强夯法地基处理技术

　　强夯法是一种采用夯实的地基处理方法。强夯法在地基处理中的应用原理主要是通过冲击能对地基进行不断地振动和冲击，使得地基强度增加，压缩性降低。这种施工简单、费用低廉而效果显著的深层地基处理方法，得到广泛的应用。

 

　　一、强夯加固地基的机理

 

　　强夯法又称动力加固法，它适用于砂土、釉性土、粉土、湿陷性黄土和人工填土地基的处理。强夯加固地基时对地基作用的结果可以概括为固结作用、液化作用、加密作用和时效作用。

 

　　1、固结作用

 

　　如果强夯地基时，引起的超孔隙水压力超过土粒间的侧向压力，便会形成裂隙，出现排水通道，改变土的渗透性，增加渗透系数，顺利排出孔隙水，加快土体的固结速度。一旦孔隙水压力小于土粒间的侧向压力时，裂隙自动闭合，水的运动又恢复常态；

 

　　2、液化作用

 

　　巨大的冲击力会提高土中孔隙水压力，如果达到覆盖压力时，土体便会液化，丧失强度，重新自由排列土粒。液化作用造成的影响是局部的；

 

　　3、加密作用

 

　　夯实一遍土后，会减少土中气体和液体的体积，增加土体的密实度，经过试验测试，每夯一遍土体可减少40%的气体体积；

 

　　4、时效作用

 

　　所谓的时效作用就是随着孔隙水的逐渐消散，土颗粒重新组合，自由水被土颗粒吸附又变成吸附水，土的强度慢慢恢复。因此，应该在强夯施工一个月后再检验勘探或测试强夯的质量，否则无法得出正确的实验结果。

 

　　二、强夯地基处理法施工要点

 

　　1、选择合适的强夯回填料

 

　　强夯地基处理中应该选择粉土、残积土以及全风化砂性土等作为强夯回填料。另外要求强夯回填料中的块石不能大于25厘米，且石料的体积比不能大于总体的15%，在强夯夯沉之后，普夯面至基层面使用的回填料只能是全风化的砂性土。回填时要控制好回填料中的含水量，回填后将土料碾压密实。

 

　　2、调整地基土的夯击能

 

　　夯击能主要是指在地基处理现场单位面积所产生的夯击能。夯击能可以依据工程地基土性质、结构、荷载量以及处理深度来考虑，并通过强夯的加固深度来确定，而加固深度则可采用现场试夯方法来决定[1]。在条件相同的情况下，粗大粒土的夯击能应该比细小粒土小一些，一般细小粒土的夯击能在1500至4000kN.m/m之间，粗大粒土的单位夯击能则在1000至3000kN.m/m之间。

 

　　3、地基土的夯击遍数

 

　　强夯地基处理的夯击遍数可以依据工程地基土的夯击能加固深度和性质来决定，但是一般情况下，地基土的夯击遍数在2至3遍左右，最后一遍要采用低能量来满夯。对于黏性土可以适量的增加夯击遍数，而对于渗透性大的地基土可适量减少夯击遍数。

 

　　4地基土的夯击次数

 

　　地基土的夯击次数是保证地基加固效果的重要因素，如果夯击次数过少就不能达到地基加固效果，而夯击次数过多，将增加夯击的费用，有时候可能导致地基土的承载力下降。所以地基土的夯击次数要依据现场试夯的次数和夯沉量形成的曲线来考虑，并遵循地基夯坑的四周突起量和压缩量来决定地基土夯击次数的重要原则。除此之外，还有满足以下三个条件：

 

　　（1）地基土最后两次夯击的夯沉量平均值不能大于50mm。

 

　　（2）不能因为夯坑过深的原因，而导致起锤困难问题的出现。

 

　　（3）夯坑附近地面不能产生较大的隆起现象。

 

　　5、地基土夯击的间隔时间

 

