強(qiáng)夯法處理地基是60年代末由法國(guó)Menard技術(shù)公司首先創(chuàng)用的。這種方法是將很重的錘(一般為100--400KN)從高處自由落下(落距一般為6.40米)給地基以沖擊力和振動(dòng)，從而提高地墓土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。強(qiáng)夯法由于具有效果顯著、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。

  1．強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理

  強(qiáng)夯加固機(jī)理，首先應(yīng)該分為宏觀機(jī)理與微觀機(jī)理。其次對(duì)于飽和土與非飽和土應(yīng)該加以區(qū)分。而在飽和土中，粘性土與無(wú)粘性土還應(yīng)該加以區(qū)分。另外對(duì)于特殊土，如濕陷性黃土等，應(yīng)該考慮它的特性。

  再次，在研究強(qiáng)夯機(jī)理時(shí)應(yīng)該首先確定夯擊總能量中真正用于加固地基的那一部分，然后再分析此部分能量對(duì)于地基土的加固作用。總的來(lái)說(shuō)強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理是:當(dāng)強(qiáng)夯法應(yīng)用于非飽和土?xí)r，壓密過(guò)程基本上同實(shí)驗(yàn)室中的擊實(shí)法相同，在飽和無(wú)粘性土的情況下，可能會(huì)產(chǎn)生液化，壓密過(guò)程同爆破和振動(dòng)壓密的過(guò)程相似。對(duì)于飽和的細(xì)粒土，需要破壞土的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生超孔隙水壓力以及通過(guò)裂隙形成排水通道，空襲水壓力消散，土體被壓密。考慮到強(qiáng)夯法加固地基的方式，則加固作用應(yīng)與土層在被處理的過(guò)程中三種

  明顯不同的機(jī)理有關(guān)。即:第一，加密作用，指空氣或氣體的排出:第二，固結(jié)作用，指的是水或流體的排出:第三，預(yù)加變形作用，指的是各種顆粒成分在結(jié)構(gòu)上的重新排列，還包括顆粒組構(gòu)或型態(tài)的改變。

  2.強(qiáng)夯參數(shù)的確定

  強(qiáng)夯參數(shù)包括:單點(diǎn)夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)、相鄰兩次夯擊遍數(shù)的間歇時(shí)間、加固范圍和夯點(diǎn)的布置等。

  2.1單點(diǎn)夯擊能

  一般根據(jù)加固土層的厚度以及選用吊機(jī)的大小按下式確定:

  (1)H=a

  固影響深度(m)式中H

  W重(KN)

  人距(m)

  我國(guó)所用的錘重為80-250KN，落距25m，其加固深度可達(dá)40m.

  單點(diǎn)夯擊能二錘重X落距

  2.2最佳夯擊能的確定

  所謂的最佳夯擊能是指從理論上講，在這樣的夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的空隙水壓力達(dá)到土的自重

  作者簡(jiǎn)介:田大戰(zhàn)(1971.04).男，山西壇城市人，暇士研究生，從.結(jié)構(gòu)工怪研究

  許金余(1963.10.男。古林蜻宇縣人，博士。吸很，博.，從事結(jié)構(gòu)工祖.防護(hù)工口硯究

  漂扣曰于

  《工程力學(xué)》增刊2003年創(chuàng)0--'qw$

  壓力。

  粘性土的最佳夯擊能取4次的總能量520KN-m為最佳。砂性土最佳夯擊能為50KN錘在16。落距的條

  件下能量取4800KN-m為宜。

  2.3夯擊遍數(shù)的確定

  國(guó)內(nèi)大多數(shù)工程夯2-3遍，最后并進(jìn)行低能量的“搭夯”，即錘印彼此搭接。

  2.4相鄰夯擊兩遙之間的間歇時(shí)間確定方法

  通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):對(duì)于軟粘土，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯完后的瞬間，當(dāng)每遍的總夯擊能越大，則孔隙水壓力的消散時(shí)間越長(zhǎng)。因此，間歇時(shí)間不能小于4周。對(duì)于砂性土，孔隙水壓力的消散時(shí)間只有3-4分鐘，間歇時(shí)間很短，即可以連續(xù)作業(yè)。

  2.5加固范圍

  加固范圍比加固地基的長(zhǎng)度L和寬度B各大出加固厚度H，即

  S=(L+H)x(B+H)(2)

  3.工程實(shí)例

  3.1原始資料分析

  山西運(yùn)城民航機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)為山西省的省內(nèi)支線(xiàn)機(jī)場(chǎng)，其建設(shè)可以為進(jìn)一步改變運(yùn)城地區(qū)乃至整個(gè)晉北地區(qū)的交通狀況，發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)。運(yùn)城機(jī)場(chǎng)位于運(yùn)城市以北llKm，大運(yùn)公路和南同蒲鐵路以北1.5Km處，在陶村、張孝、張金和北王村之間.海拔高程在378M-384M之間.設(shè)計(jì)跑道中心地理坐標(biāo)為El11'02

