强夯法和强夯置换法.ppt

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1、强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法主主要要 内内 容容1 1 1 1 加固机理加固机理2 2设计计算设计计算 3 3 施工方法施工方法 4 4 质量检验质量检验6 发展趋势发展趋势5 工程实例工程实例 强夯（动力固结法或动力压实法）：强夯（动力固结法或动力压实法）：通过反复通过反复将夯锤（质量一般为将夯锤（质量一般为101040t40t，最重可达，最重可达200t)200t)提到一提到一定的高度使其自由落下（落距一般为定的高度使其自由落下（落距一般为101040m40m），给），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基土的承载力、地基以冲击和振动能量，从而提高地基土的承载力、降低土的压缩性、提高

2、砂土地基抗液化能力等。降低土的压缩性、提高砂土地基抗液化能力等。一、概述一、概述概概 述述概概 述述 强夯置换强夯置换：将重锤提到高处使其自由下落形成将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，通过夯击能作用排开软土，使其形成连续密实的墩通过夯击能作用排开软土，使其形成连续密实的墩（桩）体的地基处理方法。（桩）体的地基处理方法。概概 述述 等等等等 强夯法适用土层强夯法适用土层碎石土碎石土 砂土砂土 低饱和低饱和度的粉度的粉土与粘土与粘性土性土湿陷性湿陷性黄土黄土 杂、素杂、素填土填土 对于高饱和度的可采对于高饱和度

3、的可采对于高饱和度的可采对于高饱和度的可采用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法用强夯置换法概概 述述建筑地基处理建筑地基处理技术规范技术规范(JGJ79-2002)(JGJ79-2002)规规定定 强夯置换法适用条件：强夯置换法适用条件：适用于高饱和度的粉土与软适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。对变形控制要求不严的工程。强夯置换法在设计前必须通强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和过现场试验确定其适用性和处理效果。处理效果。概概 述述强夯法、强夯法、强夯置换法强夯置换法的优点的优点加固效果好加固效果好使用经济使用经济施工简单

4、施工简单强夯法加强夯法加袋装砂井袋装砂井 软粘土地基的综合治理软粘土地基的综合治理概概 述述国内国内发展发展阶段阶段自引进到80年代初，约8年。本阶段工程应用强夯能级比较小，一般仅为1000kNm，处理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。80年代初到90年代初。本阶段兴建国家重点工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷性，国家化工部组织开发了6250kNm能级强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。90年代初到2002年，本阶段以兴建国家重点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发了8000kNm能级强夯，使强夯消除黄土湿陷性的深度达到15m。2002年底至今，强夯工程最高应用能级已经达到1000

5、0kNm。为了更进一步扩大强夯的应用范围，在强夯技术的基础上，还形成了强夯置换和柱锤冲扩等新技术。概概 述述以处理饱和软土为目的低能级强以处理饱和软土为目的低能级强夯技术；夯技术；三个三个研究研究方向方向强夯与其他地基处理技术优势互强夯与其他地基处理技术优势互补，发展成为组合式地基处理技补，发展成为组合式地基处理技术。术。以处理高填土和深厚湿陷性黄土，以处理高填土和深厚湿陷性黄土，以及消除湿陷为目的的高能级强夯以及消除湿陷为目的的高能级强夯技术；技术；概概 述述 降水强夯降水强夯-高真空击密工法（远眺）高真空击密工法（远眺）降水强夯降水强夯-高真空击密工法（近景）高真空击密工法（近景）在真空管

6、之间进行强夯在真空管之间进行强夯设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 主要内容主要内容二、加固机理二、加固机理 强夯加固机理首先应从强夯加固机理首先应从宏观和微观机理宏观和微观机理上加以分析。上加以分析。宏观宏观机理机理是从加固区土所受冲击力、应力波的传播、土的强度对是从加固区土所受冲击力、应力波的传播、土的强度对土加密的影响作出解释，是强夯加固的外部表现；土加密的影响作出解释，是强夯加固的外部表现；而微观机而微观机理是对冲击力作用下，土微观结构的变化，如土颗粒的重新理是对冲击力作用下，土微观结构的变化，如土颗粒的重新排列、连接

