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1、XX科技大学土建学院岩土所主主要要 内内 容容1 1 1 1 加固机理加固机理2 2设计计算设计计算 3 3 施工方法施工方法 4 4 质量检验质量检验6 发展趋势发展趋势5 工程实例工程实例 强夯是法国强夯是法国MenardMenard技术公司于技术公司于19691969年首创的一年首创的一种地基加固方法，我国于种地基加固方法，我国于19781978年首次由交通部一航年首次由交通部一航局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了强夯法试验研究。它通过一般强夯法试验研究。它通过一般8 830t30t的重锤的重锤(最重可最重可达达200t)200t)和
2、和8 820m20m的落距的落距(最高可达最高可达40m)40m)，对地基土，对地基土施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的施加很大的冲击能，提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件等。压缩性、改善砂土的抗液化条件等。概述概述 等等等等 强夯法适用土层强夯法适用土层碎石土碎石土砂土砂土 低饱和低饱和度的粉度的粉土与粘土与粘性土性土湿陷性湿陷性黄土黄土 杂、素杂、素填土填土 对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法概述概述建筑地基处建筑地基处理技术规范理技术规范(JGJ79-2002)(JGJ79
3、-2002)规定规定 概述概述 强夯法适用于处理碎石强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯填土和杂填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计的工程。强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。适用性和处理效果。概述概述 以以处处理理饱饱和和软软土土为为目目的的低低能能级级强强夯夯技术；技术；三个三个研究研究方向方向 强强
4、夯夯与与其其他他地地基基处处理理技技术术优优势势互互补补，发展成为组合式地基处理技术。发展成为组合式地基处理技术。以以处处理理高高填填土土和和深深厚厚湿湿陷陷性性黄黄土土，以以及及消消除除湿湿陷陷为为目目的的的的高高能能级级强强夯夯技术；技术；设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 夯夯锤锤地面地面挤压挤压土体土体隆起隆起夯击能夯击能冲击力冲击力冲击波冲击波冲切上部冲切上部土体土体结构破坏结构破坏形成夯坑形成夯坑挤压周围挤压周围土体土体1 加固机理1 加固机理对非饱和土地基压密过程基本上同实验室中的击实实验相同，挤密振密效果明显。
5、对饱和无粘性土地基土体可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相同。对饱和粘性土地基产生超孔压，并且逐渐消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。三三种种加加固固机机理理 动力动力密实密实加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小土孔隙，提高强度 超孔隙水压力消散，土体固结 分为整式置换和桩式置换 加密、碎石墩置换、排水的组合 处理细颗粒饱和土 局部产生裂缝，增加排水通道 1 加固机理动力动力固结固结动力动力置换置换动动力力密密实实 冲击型动力荷载，使土体冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程
6、，就是非饱和土的夯实过程，就是土中的气相被挤出的过程，土中的气相被挤出的过程，其变形主要是由于土颗粒的其变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。相对位移引起。1 加固机理 实际工程表明，在冲击动实际工程表明，在冲击动能作用下，地面会立即产生能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达夯坑深度可达0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密硬夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高壳层，承载力可比夯前提高23倍。倍。非饱和土在中等夯击能量非饱和土在中等夯击能量10002000kNm的作用下，的作用下，主要是产生冲切变形，在加主要是产生冲切变形，在加固深度范围
7、内气相体积大大固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少减少，最大可减少60%。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。1 加固机理 在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.61.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高23倍。夯夯坑坑动力密实的应用范围动力密实的应用范围XXXXXX输变电工程XX站土石方强夯施工动力密实的应用动力密实的应用1 加固机理静力固结理论与动力固结理论的模型比较静力固结理论与动力固结理论的模型比较a)a)静力固结理论模型静力固结理论模型 b)b)动力固结理论模型动力固