  ‘02.90836"，N35007'00.74693"跑道方向?yàn)檎姹?8001'09.043"，地勢(shì)平坦交通便利.運(yùn)城機(jī)場(chǎng)位于運(yùn)城盆地的腹地，地貌單一，地勢(shì)平坦，北高南低，自然地面坡度為5%o，地上構(gòu)筑物有公路、水渠、架空電纜、微波塔，GSM基站等，土地多為耕地。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)地地基土為河湖相沉積物，屬上更新統(tǒng)(Q3)，由黃土狀粉質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土，砂質(zhì)粘土，粘土等組成。屬典型的濕陷性黃土、濕陷類(lèi)型

  等級(jí)為非自重濕陷I級(jí)一非自重濕陷II級(jí)，地基夯點(diǎn)分布如圖1,

  圖1機(jī)場(chǎng)道面夯點(diǎn)分布網(wǎng)格圖

  3.2強(qiáng)夯工程施工工藝

  工程特點(diǎn)，主要工序施工方案論證:

  通過(guò)對(duì)原始資料的分析，本合同段的主要工程特點(diǎn)為:

  (1)機(jī)場(chǎng)是在老機(jī)場(chǎng)墓礎(chǔ)上改建，具有工程情況、現(xiàn)場(chǎng)情況較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。施工用水、電、道路、通訊的條件較好。

  (2)場(chǎng)區(qū)內(nèi)土方挖填基本平衡，不需要借土棄土，無(wú)高挖方、填土區(qū)。土方及強(qiáng)夯工作量較大，S期較為緊張。

  (3)場(chǎng)區(qū)土方以非自重濕陷性黃土為主，工程施工過(guò)程中要特別注意排水。

  (4)場(chǎng)地比較平整開(kāi)闊，周?chē)鸁o(wú)其它建筑物且離村莊較遠(yuǎn)便于強(qiáng)夯施工。

  根據(jù)場(chǎng)區(qū)的自然地質(zhì)情況和上述工程特點(diǎn)結(jié)合設(shè)計(jì)說(shuō)明和民航機(jī)場(chǎng)施工技術(shù)規(guī)范及補(bǔ)充技術(shù)要求，對(duì)施工擬采用以下主要施工方案:

  3.2.1強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)

  根據(jù)本工程地質(zhì)報(bào)告，結(jié)合本工程地基處理的要求，綜合分析比較，認(rèn)為強(qiáng)夯施工技術(shù)參數(shù)符合本

  ·傭J，’Rv,夕《工程力學(xué)》增刊2003年

  工程的實(shí)際情況。

  (1)點(diǎn)夯一遍完成，單點(diǎn)擊數(shù)一次完成;滿(mǎn)夯一遍。

  (2)點(diǎn)夯停夯標(biāo)準(zhǔn):打足單點(diǎn)擊數(shù)，最后兩擊的累計(jì)夯沉量不大于50mm;滿(mǎn)夯停夯標(biāo)準(zhǔn):打足單點(diǎn)

  擊數(shù)，最后兩擊的累計(jì)夯沉量不大于30mm,

  (3)控制每通夯，推平及碾壓等工序均有一定的間歇時(shí)間，點(diǎn)夯與滿(mǎn)夯的間歇時(shí)間應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求

  時(shí)間;點(diǎn)夯夯坑可在滿(mǎn)夯前的3-5天推平，滿(mǎn)夯后應(yīng)間隔一段時(shí)間再做平整碾壓。

  (4)夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起。

  (5)控制夯坑深度，不應(yīng)發(fā)生起錘困難。

  3.2.2機(jī)械設(shè)備的選用

  (1)、夯錘

  夯錘材料:根據(jù)本工程施工的實(shí)際情況及設(shè)計(jì)技術(shù)要求，錘底靜壓力為98-196KN:使用的夯錘為園臺(tái)

  形的鋼筋混凝土錘，每個(gè)錘有4個(gè)。25-30cm通氣孔。

  錘底面積的大小與加固地基土的土質(zhì)和加固土層的厚度等有關(guān)。因此根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，在滿(mǎn)足

  技術(shù)要求的錘底靜壓力的前提下，盡量加大夯錘的著地面積，用以提高強(qiáng)夯對(duì)地基的加固效果。

  (2)、起重設(shè)備

  起重能力按照地荃加固深度、錘重和落距三者確定。按照能級(jí)不同選用起重能力為20-30T的履帶式

  起重機(jī)。根據(jù)本工程的強(qiáng)夯機(jī)具設(shè)備，使用滑輪組起吊夯錘，利用自動(dòng)脫鉤裝置，使錘形成自由落體。

  3.2.3施工步驟

  (1)清除耕植土并平整施工場(chǎng)地;

  (2)測(cè)量放點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置:

  (3)夯機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置:

  (4)測(cè)量夯前錘頂高程;

  (5)將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程:

  (6)重復(fù)步驟(5)按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊擊數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)夯擊:

  (7)重復(fù)步驟(3)一(6)，完成第一遍全部夯點(diǎn)的施工

  (8)在達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程:

  (9)在滿(mǎn)足間隔時(shí)間后，用推土機(jī)進(jìn)行平整，并測(cè)量標(biāo)高，且用低能量夯錘進(jìn)行滿(mǎn)夯;

