浅谈强夯法在地基处理中的应用
- 格式:docx
- 大小:19.59 KB
- 文档页数:9
强夯法在软土地基处理中的应用探讨强夯法是一种在软土地基处理中广泛应用的工程技术,它能够有效地改善软土地基的承载力和稳定性,提高地基的承载能力和抗液化能力,使之满足工程建设的要求。
在软土地基处理中,强夯法被广泛应用于建筑、交通、水利等领域,取得了良好的效果。
本文将对强夯法在软土地基处理中的应用进行探讨,分析其工作原理、适用范围及优缺点,为相关工程技术人员提供参考与借鉴。
一、强夯法的工作原理强夯法是通过利用冲击力将夯锤重复地击打地面,使得夯实杆(或管)在软土地基中进行下沉和振实,从而增加地基土的密实度和承载力。
其主要工作原理包括以下几点:1. 冲击作用:夯锤受到外部力的作用,将其能量传递到夯实杆上,形成冲击力,通过冲击作用使得地基土得到挤压和排水,增加土体的密实度;2. 夯实效果:夯实杆通过冲击力的作用,不断地向下振实土层,使得土颗粒紧密结合,提高土体的承载能力;3. 地基改良:通过强夯作用,改善软土地基的物理性质,提高土体的稳定性,解决软土地基的沉降和液化等问题。
二、强夯法的适用范围强夯法在软土地基处理中的适用范围较为广泛,主要包括以下几个方面:1. 软土地基处理:软土地基具有较差的承载性能和稳定性,易发生沉降和液化等问题,通过强夯法可以有效地改善其物理性质,提高地基的承载能力和抗液化能力;2. 基础加固:建筑、桥梁、道路等工程需要在软土地基上进行基础加固,可采用强夯法对软土地基进行深度处理,提高基础的承载能力和稳定性;3. 沉降控制:对于需要控制沉降的工程项目,可以采用强夯法对地基进行加固处理,提高地基的承载能力,减小沉降变形;4. 抗液化处理:软土地基在受到振动或地震等外力作用时易发生液化,通过强夯法提高地基的密实度和承载力,增强其抗液化能力。
三、强夯法的优点强夯法在软土地基处理中具有以下几个优点:1. 高效快速:强夯法作业简单、高效,施工周期短,可在短时间内完成对软土地基的加固处理;2. 成本低廉:强夯法施工成本相对较低,不需要大型机械设备,仅需少量的人力和夯实设备即可进行施工;3. 环保节能:强夯法是一种无污染的地基处理技术,对周边环境无影响,是一种环保节能的施工方式;4. 适用性广泛:强夯法适用于各种类型的软土地基,可以针对不同的工程要求,选用不同的夯实设备和施工方法。
预浸水法\强夯法在地基处理中的应用摘要预浸水法是利用黄土浸水后自重湿陷的特征,从而达到消除黄土的湿陷性。
强夯法是适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土,湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
预浸水法和强夯法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。
关键词预浸水法;强夯法;地基基础;湿陷性黄土1 工程概况及地质条件1.1 工程概况富蕴八钢蒙库选矿厂位于距富蕴县90km的蒙库,额尔齐斯河主要支流喀拉额尔齐斯河东岸岸坡上,场地由东北向西南倾斜,地面坡度6%~14%,自然地表起伏不平,场地周围无重要建筑,地基处理面积约5 000m2。
1.2 地质条件根据新疆地矿局第四大队完成的《新疆富蕴八钢蒙库选矿厂工程》地勘报告,拟处理的该选矿厂的筛分间、粉矿仓、主厂房3处建筑场地地基土为黄土状粉土层具湿陷性,拟建场地为非自重湿陷性场地,Ⅲ级湿陷性黄土地基,深度6m~10m。
2 确定地基处理方案根据该工程的地质条件,我们进行了多个方案比较:2.1 换土基础换土基础就是把湿陷性黄土全部挖出,然后再回填级配好的戈壁土进行分层夯填。
由于湿陷性黄土比较深,地基处理面积约5 000m2,考虑这种地基处理方案施工的工期长,而且工程造价高。
2.2 挖孔桩考虑到该地基填土厚度有6m~10m,加之拟建建筑物设备基础比较大而多、荷载大,所以采用人工挖孔桩构造要求很复杂,增加了造价,延长了工期,这样的方案也不可取。
2.3 预浸水强夯法地基加固效果显著,使用设备简单,施工方便,速度快,投资省,既可提高地基的承载力,又能增强抗液化稳定性。
经上述方案对比研究后,确定采用预浸水强夯法对地基加固,然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。
