强夯法和强夯置换法_ppt.ppt

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1、强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法 概述 强夯是法国强夯是法国MenardMenard技术公司首创的一种地基加技术公司首创的一种地基加固方法，它通过一般固方法，它通过一般8 830t30t的重锤的重锤(最重可达最重可达200t)200t)和和8 820m20m的落距的落距(最高可达最高可达40m)40m)，对地基土施加很，对地基土施加很大的冲击能，一般能量为大的冲击能，一般能量为5005008000kN8000kNm m。在地基。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消度、降低土的压缩性、改善砂

2、土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。u 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土强夯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。与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。u 强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑一流塑的强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑一流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。优点：优点：施工简单施工简单、加固效果好加固效果好、使

3、用经济使用经济。概述概述 加固机理加固机理 强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。土进行动力挤压。u 动力密实动力密实u 动力固结动力固结u 动力置换动力置换 动力密实 采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的中的孔隙减小

4、孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强土体变得密实，从而提高地基土强度度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。对位移引起。加固机理加固机理 动力固结 巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触待

5、超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。变性，强度得到提高。加固机理加固机理 u 饱和土的压缩性饱和土的压缩性u 产生液化产生液化u 渗透性变化渗透性变化u 触变恢复触变恢复MenardMenard根据强夯法的实践，根据强夯法的实践，首次对传统的固结理论提首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱出了不同的看法，认为饱和土是可压缩的新机理。和土是可压缩的新机理。归纳成四点：归纳成四点：夯击一遍的情况 夯击三遍的情况 加固机理加固机理 加固机理加固机理 MenardMenard对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹簧活塞模型，对动力固

6、结的机理作了解释。簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。静力固结理论模型 动力固结理论模型 加固机理加固机理 静力固结和动力固结理论对比静力固结和动力固结理论对比 静力固结理论静力固结理论 动力固结理论动力固结理论 不可压缩的液体不可压缩的液体固结时液体排出所通过的小固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的孔，其孔径是不变的弹簧刚度是常数弹簧刚度是常数活塞无摩阻力活塞无摩阻力 含有少量气泡的可压缩液体含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出所通过的小固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的孔，其孔径是变化的弹簧刚度为变数弹簧刚度为变数活塞有摩阻力活塞有摩阻力 动力置换加固机理加固机理 整式置

7、换整式置换桩式置换桩式置换采用强夯将碎石整体挤入淤采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换泥中，其作用机理类似于换土垫层土垫层 通过强夯将碎石填筑土体中通过强夯将碎石填筑土体中，其作用机理类似于振冲法，其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩等形成的碎石桩 设计计算设计计算 1.1.有效加固深度有效加固深度一般可按下列公式估算有效加固深度：一般可按下列公式估算有效加固深度：有效加固深度有效加固深度(m)(m)；夯锤重夯锤重(t)(t)；落距落距(m)(m)；系数，须根据所处理地基土的性质而定，系数，须根据所处理地基土的性质而定，对软土可取对软土可取0.50.5，对黄土可取，对黄土可取0.3

8、40.340.50.5。设计计算设计计算 强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少经验或试验资料时，在缺少经验或试验资料时，建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)(JGJ79-2002)建议可按下表预估。建议可按下表预估。单击夯击能单击夯击能(kNmkNm)碎石土、砂土等碎石土、砂土等粗颗粒土粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性粉土、粘性土、湿陷性黄土等细颗粒土黄土等细颗粒土1000100020002000300030004000400050005000600060008000 8000 5.05.06.06.0

9、6.06.07.07.07.07.08.08.08.08.09.09.09.09.09.59.59.59.510.010.010.010.010.5 10.5 4.04.05.05.05.05.06.06.06.06.07.07.07.07.08.08.08.08.08.58.58.58.59.09.09.09.09.5 9.5 注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起 2.2.夯锤和落距夯锤和落距设计计算设计计算 单击夯击能单击夯击能=M*h=M*h总夯击能总夯击能=N*M*h=N*M*h单位夯击能单位夯击能=N*M*h/A=N*M*h/A 强夯和

10、强夯置换的单位夯击能应根据地基强夯和强夯置换的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，并可通过试验确定。度等综合考虑，并可通过试验确定。强夯置换单击夯击能在强夯置换单击夯击能在可行性研究或初步设计可行性研究或初步设计时可按图中的实线时可按图中的实线(平均平均值值)与虚线与虚线(下限下限)所代表所代表的公式估计：的公式估计：设计计算设计计算 较适宜的夯击能较适宜的夯击能 夯击能最低值夯击能最低值 置换墩深度置换墩深度(m)(m)设计计算设计计算 3.3.最佳夯击能最佳夯击能在最佳夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达在最佳

11、夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力。到土的自重压力。粘性土粘性土根据孔隙水压力的叠加值来确定根据孔隙水压力的叠加值来确定 砂性土砂性土可绘制孔隙水压力增量与夯击击数可绘制孔隙水压力增量与夯击击数 (夯击能夯击能)的关系曲线来确定的关系曲线来确定 设计计算设计计算 4.4.夯击点布置与间距夯击点布置与间距夯夯击击点点布布置置u 强夯夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边强夯夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。三角形、等腰三角形或正方形布置。u 夯击点布置时应考虑施工时吊机的行走通道。夯击点布置时应考虑施工时吊机的行走通道。u 强夯置换墩位布置宜

