13-重锤夯实(强夯法)施工工艺

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1、重锤夯实（强夯法）施工工艺中铁二局机筑公司殷郑海前言强夯法又称动力固结法，是法国梅那尔公司于60年代后期创造的一种地基加固方法。它是在重锤夯实基础上发展起来的动力加固地基的新方法。70年代后期传入我国，经过近20年在全国各地的推广应用，证明其加固效果十分显著。一、工艺特点强夯法以其质量可靠，造价低，进度快，节约三材，经济效益显著等特点，已广泛应用于工业与民用建筑、公路与铁路路基、机场道路及码头仓库等工程的地基加固，强夯能级从1000kN·m发展到8000kN·m，成为国内处理地基的一种较好的实用方法。二、适用范围目前

2、，国内外处理地基的手段很多，其中强夯的适用范围最广，适用的土质有：各种高填土，如素填土、杂填土(建筑垃圾、工业废料)、粘土、黄土、湿陷性黄土等；饱和砂土、粉土等可液化土，淤泥质土，饱和粘性土等。对于后一类土在正式强夯前须先做试验，证明确有实效时也可采用。采用强夯处理地基，需要考虑其振动对附近建筑物的影响，必要时应采取隔振、防振措施，以及城市对噪音的控制问题。三、工艺原理及设计要求强夯法加固地基虽已经历了几十年，实践证明是一种较好的地基处理方法，但是还没有一套成熟的理论和完整的设计计算方法。根据国内外近十年来的研究成

3、果，土的强夯作用机理一般可归结为：非饱和类土：以直观的加密使土体强度增加为主，如黄土和一般的粘性土，最典型的是湿陷性黄土，通过夯击使土颗粒重新排列成致密结构体，消除其湿陷性。粉土和粉细砂类土：夯击作用使土体加密和预液化，从而提高地基土的承载力和抗液化能力。饱和土：强夯使空隙水压力瞬时升高，随着水压力的消散，土中自由水和部分弱结合水排出，土体变得紧密，随着时间的延续，触变后的土体结构得以恢复，使地基土得到加固，对于饱和淤泥质土和粘性土，可通过加填料(石块、钢渣等)夯击，增加土体骨架和排水通道，这一措施无疑扩展了强夯处

4、理地基土的适用范围。（一）、加固原理强夯法是应用功能转换的原理达到加固地基的目的。具体地说，它是利用起重设备将几十吨(一般8—40t)重锤，从几十米(一般6—40m)高处自由落下，给土以强烈的冲击和振动。地基土在强大的冲击能的作用下，土体强制压缩或振密；土体局部液化，夯点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水逸出，经时效压密，使土体重新固结，从而提高了土的承载力，降低其压缩性。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，夯锤对上部土体进行冲切，士体结构破坏，形成夯坑，并对周围士进行

5、动力挤压。图3-1为某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及周围地表隆起情况。目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理:动力密实、动力固结和动力置换，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。3.2.1动力密实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，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。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。实际工程表明，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0.6～1.0m，

6、夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2～3倍。非饱和士在中等夯击能量1000～2000kN.m的作用下，主要是产生冲切变形，在加固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少60%。3.2.2动力固结用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能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。由于软土的触变性，强度得到提高。Menard根据强夯的实践，首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱

7、和土是可压缩的新机理。归纳成四点:1.饱和土的压缩性由于土中有机物的分解，第四纪士中大多数都含有以微气泡形式出现的气体，其含气量大约在1%~4%范围内，进行强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔隙水压力就减少。这样每夯击一遍，液相气体和气相气体都有所减少。根据实验，每夯击一遍，气体体积可减少40%。2.产生液化在重复夯击作用下，施加在土体的夯击能量，使气体逐渐受到压缩。因此，土体的沉降量与资击能成正比。当气体按体积百分比接近零时，土体便变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力

8、相等的能量级，土体即产生液化。图3-2所示的液化度为孔隙水压力与液化压力之比，而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时，亦即为土体产生液化的临界状态，而该能量级称为"饱和能"。此时，吸附水变成自由水，土的强度下降到最小值。一旦达到"饱和能"而继续施加能量时，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。3.渗透性变化在很大夯击能