7、作出解释，是强夯加固的内部依据。排列、连接作出解释，是强夯加固的内部依据。强夯加固地基的机理比较复杂，随地基类型和加固特点不强夯加固地基的机理比较复杂，随地基类型和加固特点不同，其加固机理也有所不同。同，其加固机理也有所不同。同时有关强夯加固机理的解释应区分同时有关强夯加固机理的解释应区分饱和土和非饱和饱和土和非饱和土、粘性土和砂性土以及其它一些特殊性土。土、粘性土和砂性土以及其它一些特殊性土。夯夯锤锤地面地面挤压挤压土体土体隆起隆起夯击能夯击能冲击力冲击力冲击波冲击波冲切上部土体冲切上部土体结构破坏结构破坏形成夯坑形成夯坑挤压周围挤压周围土体土体强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理某工程测得

8、的单点夯夯坑夯沉量及某工程测得的单点夯夯坑夯沉量及周围地表隆起情况周围地表隆起情况 强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理对非饱和土地基对非饱和土地基压密过程基本上同实验压密过程基本上同实验室中的击实实验相同，室中的击实实验相同，挤密振密效果明显。挤密振密效果明显。对饱和无粘性土地基对饱和无粘性土地基土体可能会产生液化，土体可能会产生液化，其压密过程同爆破和振其压密过程同爆破和振动密实的过程相同。动密实的过程相同。对饱和粘性土地基对饱和粘性土地基产生超孔压，并且逐渐产生超孔压，并且逐渐消散，地基土固结，孔消散，地基土固结，孔隙比减小，强度提高。隙比减小，强度提高。强夯加固的基本原理强夯加固的基本

9、原理动力动力密实密实三三种种加加固固机机理理 加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力荷载减小土孔隙，提高强度 超孔隙水压力消散，土体固结 分为整式置换和桩式置换 加密、碎石墩置换、排水的组合 处理细颗粒饱和土 局部产生裂缝，增加排水通道 动力动力固结固结动力动力置换置换强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理冲击型动力荷载，使土体中的冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相的夯实过程，就是土中的气相被挤出的过程，其变形主要是被挤出的过程，其变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。由于土颗粒的相

10、对位移引起。实际工程表明，在冲击实际工程表明，在冲击动能作用下，地面会立即产动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达其夯坑深度可达0.60.61.0m1.0m，夯坑底部形成一层超压密，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提硬壳层，承载力可比夯前提高高2 23 3倍。倍。非饱和土在中等夯击能非饱和土在中等夯击能量量100010002000kN2000kNm m的作用的作用下，主要是产生冲切变形，下，主要是产生冲切变形，在加固深度范围内气相体积在加固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少大大减少，最大可减少60%60%。动动力力密密实实 强夯加

11、固的基本原理强夯加固的基本原理动动力力固固结结 巨大的冲击能量在土中产生很大巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，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，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，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。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。由于软土的触变性，强度得到提高。强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理静力固结理论与动力固结理论的模型比较静力固结理论与动力固结理论的模型比较a)a)静力固结理论模型静力固结理论模型 b)b)动力固结理

12、论模型动力固结理论模型强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理MenardMenard提出提出静力固结和动力固结理论对比静力固结和动力固结理论对比 静力固结理论静力固结理论 动力固结理论动力固结理论 不可压缩的液体不可压缩的液体固结时液体排出所通过固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的的小孔，其孔径是不变的弹簧刚度是常数弹簧刚度是常数活塞无摩阻力活塞无摩阻力 含有少量气泡的可压缩液含有少量气泡的可压缩液体体固结时液体排出所通过的固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的小孔，其孔径是变化的弹簧刚度为变数弹簧刚度为变数活塞有摩阻力活塞有摩阻力 强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理 强夯时的动力固

13、结主要表现在以下四点：强夯时的动力固结主要表现在以下四点：1.饱和土的压缩性：饱和土的压缩性：进行强夯时，气体体积压缩，孔压增大，随后气体进行强夯时，气体体积压缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。2.2.产生液化：产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。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。继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。继续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用