3 方案设计及工艺技术3.1 浸水根据场地地质条件,确定单位用水量2.0 m3/m2~4.5m3/m2来安排输水能力。
浸水坑间距为5m,正方形布置,深度5.0m~8.0m(视现场情况定),浸水坑面积以基坑面积为准,当面积较大时可分段浸水。
浅析强夯法在建筑工程地基处理中的应用【摘要】强夯法是一种常见的地基处理方法,在建筑工程中扮演着重要的角色。
本文首先介绍了强夯法在地基处理中的意义和历史背景,然后详细探讨了强夯法的基本原理、应用技术、优势和局限性,以及通过案例分析展示了其在地基处理中的实际效果。
还探讨了强夯法在建筑工程中的发展趋势,并总结了其在地基处理中的应用。
展望了强夯法在未来在建筑工程中的发展前景,强调其在解决地基处理难题中的重要性。
强夯法在建筑工程地基处理中具有重要意义,未来有望得到更广泛的应用和发展。
【关键词】强夯法, 建筑工程, 地基处理, 应用技术, 优势, 局限性, 案例分析, 发展趋势, 总结, 未来展望.1. 引言1.1 强夯法在建筑工程中的地基处理意义强夯法是一种有效的地基处理技术,广泛应用于建筑工程中。
强夯法在建筑工程中的地基处理意义非常重要,主要体现在以下几个方面:1. 增加地基承载力:强夯法可以通过将钢筋或预应力筋插入土中,然后进行夯实,从而增加土体的密实度和承载力。
这样可以提高地基的承载能力,确保建筑物的安全性。
2.改善土壤性质:强夯法可以改良土壤的物理性质,如提高土壤的均匀性、密实性和稳定性,减小土体的沉陷和变形,从而有效地改善地基的工程性质。
3.提高施工效率:相对于传统的地基处理方法,强夯法具有施工简便、工期短、效率高的特点。
通过强夯法处理地基可以大大缩短施工周期,提高施工效率。
1.2 强夯法在地基处理中的历史背景强夯法在地基处理中的历史背景可以追溯到几个世纪前。
早在古代,人们就开始使用强夯法来处理土壤和地基,尽管当时的技术和工艺与现代有所不同。
在18世纪和19世纪,欧洲的工程师开始将强夯法引入建筑工程中,用于加固土壤和提升地基的承载能力。
随着科学技术的不断发展,强夯法在地基处理中逐渐得到了广泛应用。
20世纪初,随着建筑工程规模的不断扩大和建筑技术的不断进步,强夯法在地基处理中的应用越来越广泛。
特别是在大型建筑工程和基础设施建设中,强夯法成为一种重要的地基处理方式。
强夯法在地基处理中的应用摘要:自从改革开放以来,我国建筑业发展迅速。
本文通过实际工程分析,论述了地基处理中的一种重要方法——强夯法。
并探讨它在实际工程中的运用。
关键词:强夯法;地基处理;实际运用中图分类号:tu47 文献标识码:a一、前言强夯法处理地基是上世纪六十年代末法国梅纳尔技术公司首先创立的,该方法将80~400kn重锤从落距6~40m处自由落下,给地基以冲击和振动,从而提高地基土的强度并降低其压缩性。
强夯法常用来加固碎石、砂土、粘性土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基土。
二、工程概况本工程位于某市口岸加工园区,能级6000kn.m强夯,地形整体为北高南低,地表高程变化在1051.5-1071.8米之间,场地自然坡度小于3%,由于局部地段已经完成场地平整工作,施工条件较好。
拟建场地在地貌上属山前冲洪积扇的顶部。
勘察揭露的地层除拟建场地南部的人工填土外,均为第四系全新统冲洪积成因地层,现将各区地层情况叙述如下:第一层砾砂(q4al+pl):杂色,颗粒主要矿物成分长石、石英质,混粒结构,混少量圆砾,天然状态下呈稍湿、中密状态;第一层(1)层湿陷性粉土(q4al+pl):黄褐色-棕褐色,含云母,土质不均一,局部与粉砂互层,该层局部夹有粉质粘土薄层,混少量砾砂;第一层(2)层细砂(q4al+pl):黄褐色,颗粒主要矿物成分为长石、石英质,天然状态下呈稍湿、中密状态;第二层砾砂(q4al+pl):杂色,混粒结构,股价颗粒为圆砾,充填粗砂,局部混少量碎石,颗粒矿物成分为长石、石英质,天然状态想成稍湿-湿,密实状态。
在该区分布连续。
勘察在30米深度范围内未揭穿该层;第二层(1)(q4al+pl):黄褐色,颗粒主要矿物成分为长石、石英质,天然状态下呈稍湿-湿、密实状态。
