強(qiáng)夯法處理軟土地基的方法

陶昕舉

[摘要]：強(qiáng)夯法是將100～400kN的重錘，最重達(dá)2000kN，以6～40m的落距落下給地基以沖擊和振動(dòng)，從而達(dá)到提高地基強(qiáng)度，降低其壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件等目的。不同的建筑物夯擊點(diǎn)位置不同，對(duì)某些基礎(chǔ)面積較大的建筑物，夯擊點(diǎn)可按等邊三角形或正方形布置。

[關(guān)鍵詞]：強(qiáng)夯法 夯擊點(diǎn)

強(qiáng)夯法是將100～400kN的重錘，最重達(dá)2000kN，以6～40m的落距落下給地基以沖擊和振動(dòng)，從而達(dá)到提高地基強(qiáng)度，降低其壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件等目的。可用于加固各類(lèi)砂性土、粉土、一般粘性土、人工填土，以及大塊碎石類(lèi)土以及建筑、生活垃圾或工業(yè)廢料等組成的雜填土。單層8000kN·m高能級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)12m，多層強(qiáng)夯處理深度可達(dá)24～54m，一般能量強(qiáng)夯處理深度在6-8m。地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，可明顯提高地基承載力、壓縮模量，減少孔隙比，降低壓縮系數(shù)，消除濕陷性，膨脹性，防止振動(dòng)液化。強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)，當(dāng)起吊能力有限時(shí)可輔以龍門(mén)式起落架或其它設(shè)施，加上自動(dòng)脫鉤裝置，施工機(jī)具簡(jiǎn)單。一般的強(qiáng)夯處理是對(duì)原狀土施加能量，無(wú)需添加建筑材料，節(jié)省材料。

1夯擊點(diǎn)布置

不同的建筑物夯擊點(diǎn)位置不同，對(duì)某些基礎(chǔ)面積較大的建筑物，夯擊點(diǎn)可按等邊三角形或正方形布置；對(duì)辦公樓和住宅建筑，夯擊點(diǎn)可根據(jù)承重墻位置采用等腰三角形布點(diǎn)；對(duì)工業(yè)廠(chǎng)房夯擊點(diǎn)可根據(jù)柱網(wǎng)來(lái)布置。強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，對(duì)一般建筑物，每邊超出基礎(chǔ)邊緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。為有效加固深層土，加大土的密實(shí)度，強(qiáng)夯常需分遍夯擊。由于夯點(diǎn)需要一定距離，使夯擊時(shí)夯坑產(chǎn)生沖剪，在夯坑底形成一擠壓加固，為使所產(chǎn)生的擠壓力受周?chē)良s束，側(cè)面不隆起，因此側(cè)面應(yīng)有一定間距的不擾動(dòng)土。不能像重夯采用一夯挨一夯，夯擊時(shí)側(cè)面土為擾動(dòng)土，易隆起，減少錘底的擠密作用。由于夯點(diǎn)間距大，夯點(diǎn)間需增設(shè)夯點(diǎn)以加固未擠密土，故需增加遍數(shù)。對(duì)飽和粗粒土，當(dāng)需要夯坑深度大時(shí)，或積水，或涌土需填粒料，為便于操作而分遍夯擊。對(duì)飽和細(xì)粒土，由于存在單遍飽和夯擊能，每遍夯后需孔壓消散，氣泡回彈，可二次壓密、擠密，因此對(duì)同一夯點(diǎn)需分遍夯擊。在實(shí)際操作中，我們常采用先高能量大間距加固深層，根據(jù)需要對(duì)同一批夯點(diǎn)夯擊，然后再逐個(gè)夯擊另一批夯點(diǎn)。

