摘要:強(qiáng)夯法能提高地基土的強(qiáng)度、降低其壓縮性,目前已在工業(yè)民用建筑、公路及鐵路路基等地基加固工程中得到成功運(yùn)用。但至今尚無一套非常成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法供施工者應(yīng)用,結(jié)合工作實(shí)踐,探討和分析強(qiáng)夯法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　關(guān)鍵詞:地基處理;強(qiáng)夯法;規(guī)定;設(shè)計(jì)

　　Abstract: the dynamic compaction method can improve the strength of the foundation soil, reduce its compactness, at present has set up a file in the industrial and civil building, highway and railway subgrade foundation reinforcement engineering etc have successfully applied. But so far, there is no a very mature design calculation method for unless the application, and connecting with the work practice, discussion and analysis of the dynamic compaction method of main design parameters.

　　Keywords: foundation treatment; Dynamic compaction method; Regulations; design

　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　前言:任何建筑物的荷載最終將通過基礎(chǔ)傳遞到地基上。凡是基礎(chǔ)直接建造在未經(jīng)加固的天然土層上時(shí)，這種地基稱為天然地基。若天然地基很軟弱，則事先要經(jīng)過人工處理，這種地基稱之為人工地基。而其處理過程就稱為“地基處理”(SOIL TREATMENT)或“地基加固”(SOIL IMPROVEMENT)。地基處理方法主要分為：換土墊層法，深層密實(shí)法，排水固結(jié)法，化學(xué)加固法，加筋法和熱學(xué)法。強(qiáng)夯法屬于地基處理方式中的深層密實(shí)法中。

　　1強(qiáng)夯法的由來及特性

　　強(qiáng)夯法處理地基是六十年代末由法國Menard技術(shù)公司首先創(chuàng)造的。這種方法是將很重的錘(一般為100-400kN)從高處自由落下落(落距一般為6-40m)給地基以沖擊力和振動(dòng)，從而提高土的強(qiáng)度并降低土的壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時(shí)，夯擊能還可以提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。強(qiáng)夯法開始時(shí)僅用于加固砂土和碎石，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，它以適用從礫石到粘性土的各種地基土，這主要是由于施工方法的改進(jìn)和排水條件的改善。

　　強(qiáng)夯法由于在工程實(shí)踐中具有加固效果顯著、適用土類廣、設(shè)備簡單、施工方便、節(jié)省勞力、施工工期短、節(jié)約材料、施工費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在建筑地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　2 加固機(jī)理及適用范圍

　　對(duì)多孔隙、粗顆粒、非飽和土，沖擊能使土體中的孔隙減少，土體變得密實(shí)，從而提高地基土的強(qiáng)度。非飽和土的夯實(shí)過程中，土中的氣相(空氣)被擠出，其夯實(shí)變形主要是由于土顆粒的相對(duì)位移引起。

　　對(duì)細(xì)顆粒飽和土，巨大的沖擊能在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)，強(qiáng)度得到提高。

　　雖然對(duì)強(qiáng)夯的適用范圍學(xué)術(shù)界和工程界的認(rèn)識(shí)并不完全一致，但普遍都認(rèn)為隨土體的滲透性減少，強(qiáng)夯效果將減弱。對(duì)飽和度較高的粘性土，一般而言處理效果不顯著，其中尤其是用以加固淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。

　　Smoltczyk在第8屆歐洲土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)議上的深層加固總報(bào)告中指出，強(qiáng)夯法只適用于塑性指數(shù)Ip≤10的土。

　　我國“建筑地基處理技術(shù)規(guī)范”(JGJ79—2002)認(rèn)為，強(qiáng)夯法適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對(duì)高飽和度的粉土與粘性土等地基若對(duì)變形控制不嚴(yán)的在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其它粗粒材料，并應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。

　　強(qiáng)夯法適用于城市廣場、堆場、公路、機(jī)場、工業(yè)與民用建筑、油罐等地基處理面積大的工程，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果顯著。

　　3強(qiáng)夯法加固設(shè)計(jì)

　　實(shí)踐證明，用強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和工程使用要求，正確選用強(qiáng)夯參數(shù)，一般通過試驗(yàn)來確定以下強(qiáng)夯參數(shù)：

