3强夯法

第九章强夯法1.强夯法按现行规范（JGJ79-2002）强夯法可定义为两种：强夯法和强夯置换法强夯法反复将夯锤提到一定高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。此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。将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。此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。2.强夯置换法第一节强夯加固机理静力固结理论和动力固结理论模型比较强夯法加固机理1.动力固结2.动力夯实3.动力置换1.饱和土的压缩性2.局部液化3.渗透性变化4.触变恢复（时间效应）5.土强度的增长过程机理一、动力固结土中存在一些微小气泡，强夯时，气体压缩，孔隙水压力增大，随后气体膨胀，孔隙水排出，液相、气相体积减小。这种现象使饱和土具有压缩性。强夯时，含气孔隙水不能立即消散而具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，可由动力固结模型的摩擦活塞来模拟。(一)饱和土的压缩性(二)局部液化强夯时，土体被压缩，夯击能越大，沉降越大，孔隙水压力也不断增加，当孔隙水压力达到上覆土压力时，土体产生液化，土中吸着水变位自由水，土的强度降低到最小。表明土体压缩模量是可变的。(三)渗透性变化ai：临界液化度当液化度超过ai时，渗透系数剧增，夯坑周围出现冒气冒水现。在强夯冲击能量作用下，土中超孔隙水压力大于土颗粒间的侧向压力是，土颗粒间会出现裂隙并形成树枝状排水通道，使土的渗透性变好，孔隙水顺利排出。(四)触变恢复地基土强度增长与孔隙水压力有关。液化度为100％时，土的强度为零；随着孔隙水的消散，土的强度逐渐增长，即存在一个触变恢复阶段。土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐渐恢复，强度逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也称为时效。地基土强度增长规律与土体中孔隙水压力的状态有关。在第(3)阶段为土的液化阶段时，土的强度降到零；而孔隙水压力消散阶段即为土的强度增长阶段；第(4)阶段为土的触变恢复阶段。(五)土强度的增长过程机理夯锤夯击底面的冲击能量是以振动波的形式在地基中传播，纵波石土体受拉、压作用，使孔隙水压力增加，导致土骨架解体；横波使解体的土颗粒处于更密实的状态。土体在冲击能量作用下，被挤密压实，强度提高，压缩性降低。二、动力夯实三、动力置换动力置换是指在冲击能量作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实的砂、石层或柱。其有三种形式：⑴动力置换砂柱；⑵动力置换碎石桩；⑶动力置换挤淤。第二节强夯法设计计算对于不同土类强夯法的作用不同：1.软土地基，提高地基承载力和减少沉降量；2.饱和砂土和粉土，消除液化趋势；3.黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高承载力。一、强夯参数选择(一)有效加固深度(二)夯击能(三)夯击点布置及间距(四)夯击遍数(五)间歇时间强夯法的有效加固深度是指起夯面以下，经强夯加固后，土的物理力学指标已达到或超过设计值的深度。有效固结深度可按修正的Menard公式估算：10··hMH(一)有效加固深度1.单击夯击能单击夯击能是指夯击锤M和落距h的乘积。单击夯击能越大，加固效果越好。应根据加固土层的厚度、土质情况和施工条件确定。2.单位夯击能整个加固场地的总夯击能除以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并通过试夯确定。(二)夯击能包括：单击夯击能、单位夯击能和最佳夯击能。⑴最佳夯击能：由动力固结理论，使地基中产生的孔隙水压力达到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。⑵最佳夯击次数：当单击夯击能一定时，与最佳夯击能相对应的夯击次数称为最佳夯击数。3.最佳夯击能（最佳夯击次数）①由孔隙水压力确定a.对于粘性土地基，可根据有效影响深度孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。