14、外，能量纯属是浪费。3.渗透性变化：渗透性变化：超孔压大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂超孔压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。，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。时，裂隙即自行闭合。4.4.触变恢复：触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达 到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分

15、变成自由水，随着孔压 的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理夯击三遍的情况夯击三遍的情况 从左图可以看出，每夯从左图可以看出，每夯击一遍时，体积变化有所击一遍时，体积变化有所减少，而地基承载力有所减少，而地基承载力有所增长，但体积的变化和承增长，但体积的变化和承载力的提高，并不是遵照载力的提高，并不是遵照夯击能的算术级数规律增夯击能的算术级数规律增加的。加的。地基土强度增长与孔隙水压地基土强度增长与孔隙水压力有关。力有关。液化度为液化度为100100时，土的强时，土的强度为零；随着孔隙水的消散，土度为

16、零；随着孔隙水的消散，土的强度逐渐增长，即存在一个触的强度逐渐增长，即存在一个触变恢复阶段。变恢复阶段。强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理动动力力置置换换 整体置换：整体置换：将碎石整将碎石整体挤入淤泥中，作用体挤入淤泥中，作用机理类似于换土垫层。机理类似于换土垫层。桩式置换：桩式置换：形成桩式或形成桩式或墩式的碎石墩或桩。其墩式的碎石墩或桩。其作用机理类似于振冲法作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩。等形成的碎石桩。强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理项目项目强夯法强夯法重锤夯实法重锤夯实法加固加固原理原理1.冲切冲切对锤底压密，侧向土挤密对锤底压密，侧向土挤密2.孔隙水可排出，饱和土可压密

17、孔隙水可排出，饱和土可压密3.主压实区主压实区土结构破坏后充分压实区土结构破坏后充分压实区 次压实区次压实区土结构破坏但未充分压实区土结构破坏但未充分压实区4.对无粘性土，存在振密区对无粘性土，存在振密区1.对锤底土压密对锤底土压密2.孔隙水不排出，饱和土孔隙水不排出，饱和土 不能压密不能压密3.压实锤底土结构破坏区压实锤底土结构破坏区4.振密作用不明显振密作用不明显加固加固工艺工艺1.夯击间隔一定距离夯击间隔一定距离2.加固顺序先重后轻，先深后浅，最后满夯加固顺序先重后轻，先深后浅，最后满夯3.夯点分遍夯击，每遍间隔一定时间，使孔隙夯点分遍夯击，每遍间隔一定时间，使孔隙水压力消散水压力消散4

18、.锤重大于锤重大于80kN，落距大于，落距大于6m1.夯点连续相叠夯点连续相叠2.不分加固顺序不分加固顺序3.不要求间歇时间不要求间歇时间4.锤重小、落距小锤重小、落距小适用适用土质土质各种饱和土、非饱和的粗粒、细粒土，对厚层各种饱和土、非饱和的粗粒、细粒土，对厚层渗透系数小于渗透系数小于105cm/s的饱和粘性土应慎重的饱和粘性土应慎重地下水位地下水位0.8m以上的稍湿以上的稍湿土层。不适于含水量高的土层。不适于含水量高的很湿的土。很湿的土。强夯法与重锤夯实法的区别强夯法与重锤夯实法的区别强夯加固的基本原理强夯加固的基本原理设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势

19、 加固机理加固机理工程实例工程实例 主要内容主要内容三、强夯法的设计计算三、强夯法的设计计算 设计内容：设计内容：有效加固深度及加固范围、单击夯有效加固深度及加固范围、单击夯击能、夯击次数、夯点间距及平面布置、夯击遍数击能、夯击次数、夯点间距及平面布置、夯击遍数和分遍的间歇时间、确定垫层厚度等。强夯设计还和分遍的间歇时间、确定垫层厚度等。强夯设计还应包括施工现场测试设计。应包括施工现场测试设计。强夯法在设计前必须通过现场试验确定其适用强夯法在设计前必须通过现场试验确定其适用强夯法在设计前必须通过现场试验确定其适用强夯法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。性和处理效果。性和处理效果。