该层厚度变化在0.8-3.4米,层底标高为1039.39-1056.16米;三、强夯施工参数强夯能级6000kn.m,采用正方形布点,夯点间距为6m x 6m,分三遍施工,主夯点两遍,满夯一遍。
文章编号:1009 6825(2008)06 0135 02浅谈强夯法处理地基收稿日期:2007 11 01作者简介:闫续屏(1967 ),男,工程师,山西省机械施工公司,山西太原 030009李锋瑞(1977 ),男,工程师,山西省机械施工公司,山西太原 030009闫续屏 李锋瑞摘 要:对强夯法的加固原理进行了介绍,深入探讨了强夯法的设计,研究了强夯法加固湿陷性黄土、软土、填土等地基的效果,阐述了强夯法的优点及效果,分析了强夯施工中存在的问题,以提高强夯法处理地基的效果,推广强夯法的应用。
关键词:强夯法,设计,技术效果,地基中图分类号:T U 472文献标识码:A强夯法,又称动力固结法,是用起重机械(起重机或起重机配三角架、龙门架)将8t~40t 夯锤起吊到6m~25m 高度自由落下,给地基以强大冲击能量的夯击,使土中出现冲击波和冲击应力,迫使土体孔隙压缩,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,孔隙水和气体溢出,使土粒重新排列,经时效压密达到固结,从而提高地基承载力,降低其压缩性的一种有效地基加固方法,也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。
根据地基处理的原因、目的、性质、时效及动机等有很多地基处理方法,其中强夯法由于在施工实践中具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、节约材料、施工工期短、施工文明和施工费用低等优点,在建筑地基处理中得到了广泛的应用。
目前使用的夯锤重100kN~500kN,提升高度大约在10m~30m 。
1 强夯法的设计1)强夯法的有效加固深度既是反映地基处理效果的重要参数,又是选择地基方案的重要依据。
一般根据现场试夯或当地经验确定。
在缺少试验资料或经验时可按表1预估。
2)强夯法单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的浓度等综合考虑,并通过现场试夯确定。
在相同条件下细颗粒土的单位夯击能要比粗颗粒适当大些。
一般对于细颗粒土取1500kN m/m 2~4000kN m/m 2;对于粗颗粒土取1000kN m/m 2~3000kN m/m 2。
议强夯法在地基处理中的应用作者:杨兆昆段启龙来源:《城市建设理论研究》2013年第19期摘要:强夯法在地基处理中应用愈来愈广泛,本文首先介绍了强夯法处理地基的作用机理,通过工程实例, 详细介绍了强夯法的信息化施工、施工管理以及特殊情况的处理等施工管理措施,分析了影响加固深度的主要因素及强夯施工中应注意的几个问题,以供工程技术人员参考。
关键词:强夯法;地基处理;应用中图分类号: TU4文献标识码:A 文章编号:前言强夯法是利用冲击能给地基冲击和振动, 以提高地基强度、降低地基压缩性的一种经济实用、效果显著的施工方法。
强夯法是一种经济高效的地基处理方法。
强夯法加固地基, 对进一步提高土地强度和均匀性,降低压缩性, 消除不均匀沉降, 改善土的物理力学性质和工程特性具有明显的效果。
1、强夯法处理地基的作用机理分析1. 1 动力密实采用强夯加固大孔隙、粗颗粒、非饱和黄土是基于动力密实的机理, 即用冲击型动力荷载, 使土体中的孔隙减少, 土体变得密实, 从而提高地基土体强度。
非饱和土的夯实过程, 实际就是土中的气相(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的。
实际工程表明, 在冲击动能作用下, 地面会立即产生沉降, 一般夯击一遍后, 其夯坑深度可达0. 6 m~ 1. 0 m,夯坑底部形成一层超压密硬壳层, 承载力可比夯前提高2倍~3 倍, 非饱和土在中等夯击1 000 kN.m~ 2 000 kN.m 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小, 最大可减小60%。
