13重锤夯实(强夯法)施工工艺
9页1、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。1 工艺特点强夯法以其质量可靠、进度快、节约材料、造价低、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 1000kNm发展到8000kNm,成为国内处理地基的一种较好的实用方法。2适用范围目前,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,在城市施工时还要考虑对噪音的控制问题。3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
2、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,减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理地基土的适用范围。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,它是利用起重设备将几 十吨(一般84Ot)重锤,从几十米(一般640m)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,孔隙水溢出,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
3、夯坑,并对周围士进行动力挤压。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0.61.0m,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。非饱和士 在中等夯击能量10002000kN.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%。3.1.2 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,首次对传统的固结
4、理论提出了不同的看法,认为 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%。3.1.2.2 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 降量与夯击能成正比。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相等的能量级,土体即产生液化。3.1.2.3 渗透性变化在很大夯击能作用下,地基土体中出现冲击波和动应力。当所出现的超孔隙水压力大 于颗粒间的侧向压力时,致使土颗粒间出现裂隙,形成排水通道。此时,土的渗透系数骤 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,夯坑附近出现涌水现象。当孔隙水压力消散到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
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