1、強(qiáng)夯法的由來、施工優(yōu)點
強(qiáng)夯法處理地基是上世紀(jì)60年代末由法國梅納德(Ménard)技術(shù)公司首先創(chuàng)用的。該方法是籍重錘從高處自由落下給地基土施以沖擊力和振動,從而達(dá)到提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性,還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。
強(qiáng)夯施工方法具有施工機(jī)具簡單,施工方便,加固地基效果顯著,適用范圍廣泛,能縮短工期和降低工程造價等優(yōu)點。強(qiáng)夯法在開始時僅用于加固砂性土和碎石土地基,經(jīng)過幾十年的應(yīng)用與發(fā)展,通過改進(jìn)施工方法和改善地基土的排水條件,強(qiáng)夯法逐漸適用于加固從礫石到粘性土的各類地基。在我國強(qiáng)夯法用來加固碎石土、砂土、粘性土、雜填土及濕陷性黃土等地基土。我公司在近些年的施工過程中,堅持積極開拓、大膽創(chuàng)新的思路,開發(fā)出具有創(chuàng)意性的強(qiáng)夯處理施工方法,在約300多萬平方米的強(qiáng)夯法加固地基施工實踐中,創(chuàng)造出省、市級科技進(jìn)步獎項目,同時也開創(chuàng)了在華東軟土地區(qū)強(qiáng)夯法加固地基施工的先例。
由于具備以上的優(yōu)點,強(qiáng)夯法處理地基常被用于堆料場、倉庫、車間、油罐、儲倉、公路和鐵路路基、機(jī)場跑道及碼頭、填海造地等工業(yè)與民用建筑項目中,而且其加固的工程項目范圍逐步呈日益廣泛的趨勢。
2、強(qiáng)夯法加固地基機(jī)理
關(guān)于強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理,目前有關(guān)專家學(xué)者意見還不很一致,但對于地基處理中經(jīng)常遇到的幾種類型的土,一般的觀點認(rèn)為:強(qiáng)夯法是在極短的時間內(nèi)對地基土體施加一巨大的沖擊能量(一般而言此沖擊能量不小于800kN-m),加荷歷時約幾十毫秒,對含水量較大的土層,加荷時間約100毫秒左右。這種突然釋放的巨大能量,將轉(zhuǎn)化為各種波型傳到地下。首先到達(dá)某指定范圍的波是壓縮波,它使土體受壓或受拉,能引起瞬時的孔隙水匯集,因而使地基土的抗剪強(qiáng)度大為降低,據(jù)理論計算這種波以振動能量的7%傳播出去,緊隨壓縮波之后的是剪切波,以振動能量26%傳播出去,剪切波會導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞。此外的瑞利波(面波)以振動能量的67%傳出,在夯點附近造成地面隆起。土體在這些波的綜合作用下,土體顆粒重新排列相互靠攏,排出孔隙中的氣體,使土體擠密壓實,強(qiáng)度提高。
根據(jù)上述觀點,地基土經(jīng)強(qiáng)夯法加固后,其強(qiáng)度提高過程大致可分為四個階段:夯擊能量轉(zhuǎn)化,同時伴隨強(qiáng)制壓縮或振密(表現(xiàn)為土體中水及氣體排出,孔隙水壓力上升);土體液化或土體結(jié)構(gòu)破壞(表現(xiàn)為土體強(qiáng)度降低或抗剪強(qiáng)度喪失);排水固結(jié)壓密(表現(xiàn)為滲透性能改變,土體裂隙發(fā)展,土體強(qiáng)度提高);觸變恢復(fù)并伴隨固結(jié)壓密(包括部分自由水又變成薄膜水,土的強(qiáng)度繼續(xù)提高)。
3、強(qiáng)夯法加固地基設(shè)計
3.1強(qiáng)夯設(shè)計應(yīng)具備以下資料:
3.1.1擬加固處理的建(構(gòu))筑物的使用用途,結(jié)構(gòu)形式及上部荷載,整平后地面標(biāo)高及基礎(chǔ)埋深,場地建構(gòu)筑物總平面布置圖和基礎(chǔ)平面圖;
3.1.2擬建場地工程地質(zhì)勘察資料,若不能滿足設(shè)計要求時應(yīng)作必要的補(bǔ)充勘察工作;
3.1.3強(qiáng)夯加固后的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fK、壓縮模量ES值(或變形模量EO值)、有效加固深度值、消除黃土濕陷性與砂土液化、保持場地穩(wěn)定性及均勻性等技術(shù)指標(biāo);
3.1.4擬建場地內(nèi)地下管網(wǎng)、電網(wǎng),地下構(gòu)筑物以及強(qiáng)夯振害范圍內(nèi)已有的抗震性能較低、需保護(hù)的建(構(gòu))筑物位置等資料。
3.2強(qiáng)夯參數(shù)的選擇
3.2.1強(qiáng)夯參數(shù)選擇程序
根據(jù)強(qiáng)夯有效加固深度確定單點夯擊能----根據(jù)地基土的巖性特征以及設(shè)計條件確定加固地基場地的平均夯擊能----根據(jù)單點夯擊能試驗確定夯擊次數(shù)----確定夯點布置形式及間距----夯擊遍數(shù)、夯遍之間間歇時間確定----確定強(qiáng)夯加固地基的范圍----確定夯錘參數(shù)。
