13重锤夯实(强夯法)施工工艺.doc

重锤夯实（强夯法）施工工艺        重锤夯实（强夯）法又称动力固结法，是法国梅那尔公司于60年代后期发明的一种地基加固措施它是在重锤夯实基本上发展起来的动力加固地基的新措施70年代后期传入国内，通过近在全国各地的推广应用，证明其加固效果十分明显1工艺特点   强夯法以其质量可靠、进度快、节省材料、造价低、经济效益明显等特点，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，成为国内解决地基的一种较好的实用措施2合用范畴目前，国内外解决地基的手段诸多，其中强夯的合用范畴最广，合用的土质有：多种素填土、杂填土（建筑垃圾、工业废料）、粘土、黄土、湿陷性黄土等采用强夯解决地基，需要考虑其振动对附近建筑物的影响，必要时应采用隔振、防振措施，在都市施工时还要考虑对噪音的控制问题3工艺原理及设计规定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解决措施，但是还没有一套成熟的理论和完整的设计计算措施根据国内外近十年来的研究成果，土的强夯作用机理一般可归结为：（1）非饱和类土以直观的加密使土体强度增长为主，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构造体，削弱甚至消除其湿陷性。

（2）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3）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，触变后的土体构造得以恢复，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，增长土体骨架和排水通道，这一措施无疑扩展了强夯解决地基土的合用范畴3.1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，它是运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，夯点周边产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水溢出，经时效压密，使土体重新固结，从而提高了土的承载力，减少其压缩性强夯法是运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，士体构造破坏，形成夯坑，并对周边士进行动力挤压目前，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3.1.1 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，其夯实变形重要是由于土颗粒的相对位移引起实际工程表白，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，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倍非饱和士在中档夯击能量1000～kN.m的作用下，重要是产生冲切变形，在加固深度范畴内气相体积大大减少，最大可减少60% 3.1.2 动力固结用强夯法解决细颗粒饱和土时，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，破坏了土体原有的构造，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增长了排水通道，使孔隙水顺利溢出，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，初次对老式的固结理论提出了不同的见解，觉得饱和土是可压缩的新机理归纳成四点：3.1.2.1 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具有以微气泡形式浮现的气体，其含气量大概在1%～4%范畴内，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，孔隙水排出的同步，孔隙水压力就减少这样每夯击一遍，液相气体和气相气体均有所减少。

根据实验，每夯击一遍，气体体积可减少40%3.1.2.2 产生液化在反复夯击作用下，施加在土体的夯击能量，使气体逐渐受到压缩因此，土体的沉降量与夯击能成正比当气体按体积比例接近零时，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相等的能量级，土体即产生液化3.1.2.3 渗入性变化在很大夯击能作用下，地基土体中浮现冲击波和动应力当所浮现的超孔隙水压力不小于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间浮现裂隙，形成排水通道此时，土的渗入系数骤增，孔隙水得以顺利排出在有规则网格布置夯点的现场，通过积聚的夯击能量，在夯坑四周会形成有规则的垂直裂缝，夯坑附近浮现涌水现象当孔隙水压力消散到不不小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合，土中水的运动重新又恢复常态国外资料报道，夯击时浮现的冲击波，将土颗粒间吸附水转化成为自由水，因而增进了毛细管通道横断面的增大3.1.2.4 触变恢复在反复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当土体浮现液化或接近液化时，使土的强度达到最低值此时土体产生裂隙，而土中吸附水部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量均有了大幅度的增长这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水，这也是具有触变性土的特性。

3.1.3 动力置换动力置换可分为整式置换和桩式置换整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石墩（或桩）其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它重要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用3.2工艺设计规定近年实际证明，强夯法加固地基，一定要根据现场的地质条件和工程的使用规定，对的的选用强夯参数，才干达到经济有效的目的强夯参数涉及：加固深度（或影响深度）、单点夯击能、最佳夯击能、夯击遍数、相邻两次夯击遍数的间歇时间、加固范畴和夯点布置等3.2.1加固深度的拟定影响加固深度的因素诸多，有锤重、落距、地基土性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及其她强度设计参数等国内学者根据前人的研究和大量的实验，提出了有效的加固深度修正公式：D=K（WH/10）1/2式中  D——有效加固深度，m；K——修正系数，K的变化范畴一般为0.5～0.8例如软土取0.5，黄土为0.34～0.5；W——锤重，kN；H——落距（锤底至起夯面距离），m3.2.2夯击能（1）单点夯击能等于锤重乘以落距，一般根据加固土层的厚度以及选用吊机的大小来拟定，采用如下公式：E=W·h         （kN·m）式中  W——锤重（kN）；h——落距（m）。

