强夯法及强夯置换法.doc

第八章强夯法及强夯置换法第一节概述强夯法是法国梅那（Menard）技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，亦称动力固结法，迄今已为国内外广泛采用。该法一般是以8～40t重锤（最重为200t）起吊到一定高度（一般为8～30m），令锤自由落下，对土体进行强力夯实，以提高其强度、降低其压缩性的一种地基加固方法。它是重锤夯实法的基础上发展起来的，但又与重锤夯实法迥然不同的一项新技术。此法当初仅用于加固砂土、碎石类土地基。强夯法的第一个工程用于处理滨海填土地基，该场地表层为新近填筑的厚度约为9m的碎石填土，其下是12m厚的疏松砂质粉土，场地上要建20栋8层住宅楼，由于碎石是新近堆积，如采用桩基，负摩擦阻力很大，将占单桩承载力的60%～70%，不经济。采用堆载预压法处理地基，堆载历时3个月，堆载高度为5m，只沉降200mm。用强夯法锤重80kN，落距10m，单击夯击能为800kN.m，单位夯击能1200kN.m/m2，仅夯击一遍，整个场地的平均沉降量为500mm。8层建筑采用基底应力300kpa，建造的楼房竣工后，其平沉降量仅为13mm，如图8·1·1所示。图8·1·1堆载预压与强夯效果对比强夯法经过几十年的发展，它已适用于加固从砾石到粘性土的各类地基土。在我国常用来处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、粘性土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基。这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善。它不仅能提高地基的承载力，同时，还能改善地基抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性。为处理软土地基，还发展了预设的袋装砂井，或塑料板排水的强夯法、夯扩桩加填渣强夯法，强夯填渣挤淤法，碎石桩强夯法等。强夯法具有设备简单、原理直观、施工速度快、不添加特殊材料、造价低、适用范围广泛，可用于加固各种填土、湿陷性黄土、碎石土、砂土、一般粘性土、软土以及工业、生活垃圾等地基，特别是非饱和土加固效果显著。对饱和土加固地基的效果好坏，关键在于排水，如饱和砂土地基、渗透性好，超孔隙水压力容易消散，夯后就固结快。对于饱和的粘性土或淤泥质土，由于渗透性差，土体内的水排出困难，加固效果就比较差，必须慎重对待。目前，对这类地基用砂井排水与强夯结合使用，加固效果就比较好。强夯法可适合于房建、桥涵、道路、油罐、港口、码头、铁路地基、飞机场跑道和大型设备基础等工程。而且加固速度快、效果好、投资省、最适当最经济而简便的地基加固方法之一。强夯法加固后的地基压缩性可降低200%～1000%，而强度可提高200%～500%（有的文献介绍，粘土可提高100%～300%，粉质粘土可提高400%，砂和泥炭土可提高200%～400%）。用强夯法处理垃圾土，尚可使有害气体迅速排出，有利于环境保护，为废渣利用开辟了新途径。强夯法与以往的机械夯实、爆炸夯实等比较有以下特点：平均每一次夯击能量比普通夯法能量大的多。以往的夯实方法，能量不大，仅使地表夯实紧密，但能量不能向深处传递，其结果仅限于表层加固，而强夯法能按照我们的预计效果进行控制施工，可根据地基的加固要求来确定夯击点间距击夯击方式，依次按需要加固的深度进行改良，使地基深层得到加固。在施工中，必要的夯击能量可以分几遍进行夯击。地基经过强夯加固后，能消除不均匀沉降现象，这是任何天然地基所不能达到的。强夯法最适宜的施工条件：1、处理深度最好不超过15m，（特殊情况出外）。2、对饱和软土、地表面应铺一层较厚的砂石、砂土等优质填料。3、地下水位离地表面下2～3m为宜，也可采用降水强夯。4、施工现场离既有建筑物有足够的安全距离（一般大于10米），否则不宜施工。5、夯击对象最好为粗颗粒土组成。在遇到低洼地填土区高饱和度的粘性填土和沿海地带在海积淤泥层上用开山的山石料填海造地的情况，显然，普通的强夯处理方法已不实用。应用强夯置换的原理，在夯坑中回填砂石或炉渣等材料，夯后形成一个砂石墩，用作建筑物的持力基墩。碎石墩与墩间形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。强夯置换法适用范围广泛。通过在多种工程中的实践证明，夯实后的土体力学性能得到了很好的改善，这也是采用强夯法加固地基的主要功效。尽管强夯法和强夯置换法已得到普遍推广与应用，但对其机理仍在研究之中。根据多项工程的分析，强夯法与其他加固方法相比较，在经济上具有较大的优越性，见表8-1-1。常用软土地基加固方法经济比较表8·1·1加固方法强夯法砂井预压挤密砂桩钢筋混凝土桩化学拌合造价比0.31.02.04.04.0第二节加固机理目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实（DynamicCompaction）、动力固结（DynamicConsolidation）和动力置换（DynamicReplacement），它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。一、动力密实采用强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密