻两次夯击的间隔时间；延长检测度，需要提高单位面积夯击能；延长相邻两次夯击的间隔时间；延长检测的间隔时间，使土的强度得以恢复。的间隔时间，使土的强度得以恢复。 在三个试夯区各布置了一组静荷载试验（荷载板面积在三个试夯区各布置了一组静荷载试验（荷载板面积2500cm2），试），试验的最大加载分别为验的最大加载分别为440kPa、480kPa 、500kPa ，试验表明，土体均未，试验表明，土体均未被破坏，三个试验点试验深度分别为被破坏，三个试验点试验深度分别为30cm、45cm、60cm。强夯加固后地。强夯加固后地基土承载力标准值分别为基土承载力

59、标准值分别为220kPa、2250kPa、240kPa，满足设计要求。，满足设计要求。表表4.6 试夯区夯前夯后试夯区夯前夯后N10变化变化4545 由于填土随意倾填，架空现象明显，本工程强夯消除了块体架空现象，由于填土随意倾填，架空现象明显，本工程强夯消除了块体架空现象，减少了孔隙比，并将填土夯入耕土内置换部分软土，在施工过程中夯坑边减少了孔隙比，并将填土夯入耕土内置换部分软土，在施工过程中夯坑边无隆起现象。无隆起现象。 经计算，整个加固场地所有的夯坑体积之和为经计算，整个加固场地所有的夯坑体积之和为4608m3，将其除以该场，将其除以该场地占地面积，则该场地平均下沉量为地占地面积，则该场地

60、平均下沉量为0.545m。 土体的竖向变形主要发生在土体的竖向变形主要发生在1.6倍夯锤直径的范围内，本工程则为倍夯锤直径的范围内，本工程则为3.2m。强夯后单位厚度沉降量为强夯后单位厚度沉降量为0.17。若假设强夯前填土处于松散状态，孔隙比。若假设强夯前填土处于松散状态，孔隙比为为0.91，则强夯后夯实土的孔隙比为，则强夯后夯实土的孔隙比为0.586，说明夯实后的土可作为建筑物，说明夯实后的土可作为建筑物的良好地基。的良好地基。 本工程若用钻孔灌注桩处理，施工单位报价本工程若用钻孔灌注桩处理，施工单位报价120万元，且遇大块石施工，万元，且遇大块石施工，难度较大。强夯处理，造价难度较大。强夯处理，造价40万元，且工期缩短了一半。因此，采用强夯万元，且工期缩短了一半。因此，采用强夯法设计方案经济效益显著。法设计方案经济效益显著。表表4.7 三个静载试验区的试验结果三个静载试验区的试验结果