20、性和处理效果。设计计算有效加固深度有效加固深度强夯的强夯的有效加有效加固深度固深度？经强夯加固后，该土层强经强夯加固后，该土层强度和变形等指标能满足设度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。计要求的土层范围。修正系数，根据地修正系数，根据地基土性质决定，基土性质决定，0.340.340.80.8 落距落距夯锤重夯锤重设计计算有效加固深度有效加固深度 影响影响H H的因素除了锤的因素除了锤重和落距外，还有地基土重和落距外，还有地基土的性质、不同土层的厚度的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以和埋藏顺序、地下水位以及其它强夯的设计参数。及其它强夯的设计参数。应根据现场试夯或当地应根据现场试夯

21、或当地经验确定有效加固深度经验确定有效加固深度 如果没有则根据如果没有则根据建筑地基建筑地基处理技术规范处理技术规范的建议取值。的建议取值。强夯有效加固深度经验值强夯有效加固深度经验值 设计计算有效加固深度有效加固深度单击夯击能单击夯击能(kN(kNm)m)碎石土、砂土等碎石土、砂土等粗颗粒土粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性粉土、粘性土、湿陷性黄土等细颗粒土黄土等细颗粒土1000100020002000300030004000400050005000600060008000 8000 5.05.06.06.06.06.07.07.07.07.08.08.08.08.09.09.09.09.09.

22、59.59.59.510.010.010.010.010.5 10.5 4.04.05.05.05.05.06.06.06.06.07.07.07.07.08.08.08.08.08.58.58.58.59.09.09.09.09.5 9.5 注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起 强强夯夯置置换换墩墩的的深深度度设计计算有效加固深度有效加固深度土质条件决定土质条件决定对淤泥、泥炭等粘性软弱土对淤泥、泥炭等粘性软弱土层，置换墩应穿透软土层，层，置换墩应穿透软土层，着底在较好土层上。着底在较好土层上。对深厚饱和粉土、粉砂，墩对深厚饱和粉土、粉砂，墩身

23、可不穿透该层。身可不穿透该层。置换深度置换深度不宜超过不宜超过7m7m （1 1）单位面积上施加的总夯击能（不包括满夯）及遍数）单位面积上施加的总夯击能（不包括满夯）及遍数 增大单位面积夯击能不仅增大了加固深度，且增大了土增大单位面积夯击能不仅增大了加固深度，且增大了土层强度。层强度。对饱和粘性土及含水量大的湿陷性黄土，增加夯击对饱和粘性土及含水量大的湿陷性黄土，增加夯击遍数，不仅逐遍增大土的强度及密实度，且增大有效加固深遍数，不仅逐遍增大土的强度及密实度，且增大有效加固深度。但含水量大的非饱和土第一遍的夯击效果大，分遍夯的度。但含水量大的非饱和土第一遍的夯击效果大，分遍夯的效果不及饱和土分遍

24、夯作用显著，遍数可较少。效果不及饱和土分遍夯作用显著，遍数可较少。（2 2）土本身结构强度影响）土本身结构强度影响 从有效加固深度影响系数的比较可知，填土最大，一般从有效加固深度影响系数的比较可知，填土最大，一般粘性土、砂土次之，黄土较小。粘性土、砂土次之，黄土较小。设计计算有效加固深度有效加固深度影响加固深度的因素：影响加固深度的因素：（3 3）锤底面积）锤底面积 当单击夯击能相同时，当单击夯击能相同时，锤底面积大锤底面积大，则锤底动应力大，夯，则锤底动应力大，夯坑浅，因分布面积大，衰减慢，坑浅，因分布面积大，衰减慢，锤底影响深度大锤底影响深度大；当锤底面积；当锤底面积小时，锤底动应力小，夯

