浅议强夯法在地基中的应用

　　摘要:强夯法能提高地基土的强度、降低其压缩性,目前已在工业民用建筑、公路及铁路路基等地基加固工程中得到成功运用。但至今尚无一套非常成熟的设计计算方法供施工者应用,结合工作实践,探讨和分析强夯法的主要设计参数。

　　关键词:地基处理;强夯法;规定;设计

　　Abstract: the dynamic compaction method can improve the strength of the foundation soil, reduce its compactness, at present has set up a file in the industrial and civil building, highway and railway subgrade foundation reinforcement engineering etc have successfully applied. But so far, there is no a very mature design calculation method for unless the application, and connecting with the work practice, discussion and analysis of the dynamic compaction method of main design parameters.

　　Keywords: foundation treatment; Dynamic compaction method; Regulations; design

　　中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

　　前言:任何建筑物的荷载最终将通过基础传递到地基上。凡是基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称为天然地基。若天然地基很软弱，则事先要经过人工处理，这种地基称之为人工地基。而其处理过程就称为“地基处理”(SOIL TREATMENT)或“地基加固”(SOIL IMPROVEMENT)。地基处理方法主要分为：换土垫层法，深层密实法，排水固结法，化学加固法，加筋法和热学法。强夯法属于地基处理方式中的深层密实法中。

　　1强夯法的由来及特性

　　强夯法处理地基是六十年代末由法国Menard技术公司首先创造的。这种方法是将很重的锤(一般为100-400kN)从高处自由落下落(落距一般为6-40m)给地基以冲击力和振动，从而提高土的强度并降低土的压缩性，改善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，夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法开始时仅用于加固砂土和碎石，经过几十年的发展，它以适用从砾石到粘性土的各种地基土，这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善。

　　强夯法由于在工程实践中具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工工期短、节约材料、施工费用低等优点，在建筑地基处理中得到了广泛的应用。

　　2 加固机理及适用范围

　　对多孔隙、粗颗粒、非饱和土，冲击能使土体中的孔隙减少，土体变得密实，从而提高地基土的强度。非饱和土的夯实过程中，土中的气相(空气)被挤出，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。

　　对细颗粒饱和土，巨大的冲击能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，待孔隙水压力消散后，土体固结，强度得到提高。

　　虽然对强夯的适用范围学术界和工程界的认识并不完全一致，但普遍都认为随土体的渗透性减少，强夯效果将减弱。对饱和度较高的粘性土，一般而言处理效果不显著，其中尤其是用以加固淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差。

　　Smoltczyk在第8届欧洲土力学及基础工程学术会议上的深层加固总报告中指出，强夯法只适用于塑性指数Ip≤10的土。

　　我国“建筑地基处理技术规范”(JGJ79—2002)认为，强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与粘性土等地基若对变形控制不严的在夯坑内回填块石、碎石或其它粗粒材料，并应通过现场试验确定其适用性。

　　强夯法适用于城市广场、堆场、公路、机场、工业与民用建筑、油罐等地基处理面积大的工程，经济技术效果显著。

　　3强夯法加固设计

　　实践证明，用强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程使用要求，正确选用强夯参数，一般通过试验来确定以下强夯参数：

　　3.1有效加固深度：有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。

　　3.2单击夯击能：单击夯击能等于锤重×落距。强夯的单位夯击能量，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，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000kN·M/M2~3000kN·M/M2 ;细颗粒土可取1500kN·M/M2~4000kN·M/M2。

　　3.3最佳夯击能：从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。因此可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。

　　夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，应同时满足下列条件：(1)夯坑周围地面不应发生过大隆起;(2)不因夯坑过深而发生起锤困难;(3)每击夯沉量不能过小，过小无加固作用。夯击次数也可参照夯坑周围土体隆起的情况予以确定，就是当夯坑的竖向压缩量最大，而周围土体的隆起最小时的夯击数。对于饱和细粒土，击数可根据孔隙水压力的增长和消散来决定，当被加固的土层将发生液化时的击数即为该遍击数，以后各遍击数也可按此确定。最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm;不因夯坑过深而发生起锤困难。

　　3.4夯击遍数：夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2遍~3遍;地基土渗透系数低，含水量高，需分3 遍~4遍夯击，反之可分两遍夯击，最后再以低能量“ 搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。

　　3.5间歇时间：所谓间歇时间，是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于3 周~4周;对于渗透性好的地基土可连续夯击。Mendar指出，一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业。

　　3.6夯点布置和夯点间距：夯击点位置可根据建筑物结构类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置夯击点，第一遍夯击点间距可取5m~9m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。为了使夯后地基比较均匀，对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增加，这样布置比较规整，也便于强夯施工。由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，一般为每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3， 并不宜小于3m其具体放大范围，可根据构筑物类型和重要性等因素综合考虑确定。

　　夯点间距可根据所要求加固的地基土性质和要求处理深度而定。当土质差、软土层厚时应适当增大夯点间距，当软土层较薄而又有砂类土夹层或土夹石填土等时，可适当减少夯距。夯距太小，相邻夯点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递。

　　根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件、建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型，在施工现场有代表性的场地选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。待试夯结束一至数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

　　4结语

　　强夯法由于其具有设备简单、施工速度快、适用范围广、节约三材、经济可行、效果显著等优点，经过20多年来的应用与发展，强夯法处理地基受到各国工程界的重视，并得以迅速推广，取得了较大的经济效益和社会效益。

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文章名称： 浅议强夯法在地基中的应用

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