探析強夯置換法在地基加固處理中的應用

摘要：強夯法在世界范圍內都是公認的加強地基強度和土體穩定性最好的方法，其基本運用原理就是利用重錘勢能和動能在轉化過程當中傳遞的巨大能量來對土體進行直接或間接的處理，最終都是希望得到穩定土體加強土體穩固性的目的。本文主要對強夯法在地基加固中的應用進行了分析探討。

關鍵詞：強夯法；地基加固；加固機理；施工工藝

1.強夯置換法 的概述

強夯置換法作為一種地基加固的方法，它也可以稱為動力固結法。強夯置換法的工作原理主要是使用起吊設備，把10-25的重錘提高到10-25米的高度，讓它自由下落，憑借產生的夯擊能、沖擊波，對土層做夯實的處理。它所起到的作用包括以下幾個方面：第一，增加地基土的強度；第二，增加密實度；第三，把土的壓縮性降低；第四，增加砂土的抗液化條件；第五，把地基的加固深度增加到6-8米；第六，減輕濕陷性。夯擊能還可以增加土層的均勻度，防止差異沉降的現象。強夯置換法施工簡單、施工速度快、工期短、節約資金等優勢，可節約資金20%以上，同時，充分利用該段石方爆破產出的炮渣石，可使置換材料的運距縮短、減少外運棄渣、減少占地，經濟和社會效益顯著。

2.強夯置換法在地基加固處理

2.1動力密實

建筑工程施工中強夯法的動力密實是指建筑基礎土層結構在重錘的強大作用下發生壓縮變形從而使得土層結構更加的緊固密實，這樣一個動力密實的過程實際上包含三個具體的變化過程：在第一個變化階段內，重錘下落對基礎土層發生作用使得土粒的接觸點發生具有恢復性的彈性變形和無恢復性的塑性變形，此時土層有密集的趨勢，且土粒之間的基礎面積顯著增大，并同時進入下一個階段；在第二個變化階段內，地基土層結構內的變化受體變為土粒本身，一些片狀的土粒在強大的外力作用下發生形體變化或者是位移變化；第三個階段就是上述兩個階段共同形成的土粒相對運動，從而達到基土密實的目的。

2.2動力固結

事實上，動力固結是強夯法所有機理當中最早被認可和接受的，其運用原理主要基于對地基土層當中細小微粒的處理，因此在應用過程當中也具備其自身的獨特作用，到目前為止，已經相當全面和廣泛地應用到各個工程實踐當中去。其基本程序包含四個具體的步驟：

2.2.1飽和土層發生壓縮變化，飽和土層內的細小微粒通常滲透性都比較差，因此利用強夯法對其處理。在重錘瞬時外力作用下，微粒間的孔隙水是不能夠得到迅速排除的，但是由于動力固結利用的都是土層中有機物的分解，因此孔隙水的排除實際上是通過土層內有機物分解生成的氣泡破裂時形成的土層裂紋來進行，同樣能夠達到土層密實的目的和效果；

2.2.2則是土層地基內發生局部液化，上一過程進行到一定程度之后，孔隙水壓力和覆蓋壓力之間會達到平衡，此時局部液化開始發生，并隨著夯實時間的加長逐漸達到最佳狀態，此環節需要注意的就是這樣一種變化過程始終只在局部范圍內發生；

2.2.3土層內顆粒的滲透性開始發生局部變化，此時地基土層當中的孔隙水基本上已經順利排除，空隙裂縫也會在孔隙水排除以后自行閉合，從而逐步恢復到最初的狀態

2.2.4恢復的過程，地基土層的抗壓性和變形模量都在不斷增大，新的吸附水層基本上是在此環節內實現固定。

2.3動力置換

動力置換在實際的工程運用過程當中又可以根據其作用部位的不同進行更進一步的劃分，包括整式置換和樁式置換兩種，下文就這樣兩種動力置換過程進行簡要的說明和分析：所謂整式置換，其實就相當于更換了整個基土層，在具體實施過程當中，則是利用強夯過程的巨大沖擊力和能量來將碎石等壓入到地基土層當中去，使得碎石這樣一些強度更高、穩定性更大的材料來替代原有的淤泥土質，從而實現加固地基和保證穩定性的目的。樁式置換過程當中同樣需要將碎石等穩定性更高的材料通過強夯過程壓入到土體當中去，但是和整式置換不同的是，樁式置換當中還需要將一些石樁打入到土體當中去，其目的是更進一步的加強土體穩定性，這樣就在地基土體當中形成完整的碎石樁和碎石墩。