25、坑深，因分布面积小，衰减快，锤底小时，锤底动应力小，夯坑深，因分布面积小，衰减快，锤底影响深度小。影响深度小。（4 4）混凝土锤与铸铁锤对比）混凝土锤与铸铁锤对比 夯击时，混凝土锤由于重心较高，接地不稳，冲击后晃动夯击时，混凝土锤由于重心较高，接地不稳，冲击后晃动大，夯坑较深且开口较大，坑侧壁摩擦小，容易起锤。铸铁锤大，夯坑较深且开口较大，坑侧壁摩擦小，容易起锤。铸铁锤落地稳，夯坑开口较小，夯坑较深后侧壁摩阻力大，且夯坑塌落地稳，夯坑开口较小，夯坑较深后侧壁摩阻力大，且夯坑塌土容易堆在锤顶，堵塞气孔而引起提锤困难，两者加固作用相土容易堆在锤顶，堵塞气孔而引起提锤困难，两者加固作用相差不大。差不

26、大。设计计算有效加固深度有效加固深度 （5 5）土层分布影响）土层分布影响 一些工程实测表明，当土层上层较下层硬，或中间一些工程实测表明，当土层上层较下层硬，或中间层有薄层硬层的下部软弱土，其下部软弱土加固效果差，层有薄层硬层的下部软弱土，其下部软弱土加固效果差，尤其下部软弱土分布深时加固效果差。尤其下部软弱土分布深时加固效果差。对所有夯点应分批次分遍夯击，若对所对所有夯点应分批次分遍夯击，若对所有夯点都先夯击一遍，将造成浅层先加有夯点都先夯击一遍，将造成浅层先加固，降低以后深层加固的效果。固，降低以后深层加固的效果。设计计算有效加固深度有效加固深度 设计计算夯锤和落距夯锤和落距夯夯锤锤落距落

27、距单击夯击能=M*h总夯击能=N*M*h单位面积夯击能=N*M*h/A 饱和粘性土所需的能量不能一次施加，否则土饱和粘性土所需的能量不能一次施加，否则土体会产生侧向挤出，强度反而有所降低，且难于恢体会产生侧向挤出，强度反而有所降低，且难于恢复。根据需要可分几遍施加，两遍间可间歇一段时复。根据需要可分几遍施加，两遍间可间歇一段时间。间。根据加固土层的根据加固土层的厚度、地基状况厚度、地基状况和土质成分确定和土质成分确定 设计计算夯锤和落距夯锤和落距 选选 择择 合合 适适 的的 夯夯 锤锤 和和 落落 距距圆形和方形圆形和方形气孔式和封闭式气孔式和封闭式 选择夯锤选择夯锤 锤重锤重 确定落距确定

28、落距 根据单击根据单击夯击能量夯击能量 较适宜的夯击能较适宜的夯击能 夯击能最低值夯击能最低值 介于介于底面积按土底面积按土的性质确定的性质确定 强夯置换强夯置换 （1 1）土层加固厚度）土层加固厚度 对加固土层厚度小于对加固土层厚度小于5m5m，锤着地面积，锤着地面积为为2 25m5m2 2，加固土层厚度大于，加固土层厚度大于5m5m时，锤着地面积一般要求时，锤着地面积一般要求4.5m4.5m2 2。根据理论分析，土体压缩沉降，底面积大小的影响比外力强度根据理论分析，土体压缩沉降，底面积大小的影响比外力强度大小影响更敏感，所以大小影响更敏感，所以在同样条件下，加大基底面积比加大锤在同样条件下

29、，加大基底面积比加大锤重效果更明显。重效果更明显。（2 2）土的性质）土的性质 对颗粒较细的粘性土，锤底面积要加大，对颗粒较细的粘性土，锤底面积要加大，一般取一般取4 46m6m2 2；对砂性土、含水量较低的回填土，锤底面积取；对砂性土、含水量较低的回填土，锤底面积取2 24m4m2 2。（3 3）控制夯锤的高宽比）控制夯锤的高宽比 设计计算锤底面积的的选用原则：锤底面积的的选用原则：返回返回夯锤和落距夯锤和落距设计计算 最佳夯击能最佳夯击能最佳最佳夯击能夯击能？在该能量作用下，地基中在该能量作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土出现的孔隙水压力达到土的自重压力。的自重压力。粘性土粘性土根据孔隙