　　3.1有效加固深度：有效加固深度既是選擇地基處理方法的重要依據(jù)，又反映了處理效果。

　　3.2單擊夯擊能：單擊夯擊能等于錘重×落距。強(qiáng)夯的單位夯擊能量，應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場試夯確定。在一般情況下，對(duì)于粗顆粒土可取1000kN·M/M2~3000kN·M/M2 ;細(xì)顆粒土可取1500kN·M/M2~4000kN·M/M2。

　　3.3最佳夯擊能：從理論上講，在最佳夯擊能作用下，地基土中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力，這樣的夯擊能稱最佳夯擊能。因此可根據(jù)孔隙水壓力的疊加值來確定最佳夯擊能。在砂性土中，孔隙水壓力增長及消散過程僅為幾分鐘，因此孔隙水壓力不能隨夯擊能增加而疊加，可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)關(guān)系來確定最佳夯擊能。

　　夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，可按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：(1)夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起;(2)不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難;(3)每擊夯沉量不能過小，過小無加固作用。夯擊次數(shù)也可參照夯坑周圍土體隆起的情況予以確定，就是當(dāng)夯坑的豎向壓縮量最大，而周圍土體的隆起最小時(shí)的夯擊數(shù)。對(duì)于飽和細(xì)粒土，擊數(shù)可根據(jù)孔隙水壓力的增長和消散來決定，當(dāng)被加固的土層將發(fā)生液化時(shí)的擊數(shù)即為該遍擊數(shù)，以后各遍擊數(shù)也可按此確定。最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)不大于100mm;不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

　　3.4夯擊遍數(shù)：夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，一般情況下，可采用2遍~3遍;地基土滲透系數(shù)低，含水量高，需分3 遍~4遍夯擊，反之可分兩遍夯擊，最后再以低能量“ 搭夯”一遍，其目的是將松動(dòng)的表層土夯實(shí)。

　　3.5間歇時(shí)間：所謂間歇時(shí)間，是指相鄰夯擊兩遍之間的時(shí)間間隔。間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間。當(dāng)缺少實(shí)測資料時(shí)，可根據(jù)低級(jí)土的滲透性確定，對(duì)于滲透性較差的黏性土地基的間隔時(shí)間，應(yīng)不少于3 周~4周;對(duì)于滲透性好的地基土可連續(xù)夯擊。Mendar指出，一旦孔隙水壓力消散，即可進(jìn)行新的夯擊作業(yè)。

　　3.6夯點(diǎn)布置和夯點(diǎn)間距：夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置夯擊點(diǎn)，第一遍夯擊點(diǎn)間距可取5m~9m，以后各遍夯擊點(diǎn)間距可與第一遍相同，也可適當(dāng)減小。為了使夯后地基比較均勻，對(duì)于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點(diǎn)間距宜適當(dāng)增加，這樣布置比較規(guī)整，也便于強(qiáng)夯施工。由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散作用，強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍，一般為每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1/2~2/3， 并不宜小于3m其具體放大范圍，可根據(jù)構(gòu)筑物類型和重要性等因素綜合考慮確定。

　　夯點(diǎn)間距可根據(jù)所要求加固的地基土性質(zhì)和要求處理深度而定。當(dāng)土質(zhì)差、軟土層厚時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大夯點(diǎn)間距，當(dāng)軟土層較薄而又有砂類土夾層或土夾石填土等時(shí)，可適當(dāng)減少夯距。夯距太小，相鄰夯點(diǎn)的加固效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向深部傳遞。

　　根據(jù)初步確定的強(qiáng)夯參數(shù)，提出強(qiáng)夯試驗(yàn)方案，進(jìn)行現(xiàn)場試夯。應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)條件、建筑場地復(fù)雜程度、建設(shè)規(guī)模及建筑類型，在施工現(xiàn)場有代表性的場地選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工，當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí)，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。待試夯結(jié)束一至數(shù)周后，對(duì)試夯場地進(jìn)行測試，并與夯前測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。

　　4結(jié)語

　　強(qiáng)夯法由于其具有設(shè)備簡單、施工速度快、適用范圍廣、節(jié)約三材、經(jīng)濟(jì)可行、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過20多年來的應(yīng)用與發(fā)展，強(qiáng)夯法處理地基受到各國工程界的重視，并得以迅速推廣，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。