8、结理论模型静力固结理论(图a)动力固结理论(图b)不可压缩的液体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的弹簧刚度是常数活塞无摩阻力含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的弹簧刚度为变数活塞有摩阻力XX8号码头强夯工程桩式置换桩式置换动力置换 (Railway track,Malaysia)整式置换动力置换 ALEXANDRIA CITY CENTER(Shopping center-Egypt)桩式置换动力置换的应用范围设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 2 设计计算夯锤和落距夯锤和落距选选择择合合
9、适适的的夯夯锤锤和和落落距距圆形和方形圆形和方形气孔式和封闭式气孔式和封闭式 选择夯锤选择夯锤 锤重锤重 确定落距确定落距 根据单点根据单点夯击能量夯击能量 较适合的夯击能较适合的夯击能 夯击能最低值夯击能最低值 介于介于底面积按土底面积按土的性质确定的性质确定 2 设计计算夯击点的布置夯击点的布置夯击点的间距夯击点的间距确定原则：一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。1.强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。2.对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，
10、第一遍夯击点间距宜适当增大。3.强夯置换墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的23倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.52.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.11.2倍。3.4 夯击点布置及间距夯击点布置及间距 等边三角形或正方形布置夯击点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。夯距通常为515m 2 设计计算夯击点的布置夯击点的布置Thermal K-12 Educational Park,Coachella Valley California(US)美国加州某工程夯点布置（正方形）Abu Dhabi Corniche(United Arab Emirates)
11、(United Arab Emirates)2 设计计算夯击击数和遍数夯击击数和遍数夯夯击击击击数数强夯夯点的强夯夯点的夯击击数夯击击数按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定 还要满足还要满足 1.最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯击能量小于4000kN*m时为50mm；夯击能为40006000kN*m时为100mm；夯击能大于6000kNm时为200mm;2.夯坑周围地面不应发生过大隆起;3.不因夯坑过深而发生起锤困难。2 设计计算夯击击数和遍数夯击击数和遍数夯夯击击遍遍数数 夯击遍数应根据地基土的性质夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯确定，可采用点夯2 23 3遍，对
12、于渗遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量遍数可适当增加。最后再以低能量满夯满夯2 2遍，满夯还可采用轻锤或低落遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。距锤多次夯击，锤印搭接。2 设计计算现场测试设计现场测试设计地面地面及及深层深层变形变形目的：目的：1.1.了解地表隆起的影响范围及垫层的密实了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；度变化；2.2.研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；单点最佳夯击能量；3.3.确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用确定场地平均沉降和搭夯的沉降量