国内选用的锤重为80～250kN，个别达400kN，落距为8～25m世界上最大的锤重kN，落距25m，其加固深度可达40m（2）最佳夯击能的拟定从理论上讲，在夯击能作用下，本地基中浮现的孔隙水压力达到土的自重压力时，这样的夯击能称为最佳夯击能1）粘性土最佳夯击能的拟定措施在粘性土中，由于孔隙水压力消散慢，当夯击能逐渐增大时，孔隙水压力也相应叠加因而在粘性土中，可根据孔隙水压力的叠加值来拟定最佳夯击能2）砂性土最佳夯击能的拟定措施在砂性土中，由于孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟时间，孔隙水压力不能随夯击能增长而叠加为此，可绘制最大孔隙水压力增量与夯击次数（夯击能）的关系曲线来拟定最佳夯击能3.2.3夯点布置及间距按建筑面积均匀布点时，以最外围基本中心线或外边线算起，增长一排夯点按基本位置相应布点时，同上或按基本持力层厚度一半扩出布点形式和间距依地质状况、能级和夯锤面积等定为更好的达到设计规定，多数状况需试夯拟定（1）单点间距一般为1.5D～2.5D（D为锤底直径），呈正方形、梅花形和等边三角形布置（图1）2）满夯为挨点错位相切（图1）              图1  夯点布置形式 3.2.4单点夯击数对单个夯点，一次持续夯击次数控制原则如下：（1）夯坑标高控制。

达到规定标高或夯坑达到某一深度，以至不好继续操作（粘锤、埋锤），此击数时形成的标高（2）贯入度控制夯到最后一击，或最后三击的平均贯入度，不不小于或等于一定数值时的击数1）较硬土、湿陷性黄土、砂性土3～5cm2）软弱土5～10cm3）对于饱和软粘土，淤泥质土以及大能级强夯而相应的锤底面积小的状况下，贯入度达20～30cm4）地面发生较大隆起（一般不超过30cm）或夯坑内浮现溢水等状况时，需停止夯击3.2.5 夯击遍数以一定的持续击数，对整个场地的一批点，完毕一种夯击过程叫一遍，单点的夯击遍数加满夯的夯击遍数，为整个场地的夯击遍数1）单点的夯击遍数除坚硬土和粒料土外，一般均有孔隙水压力的消散和土体恢复问题这两个因素是控制强夯遍数的重要因素，一般含水量大的遍数较多对在夯击过程中有填料规定的饱和软土的遍数也较多夯坑过深，需在坑内填满料，再在原点夯击，这种状况也增长了遍数（2）满夯的夯击遍数，一般为1～2遍满夯的锤击数一般对每个夯点持续夯击数一般为3～5击3.2.6 加固范畴加固范畴比加固地基的长度L和宽度B各大出加固深度H，即（L+H）×（B+H）加固宽度应根据建筑物的种类和重要性等因素考虑，例如为保持边坡稳定应考虑加固到最危险的滑弧范畴处。

3.2.7 相邻夯击两遍之间的间歇时间的拟定有关相邻夯击两遍之间的间歇时间，有科学家指出，一旦孔隙水压力消散，即可进行新的夯击作业4施工工艺流程重锤夯实（强夯）法施工工艺流程见图2                    5施工操作要点5.1场地整平及标高规定（1）为便于机械行走和施工，强夯场地整平应不小于强夯布点范畴，以夯点外边沿向外扩3～5m或以外排基本边扩8～10m（2）强夯场地的标高，以所夯建筑物的基本底标高，加预留夯沉深度来定夯沉深度与地质状况，能级等有关此值可参照已竣工程暂定或通过试夯拟定5.2试夯根据设计指标和地质报告，参照有效影响深度公式、结合实际经验，一方面拟定试夯能级，然后选择不同的锤底面积、布点间距、施工顺序、夯击遍数、单点夯击数等通过夯后测试，得出满足设计规定的最佳施工控制参数有条件时，对含水量较大的地基土为能提供各遍精确的间隔时间，最佳做孔隙水压力消散实验试夯场地可选在本工程场地内或附近，有经验时也可在工程开始部分安排试夯5.3强夯施工（1）按试夯拟定的施工工艺对作业人员进行安全、技术交底2）先夯击第一遍，记录每一夯点最后两击的沉降差值在设计规定的限值内即可进行下一夯点的夯击。

3）按规定间隔一定期间后，进行第二遍夯击，夯击规定同第一次夯击点要布置在上一遍两相邻夯击点的中间4）满夯（或搭夯）一般用点夯时30%～50%的夯击能满布夯击，重要为加固表层松散土体，夯锤搭接上次夯击点1/4直径进行下一点的夯击，直至所有夯完为止6推荐使用的重要机具设备（1）起重设备为强夯的重要机械，一般额定起重能力为夯锤重量的1.5～3倍，国内大都用履带式吊车改装根据工程所采用的夯锤和起重高度来选用起重机的型号可单机作业，也可主、副机（移锤）联合伙业（2）门架由横梁和二个支腿构成，支腿的构造形式有格构式或管式门架上部横梁中心绞接于吊杆顶部（3）脱钩装置由带拉杆的吊钩和滑轮构成，配上牵引钢丝绳，当夯锤起到规定高度时能自动脱钩落锤（4）夯锤。