2夯擊次數(shù)和遍數(shù)的確定

夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線(xiàn)確定，且應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足下列條件：第一，最后兩擊的平均夯沉量：當(dāng)單擊夯擊能較小時(shí)不大于50mm，當(dāng)單夯夯擊能量較大時(shí)不大于100mm～200mm。第二，夯坑周?chē)孛娌话l(fā)生過(guò)大的隆起。第三，不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。當(dāng)需要逐遍加密飽和土或高含水量土以加大土的密實(shí)度，或夯坑要求較深起錘困難需加填料時(shí)，對(duì)每一夯點(diǎn)需分遍夯擊，以使孔隙水壓力消散。各批夯點(diǎn)的遍數(shù)累計(jì)加上滿(mǎn)夯組成總的夯擊遍數(shù)。一般每個(gè)夯點(diǎn)2～3遍。對(duì)軟弱土，每批夯點(diǎn)的第一遍擊數(shù)，常以控制場(chǎng)地隆起、起錘困難設(shè)定擊數(shù)，一般選用5～10擊，而無(wú)需控制夯沉量。夯擊遍數(shù)一般情況下可采用2～3遍，最后一次以低能量滿(mǎn)夯一遍，其目的是將松動(dòng)的表層土夯實(shí)。土體壓縮層越厚，土質(zhì)顆粒越細(xì)，同時(shí)含水量越高，需要的夯擊遍數(shù)越多。

3夯錘

夯錘可用混凝土及鑄鋼制作。混凝土錘重心較高，沖擊后晃動(dòng)大，夯坑易塌土，夯坑開(kāi)口較大，易起錘，易損壞。鑄鋼錘則相反，特別是夯坑較深時(shí)，塌土覆蓋錘頂易造成起錘困難。某些施工單位將錘底制成稍帶凸弧，增加了側(cè)擠使坑壁穩(wěn)定，減小了起錘力及坑壁塌土。夯錘形狀現(xiàn)多用圓錘，夯錘構(gòu)造可用鋼板為外殼，底板加厚，內(nèi)部焊接鋼筋骨架后澆筑混凝土制成，錘底面積一般根據(jù)錘重決定，錘重為100～250kN時(shí)，可取錘底靜壓力25～40kPa，細(xì)粒土，單擊能低，宜取較小值；粗粒土，單擊能高宜取較大值。錘底面積一般為3～7m2，以上適于單擊夯擊能小于8000kJ時(shí)。若夯擊能加大，錘重加大，靜壓力值宜相應(yīng)加大。為減少夯錘下落過(guò)程中的空氣阻力作用，特別是消除當(dāng)夯坑較深而尚需繼續(xù)夯擊時(shí)的氣墊影響，夯錘宜設(shè)4～6個(gè)排氣孔，孔徑宜取下口直徑150～200mm，上口直徑為80～l00mm，過(guò)小易堵孔。夯錘吊環(huán)必須準(zhǔn)確處于重心，確保起吊后錘身平衡。

4起夯面

為使強(qiáng)夯加密土不被挖除，有效利用其加固深度，起夯面可高于基底或低于基底。高于基底是預(yù)留一壓實(shí)高度，使夯實(shí)后表面與基底為同一標(biāo)高。低于基底是當(dāng)要求加固深度加大，能級(jí)達(dá)不到所需加固深度時(shí)，降低起夯面，在滿(mǎn)夯時(shí)再回填至基底以上，使?jié)M夯后與基底標(biāo)高一致，這時(shí)滿(mǎn)夯加固深度加大，需增大滿(mǎn)夯單擊能。

5墊層

對(duì)軟弱飽和土或地下水很淺時(shí)，常需在表面鋪設(shè)砂礫石、碎石墊層，厚0.5～1.5m，墊層材料宜用砂礫石、碎石、礦渣，粒徑宜小于10cm。對(duì)處理土層為飽和砂、軟土?xí)r，夯坑易涌土、涌砂，故墊層填料不宜用砂。墊層厚度不宜過(guò)小，過(guò)小不起作用；也不宜過(guò)厚，過(guò)厚時(shí)能級(jí)低的強(qiáng)夯，在錘底形成大的墊，擴(kuò)散動(dòng)應(yīng)力，減小對(duì)下部軟弱土的加固作用。

需要注意的是，雖然強(qiáng)夯法有很多的優(yōu)點(diǎn)，但并不一定適用于所有情況。目前，在施工過(guò)程中，由于強(qiáng)夯法施工存在的諸多優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)院、建設(shè)單位、施工單位等在大規(guī)模的地基處理時(shí)普遍傾向于采用強(qiáng)夯法施工，但在許多工程中，強(qiáng)夯處理效果不明顯，甚至比不處理時(shí)還差。因此，我們首先必須搞清楚什么地質(zhì)條件適合強(qiáng)夯，使強(qiáng)夯能真正發(fā)揮去作用。

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