论文部分内容阅读
摘 要：强夯法施工使原有土体孔隙水压力急剧增大，使得土粒重新排列，达到一个较为密实、稳定的新的土体结构使土体获得加密。本文探讨了地基加固中的强夯法，并通过实例探讨了强夯法的施工技术。
关键词：地基加固；强夯动力压密法；技术；动力置换
强夯动力压密法就是采用动荷载对地基进行加固的方法，从而引起土体原有结构破坏，土粒重新排列，最后达到一个较为密实、稳定的新的土体结构。研究数据表明，一个单位的重量设法变成动载后，可以产生上千倍的当量静载效应，所以采用动荷载加固软土技术已成为当今国内外软基处理技术发展的一项重大措施。
一、强夯法施工范围及特点
从工程实践经验看，强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。一般认为，强夯法目前除了对厚层淤泥和淤泥质土不适用外，对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。总之，强夯法在某种程序上比机械的、化学的和其他加固方法更为广泛和有效。采用强夯法处理软土地基，其加固效果取决于地基土的渗出透性，所以必须创造排水通道。工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。
二、强夯法加固机理
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，土体结构破坏，形成夯坑，对周围土进行动力挤压。目前，强夯法加固地基有在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。
2.1 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，其夯坑深度可达0.6～1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2～3倍。非饱和土在中等夯击能量的作用下，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%。
2.2 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，即巨大的冲击能量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，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。液化度为孔隙水压力与液化压力之比，而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时，亦即为土体产生液化的临界状态，而该能量级称为“饱和能”。此时，吸附水变成自由水，土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时，能量纯属是浪费。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水，这也是具有触变性土的特性。鉴于以上强夯法加固的机理。我们对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。
2.3 动力置换
动力置换可分为整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑于土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石墩（或桩）。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的使用。
三、强夯法工程应用
某工程位于某河流二级阶地，回填后一年来，一直处于自然堆放状态，由于工期紧，经研究对地基进行强夯加固处理。根据场地条件，结合上部结构荷载及变形适应能力，对填土地基提出设计要求，初步设定场地的强夯设计参数。A、地基承载力特征值不小于180 kPa，地基变形模量不小于10MPa。B、强夯的有效加固深度不小于6 m。C、场地的夯沉量按1. 2 m考虑，初步考虑场地夯完之后的场地标高即为基础标高。结合上述设计要求，本工程选择了一个点进行了试夯，结合本工程对地基承载力的具体要求及沉降要求，经试验，确定夯锤重量为15 t，单击强夯能量为150 t•m，最终夯击数为10击，同时要求最后两击夯沉量不大于50 mm。根据该场地范围内均为独立基础的特点，强夯采用均布方案，正三角形布置。强夯遍数取3遍，每遍时间间隔为1周，第一遍夯擊点间距可取夯锤直径的3倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，强夯夯击2遍后，最后再以低能量满夯2遍，锤印搭接。强夯结束后，土体被压缩沉降明显，场地高程平均下降了1. 1 m左右，强夯时，填土含水量比较低，为含细小含角砾的红粘土，强夯后承载力提高较快，为节省时间，加快工期，对刚强夯完的场地随机选取了12个试验点分别进行标准贯入试验，试验时严格按照有关规范的试验规程操作，按贯入强夯土30 cm深记录锤击数，并换算成地基承载力。为了安全起见，探明场内积水对强夯后的场地的不利影响，决定重新采用静力触探测试方法对场地重新进行检测。同时在场地内挖几个探坑，各探坑挖至基础底面，从挖出来的探坑发现，个别探坑挖开后都有明水，为四周汇集而来的，但是进入以下强夯土层后发现降水似乎没有进一步渗透到强夯过的土层里，强夯土层依然密实，强度较高。从随机选取的12个探孔来看，有8个探孔测试结果显示，强夯土下层的原状土强度略高于强夯土，说明强夯加固影响深度已经达到了原状土所在的深度范围。该场地采用强夯法加固的效果明显，强夯法具有施工速度快、施工费用低的特点，取得了良好的社会和经济效益。
所以，强夯只要设计合理，能很大的提高土层的压实度，能有效加固填土地基。强夯法加固深度大，最深加固深度可达10 m。强夯影响随土层深度的增加影响逐渐减小，但是在其影响深度范围内的加固效果还是理想的。
四、结语
