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淺析強夯法處理軟土地基的方法論文
導讀：
強夯法是將100～400kN的重錘，最重達2000kN，以6～40m的落距落下給地基以沖擊和振動，從而達到提高地基強度，降低其壓縮性，改善土的振動液化條件等目的。不同的建筑物夯擊點位置不同，對某些基礎面積較大的建筑物，夯擊點可按等邊三角形或正方形布置。
關鍵詞：
強夯法，夯擊點
強夯法是將100～400kN的重錘，最重達2000kN，以6～40m的落距落下給地基以沖擊和振動，從而達到提高地基強度，降低其壓縮性，改善土的振動液化條件等目的。可用于加固各類砂性土、粉土、一般粘性土、人工填土，以及大塊碎石類土以及建筑、生活垃圾或工業廢料等組成的雜填土。單層8000kN·m高能級強夯處理深度達12m，多層強夯處理深度可達24～54m，一般能量強夯處理深度在6—8m。地基經強夯處理后，可明顯提高地基承載力、壓縮模量，減少孔隙比，降低壓縮系數，消除濕陷性，膨脹性，防止振動液化。強夯機具主要為履帶式起重機，當起吊能力有限時可輔以龍門式起落架或其它設施，加上自動脫鉤裝置，施工機具簡單。一般的強夯處理是對原狀土施加能量，無需添加建筑材料，節省材料。
1、夯擊點布置
不同的建筑物夯擊點位置不同，對某些基礎面積較大的建筑物，夯擊點可按等邊三角形或正方形布置；對辦公樓和住宅建筑，夯擊點可根據承重墻位置采用等腰三角形布點；對工業廠房夯擊點可根據柱網來布置。強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，對一般建筑物，每邊超出基礎邊緣的寬度宜為設計處理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。為有效加固深層土，加大土的密實度，強夯常需分遍夯擊。由于夯點需要一定距離，使夯擊時夯坑產生沖剪，在夯坑底形成一擠壓加固，為使所產生的擠壓力受周圍土約束，側面不隆起，因此側面應有一定間距的不擾動土。不能像重夯采用一夯挨一夯，夯擊時側面土為擾動土，易隆起，減少錘底的擠密作用。由于夯點間距大，夯點間需增設夯點以加固未擠密土，故需增加遍數。對飽和粗粒土，當需要夯坑深度大時，或積水，或涌土需填粒料，為便于操作而分遍夯擊。對飽和細粒土，由于存在單遍飽和夯擊能，每遍夯后需孔壓消散，氣泡回彈，可二次壓密、擠密，因此對同一夯點需分遍夯擊。在實際操作中，我們常采用先高能量大間距加固深層，根據需要對同一批夯點夯擊，然后再逐個夯擊另一批夯點，若對所有的夯點都先夯一遍，將造成淺層先加固低于以后深層加固的效果。夯距通常為5～9m，為了使深層土得以加固，第一遍夯擊點的間距要大，下一遍夯點往往布置在上一遍夯點的中間。
最后一遍是以較低的夯擊能進行夯擊，用以確保近地表土均勻性和較高的密實度。如果夯距太近，相鄰夯擊點的加固效應將在淺處疊加而形成硬層，則將影響夯擊能向深部傳遞。夯擊粘性土時，一般在夯坑周圍會產生輻射向裂隙，如夯距太小時，等于使產生的裂隙重新又被閉合。對處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間距宜適當增大。
2、夯擊次數和遍數的確定
夯點的夯擊次數，應按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件：
第一，最后兩擊的平均夯沉量：當單擊夯擊能較小時不大于50mm，當單夯夯擊能量較大時不大于100mm～200mm。