30、水压力的叠加值根据孔隙水压力的叠加值 砂性土砂性土 绘制孔隙水压力增量与夯击绘制孔隙水压力增量与夯击击数击数(夯击能夯击能)的关系曲线的关系曲线 砂土地基孔隙水压力增加和消散过程很快，孔隙水压力不能随砂土地基孔隙水压力增加和消散过程很快，孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，当孔隙水压力增量随夯击次数的增加而趋于稳夯击能增加而叠加，当孔隙水压力增量随夯击次数的增加而趋于稳定时，可认为砂土能接受的能量已达到饱和状态。定时，可认为砂土能接受的能量已达到饱和状态。设计计算 最佳夯击能最佳夯击能砂性土的最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系砂性土的最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系设计计算夯击击数和遍数夯击击

31、数和遍数强强夯夯夯夯击击击击数数 按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定。系曲线确定。1.1.最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯击能量小于单击夯击能量小于4000kN4000kNm m时为时为50mm50mm；夯击；夯击能为能为400040006000kN6000kNm m时为时为100mm100mm；夯击能大于；夯击能大于6000kN6000kNm m时为时为200mm200mm；2.2.夯坑周围地面不应发生过大隆起夯坑周围地面不应发生过大隆起;3.3.不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。

32、设计计算夯击击数和遍数夯击击数和遍数强强夯夯置置换换夯夯击击击击数数按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定 还要满足还要满足 1.1.墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长;2.2.累计夯沉量为设计墩长的累计夯沉量为设计墩长的1.51.52.02.0倍倍;3.3.最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。设计计算夯击击数和遍数夯击击数和遍数夯夯击击遍遍数数 一般采用点夯一般采用点夯2 23 3遍，对于渗透性较差的遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量再以

33、低能量满夯满夯12遍，满夯还可采用轻锤或低遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。落距锤多次夯击，锤印搭接。（1 1）作用）作用 加固表层土，即加固夯点间未加固表层土，即加固夯点间未压密土。压密土。（2 2）夯击能量）夯击能量 满夯单击能可选用满夯单击能可选用5005001000kN1000kNm m，每点击数，每点击数5 51010击，并控制最后两击击，并控制最后两击夯沉量，宜小于夯沉量，宜小于3 35cm5cm。满夯满夯400040004000400040004000800080008000400040004000400040004000800080008000第一遍第一遍600

34、0kN.m第二遍第二遍6000kN.m第三遍第三遍3000kN.m设计计算夯击击数和遍数夯击击数和遍数设计计算夯击点的布置夯击点的布置夯夯点点布布置置根据基底平面形状等边三角形等边三角形等腰三角形等腰三角形正方形正方形应考虑施工时吊机的行走通道 强夯置换墩位布置 等边三角形等边三角形正方形正方形独立基础或条形基础根据基础形式布置根据基础形式布置对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计深度的深度的1/21/22/32/3，并不宜小于，并不宜小于3m3m。处理范围处理范围设计计算夯击点的布置夯击点的布置夯夯击击点点的的间间距距设计计算间歇时间间歇时间原则

35、：原则：取决于加固土层中孔隙水压力消取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间散所需要的时间 砂性土砂性土连续夯连续夯粘性土间歇时间长（间歇时间长（3 34 4周）周）间间歇歇时时间间设计计算垫层铺设垫层铺设 作用：作用：（1 1）支承起重设备，确保机械设备通行和施工；）支承起重设备，确保机械设备通行和施工；（2 2）加大地下水位与地表面的距离，防止夯击时）加大地下水位与地表面的距离，防止夯击时夯坑积水。夯坑积水。对场地地下水位在对场地地下水位在-2m-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流强夯，无需铺设垫层

36、；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否动的饱和砂土，需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。则土体会发生流动。垫垫层层 垫层材料：垫层材料：松散性材料（如粗颗粒的碎石、矿渣、砂砾石松散性材料（如粗颗粒的碎石、矿渣、砂砾石等，粗颗粒粒径宜小于等，粗颗粒粒径宜小于10cm10cm）厚度：厚度：0.50.52.0m2.0m设计计算现场测试设计现场测试设计地地面面及及深深层层变变形形目的：目的：1.1.了解地表隆起的影响范围及垫层的密实了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；度变化；2.2.研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定

