浅谈地基处理中强夯法的应用

浅谈地基处理中强夯法的应用

    地基工程是建设工程中极其重要的组成部分，利用强夯技术处理地基，加固效果好，提高了施工速度，且节省了三材，设备简单、经济节约，适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性强夯土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。

一、强夯法作用机理

    强夯法即强力夯实法，又称动力固结法。是利用重锤自由落下产生的冲击振动将地基振动密实。土体是由固体、液体和气体三部分组成，对于非饱和土，夯实过程就是土中的气相被挤出的过程，强夯法加固饱和土时，则是借助动力固结的理论。在夯锤自由落体后与地面接触的瞬间，夯锤的势能绝大部分已转换成动能，压缩波和瑞利波在地基内传播，土颗粒因受剪切波的作用而更为密实。

二、强夯设计计算

    夯击能选择

A、按Menard修正公式，用下式计算

H=α

H:加固深度

W:锤重

h:落距

α:修正系数，取0.5，

   填土区厚度一般为8-10m，考虑表面有机质含量大于10％的生活垃圾不宜直接强夯后做基础持力层，需要清除，从基础底标高起夯，考虑基础埋深问题，基础底面标高至少-2米，实际强夯加固深度在7米左右。

当考虑加固7米时，则计算如下：

夯击能w×H=1960KN.M

B、按《地基处理技术规范》JGJ79-91有关说明，

强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。

三、工程案例剖析

    拟建工程场地位于青海省民和县东约17km处的磨湾子村，民和县工业园区，占地面积约300亩场地北临212省级公路。

场地地形南高北低，呈缓坡状；在场地北部存在两条规模较大的冲沟，沟谷两侧谷破较陡，局部近直立，相对高差约40.0m场地表面地面标高介于1768.00～1793.00m之间，沟谷底部地面标高介于1725.00～1728.00m之间。地貌单元属于湟水河南岸Ⅲ级阶地。

湿陷性评价

    拟建场地属于自重湿陷性黄土场地，湿陷等级按Ⅳ级进行设计。 地下水

    勘察期间，在勘察深度内未见地下水，可不考虑其对浅基础的影响。

1、试夯方案

   试夯的目的是选择有关施工参数，恰当地选择夯间点矩、每点击数和夯击遍数。

   夯点的夯击次数：按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：

A、最后两击的平均夯沉量不大于50mm；

B、夯坑周围地面不应发生过大的隆起；

C、不因夯坑过深而发生起锤困难。

   夯击点击数，是取得加固效果的一个重要因素，夯点击数小，达不到压密加固效果，击数过大不仅费用高，不经济，有时还会降低地基土承载力，当夯击数达一定范畴，若再增加，由于土的塑性变形渐小，强性变性加大，强夯能在性变形中消耗掉，每击夯沉量将留在一个很小的变化范围或引起土的侧向变形，强夯能量在弹性变形中被消耗，因此，试夯时根据我单位有关经验及国内资料，初步确定15击和20击及最后两击平均沉量不超5cm为标准，现场确定。

夯击遍数：

    采用2遍法，针对本工程砂类土质的特点两遍之间不需停歇，最后采用一夯压半夯进行低锤满拍。

夯点间矩：

    一般为1.5-2.2倍锤底直径，夯点间矩试夯时采用方案：3000KNM夯击能，夯点间距5m×5m，正方形布置，1000KNM夯击能，夯点间距4m×4m，正方形布置。

   试夯区面积20*20米

   强夯区应比基础外边缘加大3m以上。

   夯击沉降量是强夯施工最为宏观、最为直接的一种表征，用夯坑深度来描述。夯击沉降量的大小在一定程度上决定了强夯加固效果的好坏。2、检测结果及分析

    从夯击次数与夯击沉降量的关系曲线可以看出，随着夯击次数的增加，单击夯击沉降量不断变小而累计夯击沉降量逐渐增加，并趋于一个恒定值。当夯击次数达到20次，单击沉降量小于5CM，说明此时已达到良好的加固效果，从地表土体的位移曲线，可以看出土体的隆起较为明显，在距离夯点3M处隆起达到值。结果见图1、2.

    图3、图4表明，在不同夯击能作用下，夯击次数为20次试，夯击沉降量随着深度的增加迅速减小，夯击沉降量在土层浅处的衰减很快，若要使更深处的土体被压实，则需要提高夯击能量。重锤低落距方式产生的夯击沉降量大于轻锤高落距方式产生的夯击能量，在相同夯击能量下，重锤低落距的加固效果要优于轻锤高落距。

经过强夯结果分析，本次强夯处理后的地基，达到了所要求的承载力与变形要求，使被处理的地基到达了振动压密、强夯置换、排水固结、消除了地基土的液化，强夯处理加固效果明显，而且在后期对处理后场地的沉降观测表明，强夯法处理该地基相当成功。

综上所述，强夯法具有设备简单，施工便捷，适用范围广，降低投资，工期短等优点。本工程实例证明强夯法用于处理自重湿陷性黄土场地，湿陷等级Ⅳ级地基可以取得良好的处理效果。