总之，强夯动力压密法采用动荷载对地基进行加固的方法，实现了将土体原有结构破坏，土粒重新排列,最后达到一个较为密实、稳定的新的土体结构，有效地夯实不同地质条件地基，是做好下一步工程的先决条件。
关键词：地基加固；强夯动力压密法；技术；动力置换
强夯动力压密法就是采用动荷载对地基进行加固的方法，从而引起土体原有结构破坏，土粒重新排列，最后达到一个较为密实、稳定的新的土体结构。研究数据表明，一个单位的重量设法变成动载后，可以产生上千倍的当量静载效应，所以采用动荷载加固软土技术已成为当今国内外软基处理技术发展的一项重大措施。
一、强夯法施工范围及特点
从工程实践经验看，强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。一般认为，强夯法目前除了对厚层淤泥和淤泥质土不适用外，对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。总之，强夯法在某种程序上比机械的、化学的和其他加固方法更为广泛和有效。采用强夯法处理软土地基，其加固效果取决于地基土的渗出透性，所以必须创造排水通道。工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。
二、强夯法加固机理
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，土体结构破坏，形成夯坑，对周围土进行动力挤压。目前，强夯法加固地基有在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。
2.1 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，其夯坑深度可达0.6～1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2～3倍。非饱和土在中等夯击能量的作用下，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%。
2.2 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，即巨大的冲击能量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，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。液化度为孔隙水压力与液化压力之比，而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时，亦即为土体产生液化的临界状态，而该能量级称为“饱和能”。此时，吸附水变成自由水，土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时，能量纯属是浪费。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水，这也是具有触变性土的特性。鉴于以上强夯法加固的机理。我们对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。
2.3 动力置换
动力置换可分为整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑于土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石墩（或桩）。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的使用。
三、强夯法工程应用
某工程位于某河流二级阶地，回填后一年来，一直处于自然堆放状态，由于工期紧，经研究对地基进行强夯加固处理。根据场地条件，结合上部结构荷载及变形适应能力，对填土地基提出设计要求，初步设定场地的强夯设计参数。A、地基承载力特征值不小于180 kPa，地基变形模量不小于10MPa。B、强夯的有效加固深度不小于6 m。C、场地的夯沉量按1. 2 m考虑，初步考虑场地夯完之后的场地标高即为基础标高。结合上述设计要求，本工程选择了一个点进行了试夯，结合本工程对地基承载力的具体要求及沉降要求，经试验，确定夯锤重量为15 t，单击强夯能量为150 t•m，最终夯击数为10击，同时要求最后两击夯沉量不大于50 mm。根据该场地范围内均为独立基础的特点，强夯采用均布方案，正三角形布置。强夯遍数取3遍，每遍时间间隔为1周，第一遍夯擊点间距可取夯锤直径的3倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，强夯夯击2遍后，最后再以低能量满夯2遍，锤印搭接。强夯结束后，土体被压缩沉降明显，场地高程平均下降了1. 1 m左右，强夯时，填土含水量比较低，为含细小含角砾的红粘土，强夯后承载力提高较快，为节省时间，加快工期，对刚强夯完的场地随机选取了12个试验点分别进行标准贯入试验，试验时严格按照有关规范的试验规程操作，按贯入强夯土30 cm深记录锤击数，并换算成地基承载力。为了安全起见，探明场内积水对强夯后的场地的不利影响，决定重新采用静力触探测试方法对场地重新进行检测。同时在场地内挖几个探坑，各探坑挖至基础底面，从挖出来的探坑发现，个别探坑挖开后都有明水，为四周汇集而来的，但是进入以下强夯土层后发现降水似乎没有进一步渗透到强夯过的土层里，强夯土层依然密实，强度较高。从随机选取的12个探孔来看，有8个探孔测试结果显示，强夯土下层的原状土强度略高于强夯土，说明强夯加固影响深度已经达到了原状土所在的深度范围。该场地采用强夯法加固的效果明显，强夯法具有施工速度快、施工费用低的特点，取得了良好的社会和经济效益。
所以，强夯只要设计合理，能很大的提高土层的压实度，能有效加固填土地基。强夯法加固深度大，最深加固深度可达10 m。强夯影响随土层深度的增加影响逐渐减小，但是在其影响深度范围内的加固效果还是理想的。
四、结语
总之，强夯动力压密法采用动荷载对地基进行加固的方法，实现了将土体原有结构破坏，土粒重新排列,最后达到一个较为密实、稳定的新的土体结构，有效地夯实不同地质条件地基，是做好下一步工程的先决条件。