b.对砂性土地基，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系曲线来确定最佳夯击次数。⑶最佳夯击能(最佳夯击次数)的确定a.确定原则：夯坑的压缩量最大，而夯坑的隆起最小。b.确定方法：当△S－N趋向趋于稳定，接近常数，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为最佳夯击次数。②由夯沉量与夯击次数关系曲线确定Ⅰ.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；Ⅱ.夯坑周围底面不应发生过大的隆起；Ⅲ.不因夯坑过深而发生起锤困难。1.夯击点布置夯击点平面位置可根据建筑结构类型进行布置。⑴基础面积较大建筑物，按等边三角形或正方形布置。⑵办公楼、住宅楼，可按承重墙位置布置夯点，取等腰三角形布置。⑶工业厂房可按柱网布置夯击点。(三)夯击点布置及间距夯击点间距一般根据地基土的性质和加固深度确定。第一遍一般可取5～9m，对于处理深度较深或单击夯击能较大的工程，夯击点间距应适当增大。3.夯击点布置范围由于基础应力扩散作用，夯击点范围应大于建筑物基础范围。对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计加固深度的1/2～1/3，并不小于3m。2.夯击点间距1.夯击遍数：是指将整个强夯场地中同一编号的夯击点，夯完后算作一遍。2.夯击遍数的确定砂性土：1～3遍；粘性土：2～4遍(五)间歇时间间歇时间是指两遍夯击之间的时间间隔。间歇时间取决于土中孔隙水压力的消散时间，对砂性土，孔隙水压力的消散时间为3～4分钟，可连续作业；对于饱和粉土和粘性土，一般不少于3～4周。(四)夯击遍数(一)施工前应取得的资料；(二)拟定初步施工方案；(三)试夯二、施工方案的制定⑴场地地层分布、土层的均匀性及承载力；⑵土的物理力学性质、地下水类型及埋藏条件；⑶场地周边环境以及各种地下管线情况。(二)拟定初步施工方案⑴确定处理深度和单击夯击能⑵选择夯锤与落距⑶初步确定夯击点间距，布置方式及夯击次数、夯击遍数等；⑷确定强夯参数，并提出试验方案。(三)试夯(一)施工前应取得的资料⑴场地地层分布、土层的均匀性及承载力；⑵土的物理力学性质、地下水类型及埋藏条件；⑶场地周边环境以及各种地下管线情况。(二)拟定初步施工方案⑴确定处理深度和单击夯击能⑵选择夯锤与落距①锤重与落距对于某一单击夯击能，夯锤在接触土体瞬间冲量的大小是影响土体压缩变形的关键因素，冲量越大，加固效果越好。夯锤着地时的冲量gMEF/··2①锤重与落距对于某一单击夯击能，夯锤在接触土体瞬间冲量的大小是影响土体压缩变形的关键因素，冲量越大，加固效果越好。夯锤越重，冲量越大，加固效果越好。夯锤材料可采用铸钢，或钢板壳内填混凝土。一般锥底锤、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。夯锤的底面积对加固效果的影响：当锤底面积过小时，静压力就大，夯锤对地基土的作用以冲切力为主；过大时，静压力太小，达不到加固效果。②夯锤的选择第三节强夯法施工一、施工设备起重力大小：起吊高度：21·MMKQ21hhhH(一)起重机主要设备包括：夯锤、起重机和脱钩装置。主要有：转动吊钩式、杠杆式、钳式、蟹爪式。(二)脱钩装置定高度索脱原理⑴平整场地，放线、埋设水准点和各夯点标桩；⑵标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；⑶起重机就位，并使夯锤对准夯点；⑷测量夯前锤顶高程；⑸起吊夯锤到预定高度，脱钩；⑹重复⑸，按设计规定完成夯击次数；⑺重复⑶～⑹完成第一遍全部夯点的夯击；⑻推平夯坑，并测量场地标高；⑼按设计完成全部夯击遍数，测量夯后场地标高。二、施工工艺⑴为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取防振措施；⑵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制；⑶注意含水量对强夯效果的影响；⑷注意夯锤上部排气孔的畅通；⑸注意施工安全，防止石块伤人；⑹雨季施工注意排水。三、施工要点1.重锤夯实法和强夯法有什么不同？2.试述强夯法的加固机理？3.简述CFG桩复合地基的加固机理及其褥垫层作用？4.砂桩与排水固结法中的砂井的作用有何不同？作业题2