浅谈一种强夯施工工艺加固效果及工程探讨

马太雷

河南省地矿局 河南郑州 450018

1 强夯地基

应用范围：主要适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。饱和软黏土效果待定；不适合于软土地基。处理后应达到的效果：①地基承载力有所提高②消除液化③消除湿馅性

2 加固机理

理论：饱和粘性土 动力固结理论(冲击波）

砂性土等非饱和土 冲击破坏压缩理论（夯击能）

解释：

2.1 地基承载力

粘性土地基和砂性土地基经处理后其稠度和密实度均有所提高，土的状态有所改变，其物理力学性质有所改善，提高了承载力。

2.2 工程液化

建设施工所引起动孔隙水压力大于或等于土颗粒容重，造成土体塌陷，这是比较普遍及常见工程现象。

2.3 湿陷性

黄土在一定压力作用下受水浸湿后，结构迅速破坏面产生显著附加沉陷的性能，称为湿陷性。它是黄土特有的工程地质性质。黄土产生湿陷的最根本原因是:它具有明显的遇水连结减弱结构趋于紧密的有利于湿陷的特殊成分和结构黄土的湿陷性又分为自重湿陷和非自重湿陷两种类型，前者系指黄土遇水后，在其本身的自重作用少产生沉陷的现象;后者系指黄土浸水后，在附加荷载作用下所产生的附加沉陷。

3 施工参数及过程

3.1 锤重（w）和落距（h)的确定

w-锤重，（kN)

S锤-夯锤底面积，（m2)

Δh-单夯进深，（m)

处理深度已确定，为了使得夯锤易拔出，即单夯进深Δh应尽量小，所以夯锤底面积S锤尽量大。

由设计图纸夯击能E=wh已知，锤重静压力P范围为25-80kPa,根椐单击夯击能确定，高时取大值，低时取小值。由计算公式：

可知：锤重与锤底面积是成比例的，锤重也易尽量大，即应采用重锤低击、轻锤高击的方式为原则来确定锤重和落距的具体数值。

3.2 夯点间距的确定

为了避免强夯时，在相临夯点所产生的夯孔之间因强夯振动而相互作用，引起塌孔，所以夯点间距应取2.5-3.5倍夯锤直径。

3.3 夯击方法

（1）点夯（主夯）（用来加固深部土层）

说明：前述两个公式，其中Δh后两平均，值可参照以下规定确定，每个夯点夯击次数：按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，①最后两击的平均夯沉量不大于下列数值：当单击夯击能小于4000kN.m时为50mm；当单夯击能为4000-6000kN.m时为100mm；当单击夯击能大于6000kN.m时，为200mm；

应用提示：在同样夯击能情况下，轻锤高击相对重锤低击处理效果要好，两者对地基承载力提高程度还大概相差4倍。轻锤高击方式，可用在对处理后地基承载力提高程度很高的强夯项目工程中。

夯击遍数：根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2-3遍(土性差3遍，好2遍）。1至2或3遍之间，夯击能逐渐减少（通过降低夯锤落距实现）；每两遍之间应有一定时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，应不少于2-3周。对于渗透性好的地基可连续夯击(粗颗粒土）。

夯击方法：第1遍为最大能级夯，采用较稀疏的布点进行，建议正方形布置夯点位置，夯间距采用3.0倍夯锤直径，夯点布置完毕后，即可进行点夯施工。第2遍或3遍，夯点位置应控制在第一遍夯击点之间。各遍夯击完毕后用压实机械将地面摊平压实。

（2）辅助夯（用来加固中部土层）

夯击能确定，可由梅纳公式反推，即先确定加固深度H，再由式：计算夯击能。

（3）满夯（用来加固表层土）

满夯施工中低能量夯击应进行2遍。主要在于加固膨胀区土层，满夯应使得膨胀区土层吸收能量与加固区相同，以保证地基土处理后达到表面均匀、承载力均衡的效果。

满夯夯击能计算式如下：

注：辅助夯、满夯的夯击方法同主夯。

3.4 加固土层厚度

其中，α为小于1.0的经验系数，根据不同土质条件来取值：对粘性土取0.5；对砂性土取0.7；对黄土可取0.35-0.5。

3.5 加固土层变形模量

根据有关推导有：

3.6 含水量对强夯地基影响

以地基各层土的天然含水量最为接近最优含水量的情况，最为理想处理。

3.7 黄土湿陷性消除一条途径

由E0,ES两者之间的联系关系式及，再结合前述E0的推导，可调整夯锤重与第一空隙比e1值，使其满足小于一定数值，即可消除黄土湿馅性。

3.8 夯点夯击次数

正方形布置夯点，桩间距为3倍桩径时有：

说明：公式中系数36与桩间距有关，桩间距不同系数应做相应的调整。

3.9 强夯地基加固深度估算的另一种确定方法—波动理论方法（含水量大的黏土、饱和砂土地基）

（1）强夯时间

（2）加固影响深度：

3.1 0基于动力压缩理论的强夯地基加固影响深度的计算方法（低含水量非饱和土地基）

梅纳公式及其几种形式：

说明：该形式主要用来对公式意义进行分析。

（2）其他形式

形式一：

形式二：

笔者推导的公式：

注：两种形式计算公式的差别主要在于土性影响系数取值的不同。无勘察报告时，依据有关参考资料确定强夯加固深度，该深度值H可用来控制地基土加固后的压缩模量E的大小。

3.1 1强夯施工中其它应关注的问题

（1）地下水位较高场地的强夯施工。首先应根据地下水类型，在场地四周布置井点，进行降水施工，然后再进行强夯。

（2）关于重锤低击、轻锤高击选用。两种夯击方式在加固影响深度方面是相同的，这是最起码的要求。（梅纳公式的实质亦即强夯施工的前提条件。）而强夯的目的，即地基承载力的提高，是由这两种夯击方式决定的。轻锤高击提高地基承载力的程度是重锤低击的4倍左右。在设计图纸对承载力提高要求不太高时，应优先采用重锤低击方式，这时夯坑相对较浅；否则，应采用重锤高击的方式，这时夯坑较深。

（4）关于夯击时是否采用透水石

在土质很软含水量较大的粘性土中，夯击时夯锤与粘土之间的吸力很大，难易拔出时，应采用透水石。

（5）关于是否采用辅助夯

主要应依据被加固土层中间部分是否有相对较软弱层，有则采用，无则不采用。

（6）强夯施工完毕后，应给出场平标高图。