强夯法在地基加固中的应用

强夯法在地基加固中的应用

摘要：强夯法在世界范围内都是公认的加强地基强度和土体稳定性最好的方法，其基本运用原理就是利用重锤势能和动能在转化过程当中传递的巨大能量来对土体进行直接或间接的处理，最终都是希望得到稳定土体加强土体稳固性的目的。本文主要对强夯法在地基加固中的应用进行了分析探讨。

关键词：强夯法；地基加固；加固机理；施工工艺。 引言

强夯法处理地基是上世纪60年代末由法国梅纳德（Ménard）技术公司首先创用的。该方法是借重锤从高处自由落下给地基土施以冲击力和振动，从而达到提高地基土的强度并降低其压缩性，还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。此方法在开始时仅用于加固沙土和碎石土地基。经过几十年来的应用与发展，它已适用于从砾石到粘性土的各类地基土，这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善。

一、强夯法的加固机理、特点和适用范围

1、强夯法的加固机理

强夯法属于高能量夯击，它是用起重机将大吨位夯锤吊到6-30米高度后，自由落下，给地基土以强大冲击能量的夯击，在土中出现冲击波和冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，基土中孔隙水和气体逸出，使土体颗粒重新排列，经时效由压密达到固结，从而提高地基承载力和稳定性，满足设计的要求。

2、强夯法的特点

强夯法的特点是施工方法和设备简单，施工速度快；适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的地基承载力，减少地基变形沉降量，一般地基强度可提高2~5倍，压缩性可降低2~10倍，加固影响深度可达6~10米。

3、强夯法的适用范围

强夯法适用于加固碎石土、沙土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及工业废渣、垃圾地基等的处理。当强夯所产生的振动对周围的建筑物有影响时，不得采用强夯法施工。必要时，应采取防振、隔振措施。

二、强夯法的加固机理

1、动力密实

建筑工程施工中强夯法的动力密实是指建筑基础土层结构在重锤的强大作用下发生压缩变形从而使得土层结构更加的紧固密实，这样一个动力密实的过程实际上包含三个具体的变化过程:在第一个变化阶段内，重锤下落对基础土层发生作用使得土粒的接触点发生具有恢复性的弹性变形和无恢复性的塑性变形，此时土层有密集的趋势，且土粒之间的基础面积显著增大，并同时进入下一个阶段;在第二个变化阶段内，地基土层结构内的变化受体变为土粒本身，一些片状的土粒在强大的外力作用下发生形体变化或者是位移变化;第三个阶段就是上述两个阶段共同形成的土粒相对运动，从而达到基土密实的目的。

2、动力固结

事实上，动力固结是强夯法所有机理当中最早被认可和接受的，其运用原理主要基于对地基土层当中细小微粒的处理，因此在应用过程当中也具备其自身的独特作用，到目前为止，已经相当全面和广泛地应用到各个工程实践当中去。其基本程序包含四个具体的步骤:第一步是饱和土层发生压缩变化，饱和土层内的细小微粒通常渗透性都比较差，因此利用强夯法对其处理。在重锤瞬时外力作用下，微粒间的孔隙水是不能够得到迅速排除的，但是由于动力固结利用的都是土层中有机物的分解，因此孔隙水的排除实际上是通过土层内有机物分解生成的气泡破裂时形成的土层裂纹来进行，同样能够达到土层密实的目的和效果;第二步则是土层地基内发生局部液化，上一过程进行到一定程度之后，孔隙水压力和覆盖压力之间会达到平衡，此时局部液化开始发生，并随着夯实时间的加长逐渐达到最佳状态，此环节需要注意的就是这样一种变化过程始终只在局部范围内发生;第三步是，土层内颗粒的渗透性开始发生局部变化，此时地基土层当中的孔隙水基本上已经顺利排除，空隙裂缝也会在孔隙水排除以后自行闭合，从而逐步恢复到最初的状态，达到第四步;因此第四步实际上就是一个恢复的过程，地基土层的抗压性和变形模量都在不断增大，新的吸附水层基本上是在此环节内实现固定。