強(qiáng)夯法處理地基是上世紀(jì)60年代末由法國梅納德(Ménard)技術(shù)公司首先創(chuàng)用的。該方法是籍重錘從高處自由落下給地基土施以沖擊力和振動,從而達(dá)到提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性,還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。
強(qiáng)夯施工方法具有施工機(jī)具簡單,施工方便,加固地基效果顯著,適用范圍廣泛,能縮短工期和降低工程造價等優(yōu)點。強(qiáng)夯法在開始時僅用于加固砂性土和碎石土地基,經(jīng)過幾十年的應(yīng)用與發(fā)展,通過改進(jìn)施工方法和改善地基土的排水條件,強(qiáng)夯法逐漸適用于加固從礫石到粘性土的各類地基。在我國強(qiáng)夯法用來加固碎石土、砂土、粘性土、雜填土及濕陷性黃土等地基土。我公司在近些年的施工過程中,堅持積極開拓、大膽創(chuàng)新的思路,開發(fā)出具有創(chuàng)意性的強(qiáng)夯處理施工方法,在約300多萬平方米的強(qiáng)夯法加固地基施工實踐中,創(chuàng)造出省、市級科技進(jìn)步獎項目,同時也開創(chuàng)了在華東軟土地區(qū)強(qiáng)夯法加固地基施工的先例。
由于具備以上的優(yōu)點,強(qiáng)夯法處理地基常被用于堆料場、倉庫、車間、油罐、儲倉、公路和鐵路路基、機(jī)場跑道及碼頭、填海造地等工業(yè)與民用建筑項目中,而且其加固的工程項目范圍逐步呈日益廣泛的趨勢。
2、強(qiáng)夯法加固地基機(jī)理
關(guān)于強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理,目前有關(guān)專家學(xué)者意見還不很一致,但對于地基處理中經(jīng)常遇到的幾種類型的土,一般的觀點認(rèn)為:強(qiáng)夯法是在極短的時間內(nèi)對地基土體施加一巨大的沖擊能量(一般而言此沖擊能量不小于800kN-m),加荷歷時約幾十毫秒,對含水量較大的土層,加荷時間約100毫秒左右。這種突然釋放的巨大能量,將轉(zhuǎn)化為各種波型傳到地下。首先到達(dá)某指定范圍的波是壓縮波,它使土體受壓或受拉,能引起瞬時的孔隙水匯集,因而使地基土的抗剪強(qiáng)度大為降低,據(jù)理論計算這種波以振動能量的7%傳播出去,緊隨壓縮波之后的是剪切波,以振動能量26%傳播出去,剪切波會導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞。此外的瑞利波(面波)以振動能量的67%傳出,在夯點附近造成地面隆起。土體在這些波的綜合作用下,土體顆粒重新排列相互靠攏,排出孔隙中的氣體,使土體擠密壓實,強(qiáng)度提高。
根據(jù)上述觀點,地基土經(jīng)強(qiáng)夯法加固后,其強(qiáng)度提高過程大致可分為四個階段:夯擊能量轉(zhuǎn)化,同時伴隨強(qiáng)制壓縮或振密(表現(xiàn)為土體中水及氣體排出,孔隙水壓力上升);土體液化或土體結(jié)構(gòu)破壞(表現(xiàn)為土體強(qiáng)度降低或抗剪強(qiáng)度喪失);排水固結(jié)壓密(表現(xiàn)為滲透性能改變,土體裂隙發(fā)展,土體強(qiáng)度提高);觸變恢復(fù)并伴隨固結(jié)壓密(包括部分自由水又變成薄膜水,土的強(qiáng)度繼續(xù)提高)。
3、強(qiáng)夯法加固地基設(shè)計
3.1強(qiáng)夯設(shè)計應(yīng)具備以下資料:
3.1.1擬加固處理的建(構(gòu))筑物的使用用途,結(jié)構(gòu)形式及上部荷載,整平后地面標(biāo)高及基礎(chǔ)埋深,場地建構(gòu)筑物總平面布置圖和基礎(chǔ)平面圖;
3.1.2擬建場地工程地質(zhì)勘察資料,若不能滿足設(shè)計要求時應(yīng)作必要的補(bǔ)充勘察工作;
3.1.3強(qiáng)夯加固后的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fK、壓縮模量ES值(或變形模量EO值)、有效加固深度值、消除黃土濕陷性與砂土液化、保持場地穩(wěn)定性及均勻性等技術(shù)指標(biāo);
3.1.4擬建場地內(nèi)地下管網(wǎng)、電網(wǎng),地下構(gòu)筑物以及強(qiáng)夯振害范圍內(nèi)已有的抗震性能較低、需保護(hù)的建(構(gòu))筑物位置等資料。
3.2強(qiáng)夯參數(shù)的選擇
3.2.1強(qiáng)夯參數(shù)選擇程序
根據(jù)強(qiáng)夯有效加固深度確定單點夯擊能----根據(jù)地基土的巖性特征以及設(shè)計條件確定加固地基場地的平均夯擊能----根據(jù)單點夯擊能試驗確定夯擊次數(shù)----確定夯點布置形式及間距----夯擊遍數(shù)、夯遍之間間歇時間確定----確定強(qiáng)夯加固地基的范圍----確定夯錘參數(shù)。