[分享]地基处理----强夯法

发表于2018-06-25    876人浏览    1人跟帖    总热度:248  

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一、强夯分类概述

强夯法又名动力固节法或动力压实法.这种方法是反复将很重的锤(一般为10~40T)提到高处使其自由落下(落距一般为10~40米)给地基以冲击和振动,从而提高地基的强度并降低其压缩性。

强夯法处理地基是60年代末由法国Menard技术公司首先创用的。开始时仅用于处理砂土和碎石地基,后来由于施工方法的改进和排水条件的改善,逐步推广应用到细粒土基地。强夯法由于具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点,很快就传播到世界各地。

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。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和消除土的湿陷性,所有还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。

强夯法虽然适用土类很广,但对于饱和度较高的粘土性,用一般强夯处理效果不明显。针对这类情况,国内相继进行了大量试验,采取强排水加强夯和置换强夯取得了很好的效果。目前在南方己广泛使用。(强排水加强夯首先就是在小范围(约1万M2)内采用高真空泵排地下水,减少土壤中的水量,然后用强夯加固土体。)

二、原理及加固机理

(一)强夯原理

1﹑强夯法处理地基是利用夯锤自由落下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。

2﹑强夯理论认为:压缩波大部分通过液相运动,使孔隙水压力增大,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。

(二)加固机理

1﹑填石层强夯:用冲击型动力荷载,使填石﹑填渣等粉碎,填石层中的孔隙体积减少,石层变得更为密实,从而提高其强度。检验指标主要是密度和变形模量。(如禄口机场强夯﹑连云港Grs区强夯等)

2﹑填土强夯:用冲击型动力荷载,使土体中的孔隙体积减少,土体变得密实,从而提高其强度。检测指标主要是强度和变形模量。(如熊猫新港区强夯﹑江宁天正基地强夯等)

3﹑粉土﹑砂土面强夯:用冲击型动力荷载, 使土体中的孔隙体积减少,土体变得密实,从而提高其强度。检测指标主要是强度和变形模量,抗液化性等。(如宿迁电厂强夯﹑龙潭物流强夯等)

4﹑非饱和强夯: 用冲击型动力荷载,使土体中的孔隙体积减少,土体变得密实,从而提高其强度。检测指标主要是强度和变形模量,湿限性等。(如黄土区强夯﹑华新挖方区强夯等)

以上四种均可理解为一种机理,即土体是由固相﹑液相和气相三部分组成。在压缩波能量的作用下,土颗粒相互靠拢,因为气相的压缩性比固相和液相的压缩性大得多,所以气体部分首先被排出,颗粒进行重新排列,由天然的紊乱状态进入稳定状态,孔隙大为减少,当然,在波动能量作用下,土颗粒和期间的液体也受力而可能变形。也就是说,非饱和土的夯实过程,就是土中的气相被挤出的过程。

5﹑饱和土强夯:因为上覆土垂直向的总应力保持不变,超孔隙水压力逐渐增大,使垂直应力减小,因此这种应力变化的结果在地基中产生很大的水平拉应力。这种应力梯度就使土体在垂直方向上产生大量微裂缝,大大增加了孔隙水排出的通道,使饱和细粒土体的渗透系数增大,于是使具有很高压力的孔隙水能沿这些通道顺利溢出,加速饱和土体的固结,增强土体强度。

当然,这种强夯必须采取一定辅助措施,如强降水,施打排水片等,首先先小能量,逐渐加大能量,不能破坏土体结构。检测指标主要是强度和加固深度。(如崇明机场强夯,海港新城强夯等)

6﹑浅层置换强夯:在土体表面铺设一定厚度的渣料(石渣﹑矿渣等)。在冲击型动力荷载作用下,一方面使填渣层的孔隙体积减少,一方面又对下面土体间接加固,从而在场地表面形成一层硬壳层,达到处理地基的目的。检测指标主要是强度和加固深度。(如马钢料场强夯、沙钢料场强夯等)

7﹑深层置换强夯:在强夯过程中,采用柱状锤锤击,在夯坑内填块石﹑碎石﹑砂等其他颗粒材料,通过夯击排开软土,从而在地基中形成块(碎)石墩,由于块(碎)石墩具有较高的强度,因此和周围的软土构成复合地基,其承载力和复合模量大大提高,而且(碎)石墩中的空隙为软土的空隙水排出,提供了良好的通道,从而缩短软土的排水固结时间。增强地基的整体强度,检测指标主要是强度和加固深度。(如连云港中海集装箱堆场强夯﹑洋山港填海强夯等)

三﹑信息化施工

由于强夯法的设计理论尚不成熟,夯击时地基土的动力性质又不十分明确,以及地基土状态变化多端等原因,在采用强夯法时必须进行现场试夯或实验性施工。为提高强夯法施工的质量,并保证处理后地基的均匀性,日本首先采用了信息化施工方法。这种施工方法是在现场施工过程中进行一系列测试和试验,将实测结果,利用电子计算机进行信息处理,对地基处理效果作出定量评价,然后反馈回来修正原设计,这样再按新方案进行施工。如此进行,直至达到预定目标。从而可弥补由于设计阶段情况欠明,或设计人员将地基理想化、简单化后所带来与实际情况不符的缺点,保证整个场地均匀性。例如,施工现场地基不均匀,但事前并未查明,以致按同一夯击次数进行夯击。当第一遍夯完后,测量各夯坑体积,并对现场进行标贯等一系列试验与测试,进计算机信息处理后,立即显示场地各部位地基处理效果。据此修改原设计,提出第二遍强夯时各部位的夯击次数。再按新设计进行强夯,这样就能保证夯击后地基更均匀。

信息化施工是一项先进的施工管理方法,如能结合我国国情,在强夯法施工中逐步推广应用,将能进一步提高强夯处理的工程质量和降低工程造价

 



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