37、研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；单点最佳夯击能量；3.3.确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究强夯的加固效果。以研究强夯的加固效果。手段：手段：地面沉降观测、深层沉降观测和水平地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。位移观测。设计计算现场测试设计现场测试设计夯击次数夯击次数(或夯击能或夯击能)与夯坑体积和与夯坑体积和隆起体积关系曲线隆起体积关系曲线 阴影面积为有效压阴影面积为有效压实体积，越大表示实体积，越大表示效果越好。效果越好。地地面面及及深深层层变变形形设计计算现场测试设计现场测试设计孔孔隙隙水水压压力力 一般可在试验现场沿夯击

38、点等距离的一般可在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的不同距离埋设不同深度以及等深度的不同距离埋设双管双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪仪，在夯击作用下，进行对孔隙水压力沿，在夯击作用下，进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究。从而确定研究。从而确定两个夯击点间的夯距、夯两个夯击点间的夯距、夯击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。等参数。设计计算现场测试设计现场测试设计侧侧向向挤挤压压力力 设计计算现场测试设计现场测试设计振振动动加加速速度度 目

39、的：目的：通过测试了解强夯振动的影通过测试了解强夯振动的影响范围。响范围。标准：标准：通常将地表的最大振动加速通常将地表的最大振动加速度为度为0.98m/s0.98m/s2 2处（相当于处（相当于7 7度地震烈度）度地震烈度）作为设计时振动影响安全距离。作为设计时振动影响安全距离。措施：措施：一般夯点离建筑物距离至少一般夯点离建筑物距离至少15m15m以上。若不满足要求，为减少强夯振以上。若不满足要求，为减少强夯振动的影响，常在夯区周围设置隔振沟。动的影响，常在夯区周围设置隔振沟。施工方法施工方法 设计计算设计计算 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 四、施工方

40、法四、施工方法施工机具与设备：施工机具与设备：夯锤、起重设备、脱钩装置等。夯锤、起重设备、脱钩装置等。施工工艺施工工艺施工要点施工要点施工方法施工方法夯夯 锤锤1.1.夯锤质量夯锤质量 根据自由落体冲量公式：根据自由落体冲量公式：式中式中 E E 夯锤着地的冲量（夯锤着地的冲量（t tm/sm/s）；）；m m 夯锤质量（夯锤质量（t t）；）；g g 重力加速度；重力加速度；h h 落距（落距（m m）。）。在冲量一定的条件下，由于冲量与锤重的一次方以及落距在冲量一定的条件下，由于冲量与锤重的一次方以及落距的的1/21/2次方成正比，从形式上看，增加夯锤质量比增大落距好；次方成正比，从形式上

41、看，增加夯锤质量比增大落距好；另一方面增加落距可增大夯锤着地时的速度，能减小能量损耗，另一方面增加落距可增大夯锤着地时的速度，能减小能量损耗，更有效地将夯击能传到土层地深部，使加固效果更好。因此，更有效地将夯击能传到土层地深部，使加固效果更好。因此，应综合考虑这两个因素。应综合考虑这两个因素。2.2.夯锤材料夯锤材料 夯锤的材料可用铸铁（钢），也可在钢板壳内填筑混凝土，夯锤的材料可用铸铁（钢），也可在钢板壳内填筑混凝土，两者的加固效果无多大差别。两者的加固效果无多大差别。3.3.夯锤形状夯锤形状 夯锤形状可做成圆形或方形。方锤落地，方位改变，与夯夯锤形状可做成圆形或方形。方锤落地，方位改变，与

42、夯坑形状不一致，影响加固效果，故多选用圆锤。坑形状不一致，影响加固效果，故多选用圆锤。施工方法施工方法夯夯 锤锤施工方法施工方法施工机械施工机械西欧国家西欧国家大吨位的履带大吨位的履带式起重机式起重机 稳定性好，行稳定性好，行走方便走方便 日本日本轮胎式起重机轮胎式起重机 通常在通常在100t100t以上以上施工机械施工机械 我国只具我国只具备小吨位起重备小吨位起重机的施工条件，机的施工条件，只能使用滑轮只能使用滑轮组起吊夯锤，组起吊夯锤，利用自动脱钩利用自动脱钩装置。装置。施工方法施工方法带辅助门架带辅助门架的强夯机的强夯机施工机械施工机械施工步骤施工步骤 强夯法施工步骤：强夯法施工步骤：1