第二，夯坑周圍地面不發生過大的隆起。
第三，不因夯坑過深而發生起錘困難。
當需要逐遍加密飽和土或高含水量土以加大土的密實度，或夯坑要求較深起錘困難需加填料時，對每一夯點需分遍夯擊，以使孔隙水壓力消散。各批夯點的遍數累計加上滿夯組成總的夯擊遍數。一般每個夯點2～3遍。對軟弱土，每批夯點的第一遍擊數，常以控制場地隆起、起錘困難設定擊數，一般選用5～10擊，而無需控制夯沉量。夯擊遍數一般情況下可采用2～3遍，最后一次以低能量滿夯一遍，其目的是將松動的表層土夯實。土體壓縮層越厚，土質顆粒越細，同時含水量越高，需要的夯擊遍數越多。
對于需要分兩遍或多遍夯擊的工程，兩遍夯擊間應有一定的時間間隔。各遍間的間歇時間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時間。對砂性土，孔隙水壓力的峰值出現在夯完后的瞬間，消散時間只有2～4min，故對滲透性較大的砂性土，兩遍夯間的間歇時間很短，亦即可連續夯擊。對粘性土，由于孔隙水壓力消散較慢，故當夯擊能逐漸增加時，孔隙水壓力亦相應的疊加，其間歇時間取決于孔隙水的消散情況，一般為2～4周。對粘性土地基的現場埋設了袋裝砂井，以便加速孔隙水壓力的消散，縮短間歇時間。
3、夯錘
夯錘可用混凝土及鑄鋼制作。混凝土錘重心較高，沖擊后晃動大，夯坑易塌土，夯坑開口較大，易起錘，易損壞。鑄鋼錘則相反，特別是夯坑較深時，塌土覆蓋錘頂易造成起錘困難。某些施工單位將錘底制成稍帶凸弧，增加了側擠使坑壁穩定，減小了起錘力及坑壁塌土。夯錘形狀現多用圓錘，夯錘構造可用鋼板為外殼，底板加厚，內部焊接鋼筋骨架后澆筑混凝土制成，錘底面積一般根據錘重決定，錘重為100～250kN時，可取錘底靜壓力25～40kPa，細粒土，單擊能低，宜取較小值；粗粒土，單擊能高宜取較大值。錘底面積一般為3～7m2，以上適于單擊夯擊能小于8000kJ時。若夯擊能加大，錘重加大，靜壓力值宜相應加大。為減少夯錘下落過程中的空氣阻力作用，特別是消除當夯坑較深而尚需繼續夯擊時的氣墊影響，夯錘宜設4～6個排氣孔，孔徑宜取下口直徑150～200mm，上口直徑為80～l00mm，過小易堵孔。夯錘吊環必須準確處于重心，確保起吊后錘身平衡。
4、起夯面
為使強夯加密土不被挖除，有效利用其加固深度，起夯面可高于基底或低于基底。高于基底是預留一壓實高度，使夯實后表面與基底為同一標高。低于基底是當要求加固深度加大，能級達不到所需加固深度時，降低起夯面，在滿夯時再回填至基底以上，使滿夯后與基底標高一致，這時滿夯加固深度加大，需增大滿夯單擊能。
5、墊層
對軟弱飽和土或地下水很淺時，常需在表面鋪設砂礫石、碎石墊層，厚0.5～1.5m，墊層材料宜用砂礫石、碎石、礦渣，粒徑宜小于10cm。對處理土層為飽和砂、軟土時，夯坑易涌土、涌砂，故墊層填料不宜用砂。墊層厚度不宜過小，過小不起作用；也不宜過厚，過厚時能級低的強夯，在錘底形成大的墊，擴散動應力，減小對下部軟弱土的加固作用。
需要注意的是，雖然強夯法有很多的優點，但并不一定適用于所有情況。目前，在施工過程中，由于強夯法施工存在的諸多優點，設計院、建設單位、施工單位等在大規模的地基處理時普遍傾向于采用強夯法施工，但在許多工程中，強夯處理效果不明顯，甚至比不處理時還差。因此，我們首先必須搞清楚什么地質條件適合強夯，使強夯能真正發揮去作用。
參考文獻
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