浅析强夯法地基处理设计

关键词：强夯法；设计；施工；区域划分； 

　　前言： 

　　目前，对地基进行加固的方法有很多，其处理方法应该根据地基的本身特性和工程建筑的基本要求，探索一种安全、经济、合理的处理方法，对工程建筑有重要的意义。强夯法的地基加固手段已经被广泛的应用，但是该手段的理论基础还需要进行完善，加上地质条件具备复杂性，强夯法也存在一定的缺陷，所以设计人员要有清晰的思路对该加固方法进行设计。 

　　一、探究强夯法地基处理机理 

　　强夯法即利用巨大的夯击能，向地基施加一定的冲击力，在地基中形成冲击波，在夯击能的强大作用下，夯锤对土体进行冲切，其结构遭到破坏，从而形成夯坑，同时对周围的土体进行挤压，达到加固的效果，由于各种土地的机理存在一定的差异，所以强夯法也有三种不同的处理方法：动力密实、动力固结、动力置换。它们分别适用于不同的地基。 

　　（一）动力密实 

　　该处理方法适用于粗颗粒、非饱和的地基土，利用冲击性动力荷载，减小土地中的孔隙受力，使土地紧实，从而增加地基土的强度，其工程实质上将土体中的气相挤出，出现夯实变形状况是由土体颗粒的位移引起的，在冲击动能的作用下，地面最终会发生沉降，从而产生1m的夯坑，夯坑底部会出现硬壳层，承载力将提高2～3倍。 

　　（二）动力固结 

　　动力固结的处理方式适用于细颗粒饱和土，由于受到巨大的冲击，土体原有的结构会受到应力波的作用，产生裂隙并发生液化，排水通道的增加，使孔隙水能够流出，当压力减退后，土体将会固结，强度也有所提高，土体的饱和粘性具备触变性，受到强夯作用，土体结构遭到破坏，强度降至零，但是土体的强度会随着时间的推移而慢慢恢复。 

　　（三）动力置换 

　　主要适用于软弱土层，采用桩式置换方法，利用巨大的冲击力将碎石填入土体，碎石桩间断的填入软土层中，形成桩式或墩，其过程类似振冲法的作用过程，利用碎石摩擦角和桩间土的测线保持桩体的平衡。 

　　二、强夯法地基处理设计思路 

　　利用强夯法对地基进行处理能够有效的解决土地沉降、地基承载力及地基变形等问题。所以设计师在设计前一定要确定处理的主要目的、用途，根据地基的实际情况确定具体的操作方法，是选择强夯法还是强夯置换法，然后确定周围地质条件、合适的锤形、夯击次数及时间等，同时预测处理效果，对各项指标是否符合要求进行反复的演练。 

　　（一）强夯法的具体设计参数 

　　对强夯法地基处理进行设计内容包括：夯锤的选用、施工器械的选取、能级的确定、界面布置、收锤标准、加固深度等。 

　　其一，夯锤及施工器械的选取。夯锤的直径一般为2.2～2.6m，重约10～50t，锤底要保证平整，锤身为圆柱形，锤重为15～45t，同时要方便以后的运输工作，还要具备较高的效率及灵活性。夯锤的面积对其加固深度有着直接影响，根据相关研究表明，能级在10 000kN・m，夯锤半径为1.25m时，锤击应力比较大半径的应力要高出许多，为了提高加固深度，最直接的办法是适当减小夯锤半径。 

　　夯锤的具体要求为：质量为10～40t，底面为圆形或者多边形，锤底静接地压力值取25～40kpa，如果地基土层为细颗粒土，其压力值应该取最小值，夯锤地面应该设置多个排气孔，排气孔的孔径应该为250～300mm。目前在实际工程施工中，夯锤重最大值为50t，应力为100kpa。 

　　全国规范和地方规范大多采用强夯能级与对应深度表格法表示强夯能级与有效加固深度关系。 

　　三、强夯置换法设计 

　　该方法的设计内容主要包括：强夯置换墩深度、单击夯击能、夯锤要求、填料要求等。 

　　（一）置换墩深度及填料要求 

　　强夯置换墩的深度主要是根据地基土的土质决定的，除了要穿透厚层饱和土，同时还要穿透软土层，直至硬土层。墩体材料应选用优质的块石、碎石、建筑垃圾等坚硬的颗粒材料，粒径>300mm，并且颗粒含量不能超过总重量的30%。 

　　（二）确定单击夯击能 

　　单击夯击能应该按照现场试验的具体情况确定，在初步设计时可以按照下面两个公式进行估算。 

　　夯击能：EL=940*（H-211） 

　　夯击能最低值：ELW= 940*（H-313） 

　　（H为置换墩深度（m）） 

　　（三）夯锤、夯击次数、收锤标准 

　　夯锤的直径为1.1～1.3m，锤底接地压取100～200kpa，在相同夯击能下，选取具备较高静压力的锤底夯锤进行施工任务。 

　　夯击次数应该根据现场的试夯来确定，同时要满足以下三个条件：①墩底要达到设计的标准长度，并且要穿过软弱土层；②累积夯沉量的长度为设计墩长的1.5～2.0倍；③最后两次夯击的平均夯沉量应该满足相关规定。 

　　四、强夯的设计创新 

　　通过上文的研究可知，强夯法在地基处理中的应用是较为广泛的，由以下实例可知。 

　　（一）对于新填土的地基而言，需要采用强夯加固，只有确保强夯的质量，在施工中予以检测和管理，才能将大面积强夯进一步完成； 

　　（二）将高科技信息技术和设备融入强夯工作中，若施工中的质量有偏差，能够随时监控甚至做到事前预防，施工整体参数也能够接受总信息处理设备的调动； 

　　（三）此次强夯施工中，由于施工处的淤泥较厚，因此可将工程均分为三段，分别利用模型计算。 

　　第一段：总长240m，其桩号为0+060.5至0+300间； 

　　第二段：总长301m，其桩号为0+300至0+600间； 

　　第三段：总长61.4m，其桩号为0+600至0+663.5之间。 

　　可将上述数据进行计算并带入公式： 

　　该公式中，S1代表的是复合地基的加固区域，而S2代表的是该区地基下卧层受到的沉降程度，相应结果如表2所示。 

　　从该表格可看出，本工程在600m路段内部的地基沉降数值为n，而24.49≤n≤20.93（cm），该数据较为稳定、一致。 

　　结束语 

　　随着强夯法技术的不断发展，强夯地基监测体系也得到了逐渐的完善：通过载荷试验获取地基承载力及变形模量；经过相关处理后获得地层承载力及变形模量。针对强夯地基的特点，本文提出了一系列的检测方法，经过反复实践，对不同的土层制定了针对的检测方法，并进行了汇总，对以后的工程实施有重要的指导意义。 

　　参考文献： 

　　[1]叶为民，唐益群，杨林德.强夯法加固饱和软土地基加固效果研究[J].岩土力学，2008（3）. 

　　[2]陈超.强夯加固回填土地基的三维数值分析[D].浙江大学硕士学位论文，2006. 

　　[3]姜志强.深层淤泥场地的双层强夯置换法研究[D].天津大学硕士学位论文，2006. 

　　[4]张津伟，刘育民.强夯法在某钢铁厂地基处理中的应用[J].建筑技术开发，2010（12）.