3、动力置换

动力置换在实际的工程运用过程当中又可以根据其作用部位的不同进行更进一步的划分，包括整式置换和桩式置换两种，下文就这样两种动力置换过程进行简要的说明和分析:所谓整式置换，其实就相当于更换了整个基土层，在具体实施过程当中，则是利用强夯过程的巨大冲击力和能量来将碎石等压入到地基土层当中去，使得碎石这样一些强度更高、稳定性更大的材料来替代原有的淤泥土质，从而实现加固地基和保证稳定性的目的。桩式置换过程当中同样需要将碎石等稳定性更高的材料通过强夯过程压入到土体当中去，但是和整式置换不同的是，桩式置换当中还需要将一些石桩打入到土体当中去，其目的是更进一步的加强土体稳定性，这样就在地基土体当中形成完整的碎石桩和碎石墩。

三、强夯施工

1、施工程序

平整场地挖掘排水沟形成排水系统；一般情况下应在大面积施工前进行地基加固强夯试验；根据设计单击夯能预估值，进行最佳夯能试验；实施单击夯击能试验，对选定的单击夯击能试验坑，测定每次夯击所对应夯坑的体积V0m3和夯坑周围土体隆起或沉降的体积V1m3，求出有效夯实系数β值β=（V0-V1）/V0，通过夯击能量与土体有效夯实系数的关系绘成曲线来确定最佳夯击能；依据初步选定的设计参数进行试验区施工，期间同时测量试验区孔隙水压力数据，分析总结其变化规律及其消散度，确定强夯的影响深度和土体在强夯作业时的固结过程，研究确定土层最佳夯击能及施工间歇时间，避免出现橡皮土；进行试验区地基检测，测试强夯加固地基的各项物理力学指标；根据试夯结果，应对试夯前选定的技术参数进行必要地分析、校正，以确定最终强夯施工技术参数指导大面积施工；进行大面积地基加固施工；强夯加固地基检测，办理交工验收手续。

2、强夯施工工艺

编制施工方案：根据施工纸及先导试验区的数据，编制施工方案，确定夯击能量即锤重和锤高，确定夯击次数及夯点。制定安全施工措施和质量控制措施，对施工人员进行技术及安全交底。

测量放样：根据业主提供的测量控制网，在强夯区域外设置坐标控制网点基桩，同时在其周围合理布置水准点作为控制高程、地基沉降测量的依据；按施工方案要求，放出夯点位置，用白灰做好记号。

点夯施工：按放出的夯点，测出起始地面标高，夯机就位，夯锤对准夯点按设计高度提升夯锤对夯点按规定次数进行夯击，测量终止标高。一般点夯分二次以上进行，夯点间距及时间间隔按设计及试验数确定。

满夯施工：点夯施工完成，等孔隙水消散到设计要求以后，进行满夯施工；满夯施工主要加固点夯夯坑底标高以上部分的夯间土；满夯施工一般采取1/4锤径双向搭接，夯击遍数、每点击数以及搭接均应保证，不得出现漏夯现象。

振动碾压：一般的强夯地基处理设计最后都要求采用振动碾压，满夯结束后进行场地整平并测量其标高（整平时考虑相应的沉降量），最后用振动碾压机振动碾压，测量最终场地高程作为交工验收基础资料。

检测验收：满夯完成达到一定时间间隔后，委托有资质的检测机构对处理完成地基进行检测，合格后办理验收。

3施工要点

强夯施工场地要平整并具有一定的强度，能承受夯击机械的荷载，夯击施工前要清除场地内的所有障碍物及地下管线，如果对邻近建筑有影响的要设置隔离防震沟。强夯施工：当夯点定位后，在预定观测地段中埋设好测压（夯击应力、

孔隙水压力）、测振（频率、振幅、波速）、测变形（土中、地面）的设备后，即可按设计要求分批、分遍施工夯击。在点夯时，要对每一夯点的能量，夯击次数，每次夯坑沉陷量、夯击坑周围土的隆起量以及埋设测点要进行量测和记录，并注意夯击振动的影响范围和程度。点夯完成后按设计要求进行满夯。

结束语

随着施工技术的发展，强夯法和辅以碎石桩、塑料排水板等方法的强夯法处理地基被广泛应用，同时还出现了原土强夯和动力置换强夯等工艺。强夯法以其施工期短、费用低、效果明显、施工工艺简单等优点在房建工程施工中被广泛推崇，并取得了很好的社会效益和经济效益。

参考文献

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