12、采用等边三角形或正方形。强夯置换墩位布置宜采用等边三角形或正方形。u 对独立基础或条形基础可根据基础形状对独立基础或条形基础可根据基础形状 与宽与宽度相应布置。度相应布置。强夯和强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围，具体强夯和强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的处理深度的1/21/22/32/3，并不宜小于，并不宜小于3m3m。设计计算设计计算 夯夯击击点点间间距距u强强夯夯第第一一遍遍夯

13、夯击击点点间间距距可可取取夯夯锤锤直直径径的的2.52.53.53.5倍倍，第第二二遍遍夯夯击击点点位位于于第第一一遍遍夯夯击击点点之之间间，以以后后各各遍夯击点间距可适当减小。遍夯击点间距可适当减小。u对对处处理理深深度度较较深深或或单单击击夯夯击击能能较较大大的的工工程程，第第一一遍夯击点间距宜适当增大。遍夯击点间距宜适当增大。u一一般般根根据据地地基基土土的的性性质质和和要要求求处处理理的的深深度度而而定定，以以保保证证使使夯夯击击能能量量传传递递到到深深处处和和保保护护邻邻近近夯夯坑坑周周围围所产生的辐射向裂隙为基本原则。所产生的辐射向裂隙为基本原则。设计计算设计计算 5.5.夯击击数

14、与遍数夯击击数与遍数 强夯夯点强夯夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：(1)(1)最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能量小于当单击夯击能量小于4000 4000 kNkNm m时为时为50mm50mm；当夯击能；当夯击能为为400040006000 6000 kNkNm m时为时为100mm100mm；当夯击能大于；当夯击能大于6000 6000 kNkNm m时为时为200mm200mm；(2)(2)夯坑周围地

15、面不应发生过大隆起；夯坑周围地面不应发生过大隆起；(3)(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。设计计算设计计算 强夯置换夯点强夯置换夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：应同时满足下列条件：(1)(1)墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；(2)(2)累计夯沉量为设计墩长的累计夯沉量为设计墩长的1.51.52.02.0倍；倍；(3)(3)最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯应根据地基土的性质确定，可

16、采用点夯2 23 3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯适当增加。最后再以低能量满夯2 2遍，满夯还可采用遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。设计计算设计计算 强夯夯点强夯夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：(1)(1)最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能量小于当单击夯击能量小于40

17、00 4000 kNkNm m时为时为50mm50mm；当夯击能；当夯击能为为400040006000 6000 kNkNm m时为时为100mm100mm；当夯击能大于；当夯击能大于6000 6000 kNkNm m时为时为200mm200mm；(2)(2)夯坑周围地面不应发生过大隆起；夯坑周围地面不应发生过大隆起；(3)(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。5.5.夯击击数与遍数夯击击数与遍数设计计算设计计算 对场地地下水位在对场地地下水位在-2m-2m深度以下的砂砾石土深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地

18、下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。6.6.垫层铺设垫层铺设设计计算设计计算 7.7.间歇时间间歇时间各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间力消散所需要的时间 砂性土砂性土 消散快消散快 间歇时间短间歇时间短 连续夯连续夯粘性土粘性土 消散慢消散慢 间歇

19、时间长间歇时间长 设置袋设置袋 装砂井装砂井 加速消散加速消散 设计计算设计计算 8.8.现场测试设计现场测试设计测试工作一般有以下几个方面内容：测试工作一般有以下几个方面内容：u 地面及深层变形地面及深层变形u 孔隙水压力孔隙水压力u 侧向挤压力侧向挤压力u 振动加速度振动加速度施工机械施工机械 我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工条件，所以只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱条件，所以只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩的装置，如下图，使锤形成自由落体。钩的装置，如下图，使锤形成自由落体。1-吊钩 2-锁卡焊合件 3、6-螺栓 4-开口销

20、5-架板 7-垫圈 8-止动板 9-销轴 10-螺母 11-鼓形轮 12-护板质量检验质量检验 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固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，其间隔时间可质量进行检验，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取取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。强夯置换地基的间隔时间可取置换地基的间隔时间可取28d28d。强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用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，承；强夯置换后的

21、地基，承载力检验除应采用载力检验除应采用单墩载荷试验单墩载荷试验检验外，尚应采用检验外，尚应采用动动力触探等有效手段力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密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度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合单墩复合地基载荷试验地基载荷试验代替单墩载荷试验。代替单墩载荷试验。质量检验质量检验 竣竣工工验验收收承承载载力力检检验验的的数数量量，应应根根据据场场地地复复杂杂程程度度和和建建筑筑物物的的重重要要性性确确定定，对对于于简简单单场场地地上上的的一一般般建建筑筑物物，每每个个建建筑筑地地基基的的载载荷荷试试验验检检验验点点不不应应少少于于3 3点点；对对于于复复杂杂场场地地或或重重要要建建筑筑地地基基应应增增加加检检验验点点数数。强强夯夯置置换换地地基基载载荷荷试试验验检检验验和和置置换换墩墩着着底底情情况况检检验验数数量量均均不应少于墩点数的不应少于墩点数的1 1，且不应少于，且不应少于3 3点。点。检检测测点点位位置置可可分分别别布布置置在在夯夯坑坑内内、夯夯坑坑外外和和夯夯击击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。