1. 2 动力固结用强夯法处理地基时, 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, 使孔隙水顺利溢出, 待超孔隙水压力消散后, 土体固结。
由于高含水率黄土的触变性, 强度得以提高。
2、强夯法地基处理方案2.1 低能级强夯碎石桩方案由于本工程地基承载力提高幅度不大, 较低夯击能量即可以满足要求, 同时, 在粉质黏土中设置碎石桩体有利于黏性土中超静孔隙水压力的消散, 使地基土尽快固结。
浅谈回填土地基的强夯法处理在上个世纪70年代,强夯法走入了人们的视线,经过对年的研究与发现,这种方法对回填土地基处理的效果是明显的。
强夯法不仅不延误整个的施工期限,还且又能够保证工程的施工质量。
目前,这种方法被越来越多的建筑企业应用到回填土地基的处理上。
可以说,强夯法的应用前景是十分广阔的。
但是,在实际工作中,人们也发现了强夯法在具体的应用中,还存在很多的问题。
本文首先结合工程实例,对强夯的应用做了简单的介绍,接着对强夯法在实际应用中的问题进行了剖析,并给出了具体的解决方案。
在地基的处理中,如果使用强夯法,希望本文能够对相关的工作人员产生一定的帮助作用。
标签:回填土;地基;强夯法;结构;问题引言在回填土地基的處理方式上,有很多种方法被发现并应用。
近几年,由于我国建筑事业的不断发展,国家和相关的政府在这方面投入了大量的人力、物力,经过不断的探索和实践,逐渐发现强夯法在回填土地基的处理上优势较明显。
强夯法在具体使用的时候,需要利用特殊性能的夯锤来实现其自身的目的,因为不同的夯锤对地基处理的要求是不同的。
而对于强夯法而言,其选用的夯锤的重量被限制在10-40t以内,当夯锤快速落下的时候,利用其自身的力量完成地基的夯击作用。
经过试验,这种方法被应用在很多地基方面的处理,而这种分类主要是根据泥土的类型来决定,目前主要在碎石土、粘性土、杂填土等种类型方面比较适用。
对于强夯法进行加固的机理,也是比较特殊的,在一定的时间范围之内,考虑到对土体的密度进行夯击,运用这种办法能够减小一定的孔隙的体积,从而使得土体变得更加的严密,为建筑施工提供完整的材料;为了留有多余的排水通道,经过强而有力的夯击之后,在土体的表面能够产生许多的液体,这些液体使得土体的表面产生很多的裂缝,这样经过排水的特殊通道,液体就可以从中排除,然后经过一段时间,要想整个的土体变得严实牢固,还需经过排水通道的水渐渐地消散、风干,这在一定程度上降低了土体表面的压力;在地基的表面,会出现很多的碎石泥渣,经过强夯法之后,这些都可以进入到土体中,使得整个的土体再次变得更加的牢固,以此增大其受力面积,地基整个的压缩性被就自然地降低了。
浅谈强夯法处理地基摘要:近年来,强夯法在地基处理中的应用愈来愈广泛,这里结合工程施工中的一些实际问题,阐述强夯法在地基处理中的设计和施工的技术要求及方法。
关键词: 强夯法,设计,技术效果,地基前言:强夯法在国际上称动力压实法或动力固结法,是用起重机械( 起重机或起重机配三角架、龙门架) 将8 t~ 40 t 夯锤起吊到6 m~ 25 m 高度自由落下,给地基以强大冲击能量的夯击,使土中出现冲击波和冲击应力,迫使土体孔隙压缩,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,孔隙水和气体溢出,使土粒重新排列,经时效压密达到固结,从而提高地基承载力,降低其压缩性的一种有效地基加固方法,也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。
一、强夯法的加固机理强夯法是应用功能转换的原理达到加固地基的目的。
地基土在强大的冲击能的作用下,土体强制压缩或振密,局部液化,夯点周围产生裂隙,形成良好的排水通道,孔隙水逸出,经时效压密,使土体重新固结,从而提高了土的承载力,降低了其压缩性。
二、强夯法的施工工序试夯设计——试夯——试夯检测——修正试夯参数——再试夯——再试夯检测——强夯设计——强夯施工——夯后检测——验收交工三、强夯施工参数的选择强夯施工参数包括夯击能、夯点的夯击次数、夯击遍数、夯点间距、夯点布置、加固范围和间歇时间。
它们可通过试夯确定。
1.夯击能选择夯击能可以根据Menard 修正公式或《地基处理技术规范》(JGJ79~91)中强夯法的有效加固深度进行确定。
Menard 修正公式为式中:H 为加固深度,m;W 为锤重,t;h 为落距,m;α为修正系数,取0.5。
