强夯法地基处理设计

强夯法地基处理设计目前，强夯法地基处理设计包括强夯法设计和强夯置换法设计，在进行具体方法设计前，应综合考虑场地地层条件和软弱层情况、上部荷载大小、对承载力和变形的要求、是一次处理到位还是预处理后还需做桩基等，选择合适的施工工艺。1强夯法设计总体思路强夯法地基处理可以有效消除沉降、提高地基承载力和均匀性、减小工后使用变形。因此强夯设计前应首先确定地基处理主要目的、用途，再结合各方面综合要求确定采用强夯还是强夯置换法后，根据具体工程地质条件和加固深度选择合适的锤型、能级、夯点间距、夯击遍数和技术间歇时间。2具体设计参数强夯地基处理的设计主要从夯锤与施工机具选用、主夯能级确定、夯点间距及界面布置、夯击遍数、有效加固深度、收锤标准、间歇时间和处理范围8个方面进行优化设计，下面分别进行讨论。2.1夯锤与施工机具选择一般常用夯锤直径在2.2～2.6ｍ，锤重10～50t，锤底平整，不得为锁底形，锤身为柱形，不得使用梨形夯锤。异形锤一般直径为1.1～1.3ｍ，锤底平整，锤身圆柱形，锤重15～45t。夯锤选择应满足方便运输、施工效率高、行动灵活等要求。2.2主夯能级与有效加固深度的确定强夯能级的选用与需要的有效加固深度有密切关系，在选用时带有经验性。有效加固深度是地基经强夯加固后各项指标满足设计要求、加固效果显著的深度。目前强夯有效加固深度根据l.menard公式进行估算：式中：h—有效加固深度（m）；m—夯锤重（t）；h—落距（m）。对于夯锤要求，规范规定采用质量为10～40t，底面形式宜采用圆形或多边形，锤底静接地压力值应可取25～40kpa，对于细颗粒土，锤底静接地压应力值宜取较小值。锤的底面宜成对设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径取250～300mm。目前工程中用到的强夯锤重最大达到50t，接地压应力100kpa。经过几十年的应用和发展，许多学者根据现场试验和工程实践，提出了采用l.menard公式的修正形式：式中：h—有效加固深度（m）；m—夯锤重（t）；h—落距（m）；α—小于1的修正系数。从目前已见文献来看，修正系数大部分在0.3～0.8。也有学者提出了经验公式和统计公式法来计算强夯能级与有效加固深度的对应关系。全国规范和地方规范大多采用强夯能级与对应深度表格法表示强夯能级与有效加固深度关系。如表1为国家规范中强夯法能级与有效加固深度关系。表1jgj79—2002有效加固深度ｍ单击夯击能（kn·m）填土地基原状土地基块石填土素填土碎石土、砂土等粗颗粒土粉土、粘性土等细颗粒土1000—5.0～6.05.0～6.04.0～5.02000—6.0～8.06.0～7.05.0～6.030006.0～8.08.0～10.07.0～8.06.0～7.040008.0～10.010.0～12.08.0～9.07.0～8.0500010.0～11.512.0～13.09.5～10.08.5～9.0600011.5～13.013.0～14.09.5～10.08.5～9.0800013.0～15.014.0～15.010.0～10.59.0～9.52.3收锤标准、夯击击数与遍数根据目前规范规定强夯收锤标准按最后两击平均夯沉量控制：当单击夯击能el4000kn·m时为50mm；当单击夯击能4000kn·m≤el＜6000kn·m时为100mm；当单击夯击能6000kn·m≤el＜8000kn·m时为200mm；当单击夯击能8000kn·m≤el＜12000kn·m时为250mm；当单击夯击能12000kn·m≤el＜16000kn·m时为300mm。夯坑周围不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。总之，各夯击点的夯击数应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则。2.4夯点布置和夯点间距夯点布置是否合理与夯实效果有直接的关系。夯点主要根据基底平面形状进行布置，有时也考虑土性条件和施工工艺：1)对于大面积场地或基础面积较大的建（构）筑物地基，可按正方形插点法或等边三角形或圆形布置。2)对于条形基础可采用点线插档法或等腰三角形布置。3)对于工业厂房按柱网点夯法布置。4)对砂性土和强夯挤淤可采用排夯法布点（夯印彼此搭接200～300mm）。处理范围应大于建筑物基础范围，具体放大范围可根据建筑物类型和重要性等因素决定。对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/3～1/2，且不宜小于3m。夯点间距（行距）的确定，一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定。第１遍夯点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第2遍夯击点位于第1遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距宜适当减小。对于处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第１遍夯击点间距宜适当增大。2.5间歇时间各遍间歇时间取决于加固土层中超静孔隙水压力消散所需的时间。对砂性土，孔隙水压力的峰值出现在单点夯击完成后的瞬间，消散时间只有2～4min，故对于渗透性大的砂性土，两遍夯间的间歇时间很短，可连续夯击。对有效加固深度在地下水位以上时，对于含水量小于塑限的各种地基土，两遍强夯可连续施工，作者建议间歇2～3d，对含水量大于塑限的各类地基土应通过强夯试验孔压监测确定合理的间歇时间。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应叠加，其超孔隙水压力的消散时间一般为3～4周，故对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于3～4周。2.6加固范围的确定加固范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。在很多工程中，考虑到振动影响时，加固范围大多外扩不小于6m。3强夯施工影响因素分析3.1地层土含水量现行规范规定，当场地表层土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使得地下水位低于坑底面以下2m。地层含水量对强夯影响很大，主要表现在强夯夯击次数增大，夯坑加深，收锤困难，施工效率低，强夯效果差，甚至经过检测夯后地层比夯前差。在这种情况下，可采用人工降排水，将地下水位降低至可能夯坑深度以下，再进行强夯施工。3.2新近填土对施工的影响由于新土回填到地基处理时间较短，当回填料较差、水位较高时，强夯施工就会出现锤击数较多，甚至在30～50击，且中间要不断回填土方，否则将无法继续施工。在这种情况下，可先采用低能级普夯一遍，然后再按相应能级进行强夯，这样不但可以加快施工速度，而且对提高施工效率有明显作用。4结语1)根据大量工程经验，提出了系统定性的强夯地基设计计算思路框架。2)提出了8000kn·m以上能级的有效加固深度与夯间间距、收锤标准建议，并列表参考。参考文献：1、《建筑地基处理技术规范》（jgj79-2002）注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。