浅谈地基处理强夯法

　　摘要：结合具体实例，分析关于强夯技术的优缺点，并提出关于强夯地基处理的建议。

　　关键词：工程施工,强夯法,技术

　　1 强夯法的来由

　　强夯法又称动力固结法，是将一个重锤(一般为10~40t)从高处(10~40m)自由下落，夯击地基，从而使地基土的抗压强度得到提高、压缩模量提高，压缩性得到降低的方法。1957年，英格兰的道路研究所就曾运用普罗克特(Proctov)击实原理进行过深层土体的压实处理，但直到1970年前后，强夯法才在法国工程师路易斯·梅纳(LouisoMeiiard)的开发和倡导下，真正大规模地应用于深层土体的加固处理中。强夯法最初仅用于砂和碎石的地基处理，随着施工机械和施工工艺水平的提高，强夯法也可用于粘性土地基的加固处理。

　　2国内外发展情况

　　强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创并创用的。由于强夯特有的优点，所以在国外十分普遍。1974年英国工程师协会专门召开了深基础会议，在该次会议上Menard本人对强夯作了详细介绍。从那以后十几年来第九、十、十一届国际土力学和基础工程会议上以及世界各地区性会议上，都发表了很多关于强夯的论文，对强夯的发展，完善起到了很大推动作用。我国是1978年9月引进这项技术的，1979年首先在塘沽进行了强夯法加固粘土地基的实验研究。1979年6月分别在河北省廊坊与山西省阳泉，对清土粘土、粉细砂地基与黄土质砂粘土填方地进行了处理。这是我国采用强夯法处理地基的最早两项工程，随后很快推广到北京、上海、天津、广州、深圳等很多地方，并且都取得了良好的技术经济效果，为国家节省了巨额基础工程费用。

　　3关于强夯法加固地基的机理，目前有关专家学者意见还不很一致，但对于地基处理中经常遇到的几种类型的土，一般的观点认为：强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一巨大的冲击能量(一般而言此冲击能量不小于800kN·m)，加荷历时约几十毫秒，对含水量较大的土层，加荷时间约100毫秒左右。这种突然释放的巨大能量，将转化为各种波型传到地下。首先到达某指定范围的波是压缩波，它使土体受压或受拉，能引起瞬时的孔隙水汇集，因而使地基土的抗剪强度大为降低，据理论计算这种波以振动能量的7%传播出去，紧随压缩波之后的是剪切波，以振动能量26%传播出去，剪切波会导致土体结构的破坏。此外的瑞利波(面波)以振动能量的67%传出，在夯点附近造成地面隆起。土体在这些波的综合作用下，土体颗粒重新排列相互靠拢，排出孔隙中的气体，使土体挤密压实，强度提高。

　　根据上述观点，地基土经强夯法加固后，其强度提高过程大致可分为四个阶段：夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密(表现为土体中水及气体排出，孔隙水压力上升);土体液化或土体结构破坏(表现为土体强度降低或抗剪强度丧失);排水固结压密(表现为渗透性能改变，土体裂隙发展，土体强度提高);触变恢复并伴随固结压密(包括部分自由水又变成薄膜水，土的强度继续提高)。

　　4 强夯技术的优缺点

　　4.1优点：

　　(1)适用范围广泛：

　　可以用于加固各类砂性土、粉土、一般黏性土、黄土、人工填土，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及建筑、生活垃圾或工业废料组成的杂填土，采用置换法也可用于加固软土地基。

　　(2)加固效果显著：

　　地基经强夯处理后，可明显提高地基承载力、压缩模量。

　　(3)有效加固深度深：

　　单层8000KN·m高能量级强夯处理深度达12m，多层强夯处理，深度可达24~54m，一般能量强夯处理深度在6~8m在缺少试验资料或经验时可按下表预估。

　　注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。

　　(4)施工机具简单：

　　强夯机具主要为履带式起重机，一般辅以龙门架等设施，以便增加起吊能力和稳定性。

　　(5)节省材料：

　　一般的强夯处理是将原状土或者回填土方施以能量，减低建材的消耗。

　　(6)节省造价：

　　强夯工艺无需特殊的建筑材料，与桩基础相比节省了建筑材料的购置、运输、制作、打入费用，除了消耗油料和人工费用外，基本没有其它消耗。

　　4.2缺点：

　　(1)施工过程中震动比较大，不适合用于离建筑物和构筑物比较近的区域，容易产生扰动和扰民。

　　(2)对于土方含水量比较敏感，含水量高锤击后容易造成橡皮土。

　　(3)施工场地不易太小，否则施工机具无法施工。

　　(4)施工中要掌握好机具的稳定性，重锤不要直接接触砖块和混凝土块等硬物，否则易于出现伤亡事故。

　　5施工程序

　　① 平整场地

　　用推土机平整，并以此确定地面高程。

　　② 铺垫层并以此确定地面高程

　　遇到地表为细粒土，且地下水位较高的情况，有时需在表面铺设0.5-2m左右的砂。沙砾或碎石。这样做的目的是在地表形成硬层、可以用于支援起重设备，确保机械通行、施工，又可以加大地下水和表层的距离，防止夯击效率低。另外硬层还可以有效的保护表层土层不被破坏。

　　③ 夯点放线定位

　　宜用石灰或小木桩的办法进行，其偏差不得大于5cm

　　④ 强夯施工

　　每夯完一遍后，用新土或坑壁的土将夯坑填平，再进行下一遍夯击，直到将计划的夯击遍数完成为止，最后一夯为满夯(搭夯)。

　　⑤ 现场记录

　　应对每一夯实点的夯击能量、夯击次数和每次夯击后的沉降量等做好详细的现场记录。

　　⑥ 安全措施

　　为了防止飞石伤人，现场工作人员应带好安全帽，另外，夯击时工作人员应退出强夯机工作半径内。

　　6 工程实例

　　曹店跌水橡胶坝工程位于河北省香河县北运河王家摆下游250m处，是北运河治理分部工程之一。由于橡胶坝地基以下6.0M，主要为中、细砂层，按八度地震设防，地基一般属中等、严重液化地基，因此需要进行加固，消除地基液化。

　　地基处理的可行性分析。(1)剂密碎石桩复合地基加固方案，造价较高，一般在200～300元/㎡,大面积施工不经济。(2)采取钢筋混凝土桩基方案。由于地基以下6.0M为可液化土层，如采用此方案，上部6.0M范围内的桩基起不到摩擦力的作用，需要加长钢筋混凝土桩，这对只处理地基液化来说显然不经济。(3)强夯法加固处理方案。强夯法加固20～30元/㎡，若设计合理、施工方法得当，是较为经济的方案。

　　通过强夯实验，强夯法对浅层地基的液化处理是有效的，试验区夯前地基呈中等或严重液化，据强夯试验结果，选定夯击能量：强夯单击功能1040kN·m、击数8击，作为施工参数。通过强夯加固处理，地基加固效果显著，在处理深度内部全部消除地基振动液化，地基承载力标准值fk由100～120kPa提高至135～175kPa。

　　7建议

　　(1) 强夯地基前，若水位较高应首先降低水位。

　　(2) 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的2/3，并不宜小于3m。

　　(3) 为保证地基土层的均匀性，不得出现两种处理的地基，要强夯的都要强夯到位。

　　(4) 目前水利系统还没有完整的强夯地基处理规范，我们采用的是中国有色金属工业总公司、中华人民共和国冶金工程部标准《强夯地基技术规程》和中国工程建设标准化协会颁发的《强夯地基处理技术规程》。望水利部门尽快完善和颁发强夯地基处理方面的规范。

《浅谈地基处理强夯法》

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