2.夯点的夯击次数夯点的夯击次数是取得最好加固效果的一个重要因素。
夯点击数小,达不到压密加固效果,击数过大,不仅费用高,有时还会降低地基土承载力。
夯击次数应根据现场试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定。
通常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定夯击次数的原则。
阐述强夯法在地基处理的应用与发展一、强夯技木的发展概况与研究动态1强夯技术的发展概况强夯法又名动力固结法或动力压实法。
强夯是法国MENARD技术公司于1969年首创的一种地基加固方法。
人工地基经强夯法的处理以后,可以大幅度的提高地基承载力和压缩模量,增加土的干容重,减少土的孔隙比,降低土的压缩系数,并增加场地土的均匀性,消除土的湿陷性和膨胀性,防止土体的振动液化。
地基经过强夯法的加固处理以后,除含水量过高的软粘土外,一般均可在夯实后投入使用。
这项技术己在世界各地广泛使用。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基土。
它不仅能提高地基土的强度,降低其压缩性,还能改善其抗振动液化的能力以及消除土的湿陷性,所以还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等,但需要注意的是,对饱和软粘土地基应慎用。
目前,采用强夯法来处理的工程范围是比较广的,包括各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、铁路和公路路基及码头堆场等。
总之,强夯法和其他处理方法相比较,其应用的更为广泛,更为有效和更为经济,是我国较为常用的地基处理方法之一。
2强夯法的机理及施工方法采用强夯法来处理地基土,应该能够正确掌握强夯法处理地基土的机理以及其施工方法,才能达到理想的效果。
2.1强夯法的机理强夯法是对建筑物其所在场地的地基土迸行强力的夯实。
其中,夯击的重锤在我国一般选用10~20t左右,落程为5~30m左右,强夯法类似过去处理湿陷性黄土地基的重锤夯实法,与之不同之处在于强夯的冲击能量较大,使土层中出现冲击波以及很大的瞬间应变和应力,致使土中的孔隙缩小,土体的局部发生液化,夯击点周围土体产生裂缝,形成了顺畅的排水通道,孔隙水能够迅速溢出,使土体再固结,从而达到加固的目的。
另外,强夯法与重锤夯实法区别还在于处理深度不同,重锤夯实由于夯击能量较小,加固有效深度均在0.8~l.2m左右,而强夯法的有效处理深度按下列经验公式计算:H=式中:H一有效处理深度(m);m一锤重(kN);h一落程(m);K一修正系数,其值建议选用0.5—0.6。
强夯法在地基处理中的应用强夯法是一种常用的地基处理方法,它在土壤改良、地基加固和地震灾害预防中起到了重要的作用。
本文将介绍强夯法的基本原理、施工过程以及在地基处理中的应用。
一、强夯法的基本原理强夯法是通过利用重锤的自由落体作用,使得地下土层受到连续的冲击荷载,从而改变土体的物理性质和力学特性。
其基本原理主要有以下几点:1. 频繁的冲击荷载可以改变土体的结构,使土颗粒重新排列并增加土体的密实度。
2. 冲击荷载可以提高土体的剪切强度和抗压强度。
3. 强夯过程中产生的振动能够改善土体的排水性能和孔隙水压力。
二、强夯法的施工过程强夯法的施工过程一般包括以下几个步骤:1. 土壤勘察和试验:在施工前需要进行土壤勘察和试验,确定土壤的类型、含水量和力学性质等参数,以便合理选择夯击参数和确定施工方案。
2. 准备工作:包括场地平整、搭建夯击平台、设置测量点等。
3. 夯击施工:将重锤提升至一定高度,然后使其自由落体冲击地面,每次冲击都会产生冲击波传播至土中,引起土体的振动和变形。
4. 检测和监测:在施工过程中需要对夯击效果进行实时监测,包括土体的沉降、振动、水位变化等参数的记录和分析。
三、强夯法在地基处理中的应用强夯法在地基处理中有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面:1. 土壤改良:强夯法可以改善土壤的工程性质,提高土壤的密实度和稳定性,从而增加地基的承载力和抗震性能。