　　在地基土夯击过程中，两遍夯击应该有一定的间隔时间，以保证强夯地基土的时候，消除地基土中超静孔隙的水压力，所以夯击的间隔时间也与地基土超静孔隙水压力的消除时间有着密切关系。地基土超静孔隙水压力的消除时间主要依据地基土的性质、夯点间距等来确定。对于渗透能力较差的地基土，一般需要几周的消散时间，而对于渗透能力较强的地基土，只需要几分钟或者2至3小时。对于夯点间距较小的，消散速率较慢，而夯点间距较大，则消散速率较快。

 

　　6、地基土强夯点的布置

 

　　地基土强夯点的布置的合理性关系到地基夯击效果和夯击费用，所以地基土强夯点的布置十分重要。夯击点布置的位置可以依据工程结构的类型来考虑，可利用正方形、等腰三角形或者等边三角形来布置。首遍夯击点的间距应在5～10m之间，其余夯击点的间距可以和首遍的相同，也可以依据实际情况适量缩小。而在地基处理深度比较大或者夯击能比较大的情况下，首遍夯击点的间距可以增加一些。

 

　　7、强夯点的加固范围

 

　　依据建筑工程基础产生的应力扩散反应，强夯点的加固范围应该比建筑工程基础范围要大一些，超出范围可以依据建筑工程结构类型来确定。一般超出建筑基础的宽度应该为地基处理深度的1/2至2/3，但是不能小于3m。

 

　　三、工程实例分析

 

　　1、工程概况

 

　　某厂房锅炉房、办公楼等经过多方比较决定采用强夯法处理地基，现对主厂房进行分析。主厂房为多层钢筋混凝土框架工程，厂房单元为2×30×30m，柱距为7.5×7.5m，6层，承受的荷载比较大，对地基的变形和承载力要求较高。

 

　　2、工程地质概况

 

　　该厂区地貌单元是沙河一级阶地，地形较平坦，地基由冲击、洪积和坡积的黄土状粉土、釉土、粉质釉土、砂卵石及砂组成。地下水埋深5.0m～5.7m，不具有混凝土侵蚀性。场地湿陷性黄土分布深度为3.0m，是I级（轻微）非自重湿陷性的黄土场地。

 

　　3、强夯的设计、施工和检验结果

 

　　根据主厂房设计需要和地质条件确定强夯地基的设计要求：从天然地面起，强夯加固深度应不小于5.5m～6.0m，夯实后的承载力标准值大于200KPa，Es≥8MPa，为了消除土的湿陷性，单击夯击能要大于1800kNm。

 

　　强夯吊车采用15t履带式，直径2.52m的圆形夯锤，锤重12t，起吊高度为15m，夯击能量大于1800kN.m。每个夯实点要10～12击，三遍间夯，按最后两击夯沉量小于5cm控制夯击数。采用一夯压半夯的满夯形式，夯击能量为1200kN.m，每个夯点最少2击，夯平夯底。

 

　　强夯地基的过程中采用钻孔取样、动力标贯、静力触探三种检验方法。检验结果显示，强夯后的地面比夯实前下降了0.5m，孔隙比减小，干重度提高，压缩模量增大，消除了地基湿陷性，加固的有效深度为5.5m，分为加密带和充分加密带。加密带厚约2m，其上的充分加密带深约3.5m。强夯后的地基承载力标准值在加密带处是150KPa，充分加密带处是210KPa。检验结果表明地基满足变形及承载力要求。利用强夯法节省了大量投资，节约了资金，取得了较好的社会效益和经济效益。

 

　　四、结语：

强夯法具有加固效果佳、施工简便、施工成本低等优点，能有效的减少地基的压缩性，提高地基的强度，满足建筑工程地基承载力要求，保证建筑工程建设正常进行。

 

　　参考文献：

 

[1]龚晓楠.地基处理手册[M].3版北京：中国建筑工业出版社，2008：128-135.

 

[2]李俊喜.浅析强夯法在地基加固中的应用[J].科技创新与应用，2012，（4）.