8.4 强夯法和强夯置换法

8.4 强夯法和强夯置换法

8.4.1 强夯法
将夯锤(重量一般为10~40t)提高到一定高度(落距一般为10~40m)后自由落下,给地基以冲击和振动能量,从而提高土的强度,降低压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基,软土地基处理效果不明显,应慎用。
1 强夯施工的环境影响大,适用于周边空旷、环境条件较好的工程;强夯处理的地基性能离散性大,一般用于单层或层数较少的多层建筑,多用于山区深厚填方的场地地基处理。
强夯施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工,必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。
2 强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺乏试验资料或经验时可按表8.4.1预估。

3 强夯的单击夯击能,应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑,并通过现场试夯确定。在一般情况下,碎石和砂土可取1000~5000kN·m,粉土和粘性土可取1500~6000kN·m。当单击夯击能选用较大时(一般大于4000kN·m),应重视对原状土可能产生的结构性破坏。曾有工程因为片面追求加固深度,而忽视过大的夯击能对原土结构的破坏,最终导致处理后建筑物沉降、倾斜过大而需要采取纠偏措施的后果。
4 夯点的夯击次数,应按现场试夯得到夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:
1)最后两击的平均夯沉量不大于下列数值,当单位夯击能小于4000kN·m时为50mm,4000~6000kN·m时为100mm,大于6000kN·m时为200mm;
2)夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
3)不因夯坑过深而发生起锤困难。
5 夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下可采用2-3遍,最后再以低能量满夯两遍,保证基础持力层的承载性能和处理的均匀性满足要求。对于渗透性弱的粘性土,必要时夯击遍数可适当增加。
6 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。
7 夯击点位置可根据建筑结构类型,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3.5倍,第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能量较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。
8 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度为设计处理深度的1/2~2/3,并不宜小于3m(参见图8.4.1)。

9 根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试验。应根据不同土质条件待试夯结束一至数周后,对试夯场地进行测试,并与夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数。
10 强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。对碎石土和砂土地基,间隔时间可取1~2周;低饱和度的粉土和粘性土地基可取2~4周。
11 强夯地基变形计算应符合现行国家标准的有关规定,夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。当强夯用于大面积深厚填土加固处理且存在软弱下卧层时,应充分考虑填土及软弱下卧层受扰动所产生的下卧层附加沉降。

8.4.2 强夯置换法
强夯过程中,在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料,用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩,由强夯置换墩、墩间土以及顶部褥垫层共同构成复合地基。该法适用于高饱和度的粉土、软~流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。
1 强夯置换施工前,应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区,进行试夯或试验性施工,必须通过现场试验确定其适用性和处理效果;试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。当用于灵敏度较高的软弱地基时,应特别重视施工过程的环境影响。
2 强夯置换墩位布置可采用三角形或正方形排列。对大面积满堂处理时,宜按等边三角形布置;对独立或条形基础时,宜根据基础形状和宽度按正方形、矩形或等腰三角形布置。处理范围同第8.4.1条第8款。
3 墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定,当满堂布置时可取夯锤直径的2~3倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5~2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1~1.2倍。当墩间距较大时,复合地基的不均匀程度增大,在上部荷载作用下,易产生较大的不均匀变形,此时应适当提高上部结构和基础的刚度。
4 强夯置换墩应穿透软弱土层,墩长不宜大于7m。若软弱土层较厚,不能穿透时应考虑地基变形对建筑物的影响。
5 强夯置换施工前,挤土效应比较明显,场地在施工期间的隆起量较大,设计时应预估地面抬高值,并在试夯时校正。
6 墩体材料可采用级配良好的碎石类土、砾砂等坚硬粗颗粒材料,粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。墩顶应铺设一层厚度不小于0.5m的压实垫层,垫层材料可与墩体相同,但粒径不宜大于100mm。
7 强夯置换单击夯击能、夯击次数可通过试验确定,且应同时满足下列条件:
1)墩底穿透软弱土层,且达到设计墩长;
2)累计夯沉量为设计墩长的1.5~2.0倍;
3)最后两击的平均夯沉量不大于第8.4.1条第4款的要求。
8 强夯置换形成的复合地基承载力特征值宜按现场复合地基载荷试验确定,对软粘土地基,也可只考虑墩体的承载力,不考虑墩间土的作用。初步设计时可参考砂石桩复合地基计算方法估算。
9 强夯置换形成的复合地基沉降计算可参考砂石桩复合地基计算方法。