特别是对于松散的砂土和粉土地基,强夯法可以有效地增加其密实度,减小其沉降和变形。
2. 地基加固:对于存在地基沉降和变形问题的建筑物,可以通过强夯法进行地基加固。
通过夯击作用,可以使地基土体重新排列,填补空隙,提高地基的稳定性和承载力。
3. 地震灾害预防:强夯法可以改变土体的物理性质和力学特性,提高土体的抗震性能。
通过强夯处理,可以增加土壤的密实度,提高土体的剪切强度和抗压强度,从而减小地震对建筑物的影响。
总结:强夯法作为一种常用的地基处理方法,具有改善土壤工程性质、提高地基承载力和抗震性能的优势。
浅谈强夯法在地基处理中的应用强夯法是一种地基处理的新方法、新技术,诞生在法国,20世纪七十年代末传入中国。
本文从强夯法的定义及基本原理入手,探讨了夯击能选择、最佳夯击能与夯击次数、夯击遍数、夯点间距与夯击点布置、时间间隔及加固范围等强夯设计的基本参数。
结合强夯施工案例分析了强夯在实际应用中应用与注意事项,提出要根据施工场地和地质选用强夯法进行施工,不断改进强夯法。
关键词:强夯法地基处理施工应用目录一、强夯法理论概述 1(一)强夯法的定义 1(二)强夯法基本原理 1(三)强夯法的适用范围 2二、强夯法地基处理设计 2(一)夯击能选择 2(二)最佳夯击能与夯击次数 3(三)夯击遍数3(四)夯点间距与夯击点布置 3(五)时间间隔及加固范围 4三、强夯法施工过程 4(一)强夯施工准备 4(二)施工步骤4(三)质量检测与防振措施 5四、强夯法工程实例 5(一)工程概况5(一)强夯处理5(一)强夯法实施 5五、结论6浅谈强夯法在地基处理中的应用一、强夯法理论概述(一)强夯法的定义强夯法又称动力固结法,是20世纪60年代后期法国梅那尔公司在重锤夯实基础上创造的一种动力加固地基的方法。
它使用吊升设备将很重的锤(一般为8—40t)起吊至较大高度(一般为8—40 m)后,使其自由落下,产生巨大的冲击能量(一般为1100—4000kJ,最大可达8000k3)作用于地基,给地基以冲击和振动,从而在一定范围内使地基的强度提高,压缩性降低,改善地基的受力性能。
(二)强夯法基本原理1.基本原理强夯法广泛的应用于地基沉降处治工程中。
强夯法一般采用100~400kN的重锤,从6~40m的高处自由落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基中形成冲击波和动应力,将地基土压密、振实,以加固地基土,达到提高地基强度、降低其压缩性的目的。
对地基的强夯处治,一方面是对地基产生压实和挤密作用;另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载,达到破坏土体结构强度、结构性大孔隙的作用。
2.强夯处治的作用(1)提高承载能力。
对于天然地基采用强夯处治后,地基承载能力将会成倍提高。
对于粘土,承载力可提高1—3倍;对粉质砂土,承载力可提高4倍以上;对砂土及泥灰岩土,承载力可提高2—4倍;(2)减少不均匀沉降。
通过一系列均匀的夯击及严格的施工控制,地基土体压缩性可降低2~10倍,大大改善了地基的均匀性,能使施工加荷后的地基差异沉降值控制在规定限度以内,即在工程使用上可以忽略不计地基的差异沉降;(3)强夯法处理地基是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实,这种由冲击引起的振动在土中是以波的形式向地下传播的。
在夯锤夯击地面时,由势能转化来的动能除一部分以声波形式向四周传播,一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外,其余的大部分冲击动能则使土体产生自由振动,并以压缩波、剪切波和瑞利波的波体系联合在地基内传播。
强夯理论认为,压缩波大部分通过液相运动,使隙水压力增大,同时使土粒错位,土体骨架解体,而随后到的剪切波使土颗粒处于更密实的状态。
占总能量67%的瑞利波,其竖向分量起到松动土的作用,但其水平分量可使土得到密实。
对于不同类型的土、不同的强夯施工技术参数来说,强夯在处理地基时,土体中各个振动冲击波分量所起的作用各不相同。
从总体来说,强夯对土体作用的结果可概括为动力亚密作用、局部液化作用、固结作用和时效作用。
下面作逐一对其进行说明。