13、，用以研究强夯的加固效果。以研究强夯的加固效果。手段：手段：地面沉降观测、深层沉降观测和水平地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。位移观测。2 设计计算现场测试设计现场测试设计侧向侧向挤挤压力压力 将土压力盒事先埋入土中后，将土压力盒事先埋入土中后，在强夯加固前，各土压力盒沿深度在强夯加固前，各土压力盒沿深度分布的土压力的规律，应与静止土分布的土压力的规律，应与静止土压力相近似。在夯击作用下，可测压力相近似。在夯击作用下，可测试每夯击一次的压力增量沿深度的试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。分布规律。3 施工方法施工步骤施工步骤 6)6)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下将夯锤起吊
14、到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；落后放下吊钩，测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；7)7)重复步骤重复步骤6)6)，按设计规定的夯击次数及控制，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；标准，完成一个夯点的夯击；8)8)换夯点，重复步骤换夯点，重复步骤4)4)7)7)，完成第一遍全部，完成第一遍全部夯点的夯击；夯点的夯击；9)9)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；10)10)在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完在规定的间隔时间后，按上述步骤逐
15、次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。土夯实，并测量夯后场地高程。设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 4 质量检验 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时固质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取间可取7 714d14d；对粉土和粘性土地基可取；对粉土和粘性土地基可取141428d28d。强夯置换地基的间隔时间可取强夯置换地基的间隔时间可取28d28d。
16、强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用采用原位测试和室内土工试验原位测试和室内土工试验；强夯置换后的地基，；强夯置换后的地基，承载力检验除应采用承载力检验除应采用单墩载荷试验检验单墩载荷试验检验外，尚应采外，尚应采用用动力触探等有效手段动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。代替单墩载荷试验。5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 强夯试验强夯试验
17、(一一)试夯目的试夯目的 1 1、通过试夯试验，确定适合本地质条件的强夯施工措、通过试夯试验，确定适合本地质条件的强夯施工措施。施。2 2、总结强夯垫层一次摊铺，进行强夯后表层地基反应、总结强夯垫层一次摊铺，进行强夯后表层地基反应模量检测指标难以达标的主要原因，旨在强调强夯垫层模量检测指标难以达标的主要原因，旨在强调强夯垫层分二次摊铺的技术效果。分二次摊铺的技术效果。3 3、预测技术、经济效果。、预测技术、经济效果。5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 强夯试验强夯试验 (四四)试夯区施工方法及其控制试夯区施工方法及其控制 1 1、试夯、试夯I I、区点夯分两遍
18、完成，隔点不隔行，单区点夯分两遍完成，隔点不隔行，单点击数一次完成，试夯点击数一次完成，试夯区点夯一次完成。满夯分两遍完区点夯一次完成。满夯分两遍完成，先夯间满夯，再普夯。成，先夯间满夯，再普夯。2 2、点夯停夯标准，原则上夯、点夯停夯标准，原则上夯8 8击，夯坑深度不足击，夯坑深度不足1.01.01.2m1.2m时夯时夯1010击，以确保能量，再辅以最后两击平均夯沉量击，以确保能量，再辅以最后两击平均夯沉量不大于不大于5 510 cm10 cm，实际施工中，当试夯区单点击数，实际施工中，当试夯区单点击数4 45 5击，击，夯坑深度夯坑深度1.21.21.3m1.3m，现场均已停夯，此时强夯机
19、严重陷车，现场均已停夯，此时强夯机严重陷车，起锤也相当困难。起锤也相当困难。5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 强夯试验试夯区检测强夯试验试夯区检测 孔孔压压监监测测结结果果 点夯间超孔隙水压力消散大于点夯间超孔隙水压力消散大于7070以上所需的间以上所需的间歇时间一般为歇时间一般为3 34 4周，点夯与满夯间超孔隙水压力周，点夯与满夯间超孔隙水压力消散大于消散大于5050所需的间歇时间为所需的间歇时间为2 2周。周。5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 强夯试验试夯区检测强夯试验试夯区检测 地地面面变变形形监监测测 地面隆起量