43、)1)清理并平整施工场地；清理并平整施工场地；2)2)铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低防止夯击的效率降低;3)3)标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；4)4)起重机就位，使夯锤对准夯点位置；起重机就位，使夯锤对准夯点位置；5)5)测量夯前锤顶标高；测量夯前锤顶标高；施工方法施工方法施工步骤施工步骤 6)6)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下将夯锤起吊到预定高度

44、，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；吊钩，测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；应及时将坑底整平；7)7)重复步骤重复步骤6)6)，按设计规定的夯击次数及控制标准，完，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；成一个夯点的夯击；8)8)换夯点，重复步骤换夯点，重复步骤4)4)7)7)，完成第一遍全部夯点的夯，完成第一遍全部夯点的夯击；击；9)9)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；10)10)在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全

45、部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。地高程。施工方法施工方法施工步骤施工步骤 强夯置换法施工的步骤：强夯置换法施工的步骤：1.1.清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为为1.01.02.0m2.0m的砂石施工垫层；的砂石施工垫层；2.2.标出夯点位置，并测量场地高程；标出夯点位置，并测量场地高程；3.3.起重机就位，夯锤置于夯点位置；起重机就位，夯锤置于夯点位置；4.4.测量夯前锤顶高程；测量夯前锤顶高程；5.5.夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生

46、起锤困夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击；复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击；施工方法施工方法施工步骤施工步骤 6.6.按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的按由内向外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工；施工；7.7.推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程；夯实，并测量夯后场地高程；8.8.铺设垫层，并分层碾压密实。铺设垫层，并分层碾压密实。施工方

47、法施工方法 为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取防为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取防振措施；振措施；按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制；按试夯后的沉降量控制；注意含水量对强夯效果的影响；注意含水量对强夯效果的影响；注意夯锤上部排气孔的畅通注意夯锤上部排气孔的畅通 ；注意施工安全，防止石块伤人；注意施工安全，防止石块伤人；雨季施工注意排水。雨季施工注意排水。施工要点施工要点施工方法施工方法设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 检验时间检验时间：强夯施工结束后

48、应间隔一定时间方：强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。能对地基加固质量进行检验。对碎石土和砂土地基，对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取其间隔时间可取7 714d14d；对粉土和粘性土地基可取对粉土和粘性土地基可取141428d28d。强夯置换地基的间隔时间可取。强夯置换地基的间隔时间可取28d28d。五、质量检验五、质量检验强夯置换：单墩（或单墩复合地基）载荷强夯置换：单墩（或单墩复合地基）载荷 试验、动力触探试验等。试验、动力触探试验等。强夯：原位测试和室内土工试验强夯：原位测试和室内土工试验检验项目检验项目 检验数量：检验数量：竣工验收承载力检验的数量，应根竣工验收承载

49、力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对于简单对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于验点不应少于3 3点；点；对于复杂场地或重要建筑地基应对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的1 1，且不，且不应少于应少于3 3点。点。检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。检验深度应不小于设

50、计处理的深度。击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。质量检验质量检验设计计算设计计算 施工方法施工方法 质量检验质量检验发展趋势发展趋势 加固机理加固机理工程实例工程实例 工程实例工程实例上海浦东国际机场软土地基强夯处理上海浦东国际机场软土地基强夯处理 工程概况工程概况 上海浦东国际机场位于长江入海口南岸的濒海地带，上海浦东国际机场位于长江入海口南岸的濒海地带，是我国和上海市九五期间重大的基础设施建设项目。其是我国和上海市九五期间重大的基础设施建设项目。其中机坪，滑行道为中机坪，滑行道为“围海促淤围海促淤”造成，本次地基处理大造成，本次地基处理大部份位于稻田内，地表水系发育，沟浜纵横。在地