①动力压密作用在强夯冲击型动力荷载作用下,使土体中的孔隙体积减少,土体变得密实,从而提高其强度。
对于非饱和土的强夯加固原理主要由强夯的动力压密作用引起的。
②局部液化作用在夯锤反复作用下,饱和土中将引起很大的超孔隙水压力,随着夯击次数的增加,超孔隙水压力也不断提高,致使土中有效力减少。
当土中某点的超孔隙水压力等于上覆的土压力或等于上覆土压力加上土压力加上土的粘聚力(对粉土和粉质粘土)时,土中的有效应力完全消失,土中的抗剪强度降为零,土颗粒将处于悬浮状态—达到局部液化。
③固结作用有上强夯产生的局部液化作用可知,土在产生局部液化时,土的渗透性改变,渗透系数骤增,孔隙水得以顺利排出,加速了土的固结;而无规则的紊乱夯击,则可破坏这些强夯产生的排水通道的连续性。
④时效作用土的时效作用一方面指由于土的固结作用,土体结构随时间的增长过程,强夯处理后的地基强度存在随时间增长的过程,为时效特性。
不同类型的土,其时效特性是不一样的。
碎石土和砂土地基大约为一到两周时间,而饱和细粒土的延续时间可能有几个月的时间。
因此强夯施工后不宜立即进行有关现场检测工作,必须考虑土基土的时效作用。
强夯法地基处理原理相当复杂,以上只是简要说明了在强夯冲击振动波作用下,非饱和土和饱和土(还应有粘性土和非粘性土)存在的四种强夯加固作用,即动力压密作用、局部液化作用、固结作用和时效作用。
当然强夯地基处理原理讨论的深度与广度还需要今后进一步学习和加以运用。
(三)强夯法的适用范围强夯法在开创之初,仅用于加固砂土和碎石土地基,经过多年的发展和应用,它已经适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基的处理,它也可和其他技术结合处理高饱和度的粉土与软塑~流塑的黏性土地基。
二、强夯法地基处理设计强夯法地基处理的施工设计,目前尚未形成一套系统和完善的方法,一般是通过现场试验予以确定。
强夯法设计主要参数包括:夯击能选择、最佳夯击能与夯击次数、夯击遍数、夯点间距与夯击点布置、时间间隔及加固范围等。
(一)夯击能选择鉴于有效加固深度的确定在强夯法设计中所占的重要地位,而其影响因素又复杂多变,历来人们对其进行对其进行了大量的实验讨论和论证,提出了许多的计算方法和公式。
夯击能可以根据Menard修正公式或《地基处理技术规范》(JGJ79-91)中强夯法的有效加固深度进行确定。
Menard修正公式为:其中h为加固深度,m;Q为夯锤重量,t,H为锤的落距,m。
为修正系数,取0.5。
实际上影响有效加固深度的因素很多,除了锤重和落距外,还有地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及其它强夯的设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。
因此,强夯的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。
单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积,一般说单击夯击能大,夯击数少,夯击遍数也相应减少,加固的效果和技术经济效果好。
一般认为单击夯击能与有效加固深度有直接的关系,因此,选择单击夯击能应满足地基处理深度的要求,对相同的单击夯击能常选用大落距,这是因为增大落距可获得较大的接地速度,能将大部分能量有效地传到地下深处,增加深层夯实效果,减少消耗在地表土层塑性变形的能量。
(二)最佳夯击能与夯点夯击次数从理论上讲,在这样的夯击能作用下,地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力,这样的夯击能称为最佳夯击能。
一般认为,最佳夯击能与强夯处理效率、效果有直接的关系。
达到最佳夯击能时,处理效率最高、效果最好。
单击夯击能确定后,通过夯击击数来实现最佳夯击能。
夯点的夯击次数是取得最好加固效果的一个重要因素。
夯点击数小,达不到压密加固效果,击数过大,不仅费用高,有时还会降低地基土承载力。
夯击次数应根据现场试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定。
通常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定夯击次数的原则。