20、的计算试夯区平均夯沉量计算地面隆起量的计算试夯区平均夯沉量计算 5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 强夯试验试夯区检测强夯试验试夯区检测 浅表浅表层地层地基的基的模量模量检测检测 试夯试验中，满夯后采用深推、耙松试夯试验中，满夯后采用深推、耙松和晾晒，每间隔一定距离开挖盲沟和明和晾晒，每间隔一定距离开挖盲沟和明排水沟排水，采用反挖夯点填料和夯间排水沟排水，采用反挖夯点填料和夯间涌土，并充分拌合晾晒后推平碾压，表涌土，并充分拌合晾晒后推平碾压，表层指标检测时均能达到设计要求。层指标检测时均能达到设计要求。5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地
21、基强夯处理 大面积强夯施工大面积强夯施工 本次地基处理采用夯填料分二次摊铺，并对强本次地基处理采用夯填料分二次摊铺，并对强夯参数、施工工艺在试夯试验基础上做了相应夯参数、施工工艺在试夯试验基础上做了相应的调整。坚持按分区分段施工特点，采用试夯的调整。坚持按分区分段施工特点，采用试夯降排水方案实施大面积强夯降排水。降排水方案实施大面积强夯降排水。大面积强夯参数选择大面积强夯参数选择 5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 5 5、为使地基反应模量达设计要求，满夯后将表层、为使地基反应模量达设计要求，满夯后将表层202040cm40cm深推、耙松、晾晒后再拌合、碾压、
22、回填，补填深推、耙松、晾晒后再拌合、碾压、回填，补填40 cm40 cm山皮土至道槽设计标高。山皮土至道槽设计标高。6 6、每次铺料前强夯后均要适度碾压，以减少能量损、每次铺料前强夯后均要适度碾压，以减少能量损失。失。7 7、满夯前夯坑积水和地表水要及时抽排，每、满夯前夯坑积水和地表水要及时抽排，每8m8m和和16m16m挖主次盲沟，并和外围排水沟形成排水网络。挖主次盲沟，并和外围排水沟形成排水网络。大面积强夯施工方法及现场控制大面积强夯施工方法及现场控制 5 工程实例XXXX国际机场软土地基强夯处理国际机场软土地基强夯处理 技术经济效果技术经济效果 技技术术效效果果 设计计算设计计算 施工方
23、法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 6 发展趋势 动力排水固结法动力排水固结法 动静结合排水固结法动静结合排水固结法 强夯法的两种新工法强夯法的两种新工法 6 发展趋势 动力排水固结法动力排水固结法 动静结合排水固结法动静结合排水固结法 强夯法的两种新工法强夯法的两种新工法 动力排水动力排水 固结法固结法 1.Smoltczyk1.Smoltczyk认为动力固结法只适认为动力固结法只适于塑性指数于塑性指数Ip10Ip10的土，的土，GambinGambin也也给出类似的结论。软粘土地基动力给出类似的结论。软粘土地基动力固结法失败的原因主要是对软粘土固
24、结法失败的原因主要是对软粘土的特性了解不够，所采用的动力固的特性了解不够，所采用的动力固结法工艺不适合软粘土地基的加固结法工艺不适合软粘土地基的加固；2.2.冯遗兴等人采取了适应软粘土动冯遗兴等人采取了适应软粘土动力固结加固的有效排水系统，采用力固结加固的有效排水系统，采用了适应软粘土地基的了适应软粘土地基的“先轻后重、先轻后重、逐级加能、少击多遍、逐层加固逐级加能、少击多遍、逐层加固”的夯击方式，确立了一整套动力固的夯击方式，确立了一整套动力固结法新工艺。结法新工艺。6 发展趋势动力排水固结法动力排水固结法 主主要要优优点点 (3)(3)巧妙利用动载压缩波在层状土中传播与反射巧妙利用动载压缩
25、波在层状土中传播与反射而使软土产生的拉伸微裂纹，以及在较高孔压梯度而使软土产生的拉伸微裂纹，以及在较高孔压梯度作用下，拉伸微裂纹又贯通成水平排水通道，并与作用下，拉伸微裂纹又贯通成水平排水通道，并与排水板构成横竖交叉的网状排水系统，从而使软土排水板构成横竖交叉的网状排水系统，从而使软土中高压孔隙水经网状排水系统很快排出，大大加速中高压孔隙水经网状排水系统很快排出，大大加速了软土的固结过程；了软土的固结过程；(4)(4)将受到严格控制的强夯动力反复、逐步增强将受到严格控制的强夯动力反复、逐步增强地作用于软土，使软土中的超孔隙水压力维持在较地作用于软土，使软土中的超孔隙水压力维持在较高的、必要的、
26、合理的水平上，既不破坏软土的结高的、必要的、合理的水平上，既不破坏软土的结构，又能加速软土中孔隙水的快速排出，达到快速、构，又能加速软土中孔隙水的快速排出，达到快速、稳步加固软土的目的，这是传统强夯法无法做到的。稳步加固软土的目的，这是传统强夯法无法做到的。自自19891989年以来，新强夯法在我国已成功地完成了年以来，新强夯法在我国已成功地完成了5050余项余项工程，如上海某机场，深圳世界之窗填海区，深圳多座立交桥，工程，如上海某机场，深圳世界之窗填海区，深圳多座立交桥，深圳春风路高架桥，深圳机场达利花园，海南大学图书馆，海深圳春风路高架桥，深圳机场达利花园，海南大学图书馆，海南边防局三亚海警基地，深圳保安中心区罗田路、兴华西路等，南边防局三亚海警基地，深圳保安中心区罗田路、兴华西路等，所有工程均取得上佳的工程效果。所有工程均取得上佳的工程效果。6 发展趋势动力排水固结法动力排水固结法 三项加固前后部分测点地基土物理力学指标比较三项加固前后部分测点地基土物理力学指标比较 国内CPT美国Hogentolger现代数字式多功能CPTU测试系统Chapter33 Design