1.1加固原理及适用范围
强夯法是反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基土夯实的地基处理方法,属于夯实地基。强大的夯击能给地基一个冲击力,并在地基中产生冲击波,在冲击力作用下,夯锤对上部土体进行冲切,土体结构破坏,形成夯坑,并对周围土进行动力挤压。
根据地基土的类别和强夯施工工艺的不同,强夯法加固地基有两种不同的加固机理动力密实和动力固结。
1.2动力密实机理
强夯加固多孔隙、粗颗粒,非饱和土是基于动力密实机理,即强大的冲击能强制压密地基,使土中气相体积大幅度减小。
1.3动力固结机理
强夯加固细粒饱和土是基于动力固结机理,即强大的冲击能,在土中产生很大的应力波,破坏土的结构,使土体局部液化并产生许多裂隙,作为孔隙的排水通道,加速土体固结土体发生触变,强度逐步恢复。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。
2.设计
强夯法的设计应符合下列规定:
(1)有效加固深度
有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据,又是反映处理效果的重要参数。影响有效加固深度的因素很多,除了和锤重和落距有关外,还与地基土的性质、不同土层的厚度和埋置顺序、地下水位以及其他强夯的设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。因此,强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按表1预估。
强夯的有效加固深度(m) 表1 | ||
单击夯击能 | 碎石土、砂土 | 粉土、黏性土、湿陷 |
(kN・m) | 等粗颗粒土 | 性黄土等细颗粒土 |
1000 | 4.0〜5.0 | 3.0〜4.0 |
2000 | 5.0—6.0 | 4.。〜5.0 |
3000 | 6.。〜7.0 | 5.0〜6.0 |
4000 | 7.。〜8.0 | 6,0〜7.0 |
5000 | 8.0〜8.5 | 7.0〜7.5 |
6000 | 8.5-9.0 | 7.5〜8.0 |
8000 | 9.0〜9.5 | 8.0〜9.0 |
10000 | 10.0〜11.0 | 9.5—10.5 |
12000 | 11,5〜12.5 | 11.0—12.0 |
14000 | 12.5〜13.5 | 12.0〜13.0 |
15000 | 13.5〜14.0 | 13.0〜13.5 |
16000 | 14.0〜14,5 | 13.5〜14.0 |
18000 | 14.5〜15.5 | — |
注:强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。
(2)单位夯击能
锤重M与落距白的乘积称为单击夯击能E(=Mh),可根据工程要求的加固深度确定。强夯的单位夯击能(指单位面积上所施加的总夯击能),其大小与地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度有关,一般通过现场试夯确定。由于锤重M(i)与落距(m)直接决定每一击的夯击能量。夯击能过小,加固效果差;夯击能过大,不仅浪费能源,相应也增加费用(图1),而且,对饱和黏性土还会破坏土体,形成橡皮土,降低强度。
图1:单击夯击能与有效加固深度的关系1一碎石土、砂土等; 2一粉土、黏性土、湿陷性黄土
(3)夯击点布置及间距M
夯击点布置可根据基础的平面形状,采用等边三角形、等腰三角形或正方形(图2);