另外,还应满足下列条件:一是最后两击的平均夯沉量不大于50mm;二是夯坑周围地面不应发生过大的隆起;三是不因夯坑过深而发生起锤困难。
(三)夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下,可采用2—3遍,最后再以低能量夯击一遍。
对于渗透性弱的细粒土,必要时夯击遍数可适当增加。
两遍夯击之间应有一定的时间间隔。
间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。
当缺少实测资料时,可根据低级土的渗透性确定,对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间,应不少于3—4周;对于渗透性好的地基土可连续夯击。
(四)夯点间距与夯击点布置夯点间距的选据宜根据建筑物结构类型、加固土层厚度及土质条件,通过试夯确定。
对细颗粒土来说,为便于超静孔隙水压力的消散,夯击点间距不易过小。
当加固深度要求较大时,第一遍的夯点间距更不宜过小,以免夯击时在浅层形成密实层面,影响夯击能往下传递。
根据工程经验,第一遍夯击点问距宜选5—9 m (对土层较薄的沙土或回填土,取较大值),以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。
对加固深度要求大的工程或单点夯击能较大的工程,第一道夯击点的间距应适当增大。
夯击点位置可根据建构筑物的结构类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。
第一遍夯击点间距可取3m—9m,以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。
对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。
经过多年的工程实践,我国强夯夯锤的形状与尺寸基本定型。
除非特殊情况,现在常用的夯锤不论重量多大,基本为圆形,呈上大下小的倒锥台形,锤底面积一般在4m—6m 之间,以5m 较为多见。
底面积5m时,锤底直径2.52m。
锤身纵向贯通4—6个300ram—400ram通气孔。
(五)时间间隔及加固范围两遍夯击之间,应有一定的间歇时间,以利于强夯时上中超静孔隙水压力的消散。
间歇时间取决于超静孔隙水压力的消散时间。
土中超静孔隙水压力的消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关。
沙性土地基渗透系数大,一般在数分钟和2—3h 即可消散完,但渗透性差的黏性土地基,一般需要数周才能消散完。
夯点间距对孔压消散速率也有很大的影响,夯点问距小,孔压消散得慢,反之,夯点间距大时,孔压消散得快。
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设计处理深度的1/2至2/3,并不宜小于3m。
三、强夯法施工过程(一)强夯施工准备1.施工机器选择强夯施工的主要机具及设备有:起重设备,门架,脱钩装置,夯锤,推土机等。
(1)起重设备为强夯的主要机械,应根据工程所采用的夯锤和起重高度来选用起重机的型号,可单机作业,也可主、副机联合作业。
一般额定起重能力为夯锤重量的1.5—3倍;(2)门架由横梁和2个支腿组成,支腿的结构形式有格构式或管式。
门架上部横梁中心铰接于吊杆顶部;(3)脱钩装置由带拉杆的吊钩和滑轮组成,配上牵引钢丝绳,当夯锤起到规定高度时能自动脱钩落锤;(4)夯锤的选择是根据土质条件、设计要求和强夯能级决定的。
夯锤重一般为80—400 kN,材质有铸钢、铸铁或钢壳包混凝土等几种,锤底多为圆形,锤底面又有平底、锅底、球形等,地面投影面积一般为4—8 平方米。
另外,夯锤还应设数个上下贯通的通气孔;(5)推土机是强夯必不可少的辅助机械,作场地整平压实之用。
2.施工注意事项采用强夯法施工前,应对强夯地段一定范围内的地下构筑物的位置及标高等情况进行调查,采取必要的措施保护,以免在强夯施工中造成损坏,同时对地面影响范围内的建筑物进行排查,特别是农村的简易土坯房、片石砌筑的抗震性能较差的房舍进行摸底调查,以免在施工中发生危险。