強(qiáng)夯法處理地基是60年代末由法國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。總的來說強(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，壓密過程基本上同實(shí)驗(yàn)室中的擊實(shí)法相同，在飽和無粘性土的情況下，可能會(huì)產(chǎn)生液化，壓密過程同爆破和振動(dòng)壓密的過程相似。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裂隙形成排水通道，空襲水壓力消散，土體被壓密?？紤]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。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)場設(shè)計(jì)為山西省的省內(nèi)支線機(jī)場，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)場場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)場是在老機(jī)場墓礎(chǔ)上改建，具有工程情況、現(xiàn)場情況較簡單的特點(diǎn)。施工用水、電、道路、通訊的條件較好。

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

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

  (4)場地比較平整開闊，周圍無其它建筑物且離村莊較遠(yuǎn)便于強(qiáng)夯施工。

  根據(jù)場區(qū)的自然地質(zhì)情況和上述工程特點(diǎn)結(jié)合設(shè)計(jì)說明和民航機(jī)場施工技術(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)夯夯坑可在滿夯前的3-5天推平，滿夯后應(yīng)間隔一段時(shí)間再做平整碾壓。

  (4)夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。

  (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)量場地高程:

  (9)在滿足間隔時(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)行滿夯;

  (10)重復(fù)步驟(3)一(6)，完成第二遍全部滿夯的施工:‘

  (11)現(xiàn)場進(jìn)行干密度檢測(cè);

  (12)間隔時(shí)間在滿足孔隙水壓力消散要求后，用推土機(jī)將場地平整，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，土體開始液化，夯坑周圍在夯擊能作

  用下形成許多樹枝狀裂縫，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)夯過程中主要考慮排除雨水、地下水和強(qiáng)夯過程中消散的孔隙水。因此，在整個(gè)標(biāo)段施工區(qū)域采

  用周圍排水明溝作為強(qiáng)夯排水系統(tǒng)，并用集水井進(jìn)行場內(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)積水抽至場外水渠內(nèi)，保持溝底積水不超過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)夯過程中幾個(gè)常見問題的處理措施

  由于地基本身的不均勻性和施工過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，或在夯擊過程中夯坑周圍

  隆起t過大，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)夯錘無法按規(guī)定擊數(shù)夯擊，造成拔錘困難.

  措施:

  ①加強(qiáng)場內(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

  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:中國建筑工業(yè)出版社，1992

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

  陽〕運(yùn)坡機(jī)場工程資料匯偏.保定:中國航空港，2002