  (10)重復(fù)步驟(3)一(6)，完成第二遍全部滿(mǎn)夯的施工:‘

  (11)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行干密度檢測(cè);

  (12)間隔時(shí)間在滿(mǎn)足孔隙水壓力消散要求后，用推土機(jī)將場(chǎng)地平整，井測(cè)量標(biāo)高;

  (13)提交竣工資料。

  3.2.4排水系統(tǒng)

  強(qiáng)夯法加固地墓，主要是土體受到夯擊能的隙水壓力不斷提高，土體開(kāi)始液化，夯坑周?chē)诤粨裟茏?br />
  用下形成許多樹(shù)枝狀裂縫，孔隙水沿土體裂縫處排出。因此，強(qiáng)夯排水十分重要，它直接影響強(qiáng)夯對(duì)地基

  處理的效果。

  在強(qiáng)夯過(guò)程中主要考慮排除雨水、地下水和強(qiáng)夯過(guò)程中消散的孔隙水。因此，在整個(gè)標(biāo)段施工區(qū)域采

  用周?chē)潘鳒献鳛閺?qiáng)夯排水系統(tǒng)，并用集水井進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)集中強(qiáng)制排水的措施。同時(shí).為避免雨季對(duì)強(qiáng)夯

  施工的影響，我部除采取強(qiáng)有力的排水措施外，做到盡早結(jié)束強(qiáng)夯施工.

  為了解決排水問(wèn)題根據(jù)對(duì)雨水量、地下水滲透和強(qiáng)夯孔隙水等流量的計(jì)算，采用挖設(shè)一條底標(biāo)高為

  2.8-3.Om，邊坡1:1，底寬1.50m，溝底縱坡。.5%o-1.O%的排水明溝.及時(shí)將場(chǎng)內(nèi)水量排除。

  為了使明溝內(nèi)積水能夠及時(shí)排出，在明溝的特殊部位設(shè)集水井，采用7.5-15KW潛水泵不停地將明溝

  內(nèi)積水抽至場(chǎng)外水渠內(nèi)，保持溝底積水不超過(guò)20cm.

  明溝兩側(cè)坡面及溝底經(jīng)常派人進(jìn)行修整，保持坡面穩(wěn)定，溝底流水通暢。

  《工程力學(xué)》增刊2003年空O,2---卿

  3.2.5強(qiáng)夯過(guò)程中幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題的處理措施

  由于地基本身的不均勻性和施工過(guò)程中受到外界條件的影響，因而在工程中可能會(huì)遇到一些反常的現(xiàn)

  (1)“彈籃土”的處理

  產(chǎn)生彈簧土的原因是由于地基表層土體的含水量高或者由于夯擊能過(guò)大，地基發(fā)生塑性剪切變形破壞

  或者強(qiáng)夯后，遍與遍之間的間隔時(shí)間不夠，孔隙水壓力未消散。

  采取的措施:

  ①排水。

  ②在夯間打設(shè)豎向排水通道，加快土體的排水固結(jié)。

  ③翻曬，暫停夯擊。

  ④采取“換土法”，即將局部“彈簧土”挖除.

  (2)有些夯點(diǎn)在達(dá)到規(guī)定的夯擊次數(shù)后，最后兩擊仍達(dá)不到貫入度的要求，或在夯擊過(guò)程中夯坑周?chē)?br />
  隆起t過(guò)大，夯點(diǎn)出現(xiàn)剪切、重塑變形破壞。

  措施:

  ①排水采用加深明溝，降低場(chǎng)內(nèi)地下水位:打設(shè)碎石樁(或砂樁等)豎向排水通道，加快孔隙水壓力

  消散，加速土體固結(jié)

  ②在坑內(nèi)放里混山石或塊石

  ③改用底面積大的錘，調(diào)整錘擊能t和夯擊次數(shù)。

  ④將達(dá)不到要求的夯點(diǎn)，在平面圖上標(biāo)明，過(guò)一段時(shí)間以后推平，重新補(bǔ)夯，直到達(dá)到要求為止。

  (3)夯錘無(wú)法按規(guī)定擊數(shù)夯擊，造成拔錘困難.

  措施:

  ①加強(qiáng)場(chǎng)內(nèi)排水和降水

  ②調(diào)整夯錘底面積，用錘底面積大，接地比壓力小的夯錘。

  ③調(diào)整強(qiáng)夯施工參數(shù).

  4結(jié)語(yǔ)

  象也是正常的。根據(jù)挽們以往施工經(jīng)驗(yàn)，主要有以下幾方面:

  通過(guò)工程實(shí)踐.我們得出強(qiáng)夯法在地墓處理中還是有非常大功效的.通過(guò)工程積累了經(jīng)驗(yàn)，得到了鍛

  煉。經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

  參考文獻(xiàn)

  (1)地荃處理手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992

  (2)尚世佐.強(qiáng)夯法加固地荃若干問(wèn)且探討.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1983

  陽(yáng)〕運(yùn)坡機(jī)場(chǎng)工程資料匯偏.保定:中國(guó)航空港，2002