3.強夯置換法在地基加固處理技術

強夯施工場地要平整并具有一定的強度，能承受夯擊機械的荷載，夯擊施工前要清除場地內的所有障礙物及地下管線，如果對鄰近建筑有影響的要設置隔離防震溝。

3.1對于樁式強夯置換施工中材料選取，應當滿足樁體可以通過依靠自身骨料的內摩擦角和樁間土的例限來維持樁身的平衡。因此，所選取的材料首先應當要求具有較高的抗剪性能，適宜選取級配良好的石渣等粗顆粒骨料。同時，為了能有效地確保樁體的整體性、密實性以及透水性，充填材料的最大粒徑適宜小于1/5的夯錘底面直徑，而且要求材料中的含泥量應當小于10%。

3.2采取樁式強夯置換施工過程中，對于強夯置換深度的大小與強夯置換的夯擊能量和夯錘的底面積應當密切相關。工程中，對于單擊夯擊能量越大，則強夯產生的有效影響加固深度也越深，強夯擠密區域也越大，夯坑深度相應也較深。而且，在一定強夯范圍內，通過提高單點夯擊能，則能有效地提高置換加固的效果。

從工程試驗效果也表明，對于該方法中夯擊能越大，置換深度越深；在單擊夯擊能與置換次數相同的情況下，強夯置換深度與第一次置換夯坑的深度成正比，即要獲取較深的置換深度，應加大第一退夯擊的總夯擊能，以獲得較深的夯坑深度。另外，隨著強夯置換次數的不斷增多，散體材料樁的樁徑和置換深度及強夯擠密區都增大，但置換深度和強夯擠密區的增大較樁徑的變化更顯著。顯然通過增加置換次數，同有效地改善軟土地基承載性狀，同時減小沉降變形。從工程實踐經驗情況來表明，對于一般工程中可采用3—5遍的置換次數，對于地基承載力要求高，或者置換深度要求較深時，則應當采取較大的置換遏數。

3.3在夯擊能量和地質條件一定的情況下，夯坑夯擊深度同單位底面積的夯擊能量與單位面積錘底靜壓力密切相關，也即與夯錘底面積有關。夯錘底面積越小，對地基的楔入效果和貴人力就越大，夯擊后獲得的置換深度就越深。因此，強夯置換與普通強夯相比，宜采用錘底面積較小的夯錘，一膠夯錘底面直徑宜控制在2m以內。

3.4樁式強夯置換法可采取三角形或者長方形來布置夯點，對于夯點間距可根據置換土體的性質以及上部結構的形式而再進一步確定。從工程實踐效果來看，夯點距離一般取1.5-2.0倍的夯錘底面直徑，對于土質較差、要求置換深度較深及承載力要求較深時，則夯點間距適當加密。對于一般堆場，水池、倉庫、儲罐等地基，夯點間距可適當加大些。為了有效地防止夯擊時吸錘現象，強夯時擊穿事故、防止夯坑內涌進淤泥或水，強夯置換前宜在軟土表明鋪設2m以上的碎石墊層，同時也利于強夯機械在軟土表上的行走。

4.結語

在進行地基處理時，要根據地基的類型，結合工程場地周圍的環境，選擇適當的加固方法。強夯法具有加固效果佳、施工簡便、施工成本低等優點，所以被廣泛用于各種建筑地基處理中，有效的減少了地基的壓縮性，提高地基的強度，滿足建筑工程地基承載力要求，保證建筑工程建設正常進行。

參考文獻：

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