强夯法在地基处理工程中的应用

强夯法在地基处理工程中的应用

杨向华

武汉城市职业学院 湖北武汉 430064

【摘 要】强夯法是地基处理的方法之一，它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。强夯法主要是用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗震动液化能力和消除土的湿陷性。

【关键词】地基处理 强夯法 重复夯击

随着建筑施工的蓬勃发展，很多大型土石方工程新建，在诸多工程中地基处理问题首当其冲。地基问题有很多种，处理方法也有很多种而其中的一种处理方法：强夯，应用的也越来越广泛。

1.强夯法原理及特点

 强夯法又名动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将重锤（一般为8～50t）提到高处使其自由下落（落距一般为6～40m），给地基以冲击和振动，单击能量一般50~2000t.m。加固影响深度达到5~20m，甚至更深一些。其动能在土中形成强大的冲击波和高应力，从而提高地基的强度、降低压缩性、改善其抵抗振动液化能力、消除土壤的湿陷性。

强夯法处理地基是上个世纪60年代末由法国Menard技术公司首先创用的。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。该法自诞生以来，以其经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节省材料、质量易控制、施工周期短等突出优点。

2.强夯地基现场测试

现场的测试工作是强夯施工的一个重要组成部分。为此，在大面积施工之前应选择面积不小于20m×20m的场地进行现场试验。测试工作一般有：一地面及深层变形。研究地面变形的目的是为了了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；研究强夯夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；确定场地平均沉降和搭夯的夯沉量，用以研究强夯的加固效果。研究变形的手段是有地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。
    二孔隙水压力。一般可在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪,在夯击作用下,进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究。从而确定两个夯击点间的夯距、夯击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。
    三侧向挤压力。将带有钢弦式土压力盒的钢板桩埋入土中后,在强夯加固前各土压力盒沿深度分布的土压力的规律,应与静止土压力相近似。在夯击作用下,可测试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。
    四振动加速度。通过测试地面振动加速度可以了解强夯振动的影响范围。通常将地表的最大振动加速度为0.98m/s处(即认为是相当于七度地震设计烈度)作为设计时振动影响安全距离。但由于强夯振动的周期比地震短得多,强夯产生振动作用的范围也远小于地震的作用范围,所以强夯施工时,对附近已有建筑物和施工的建筑物的影响肯定要比地震的影响为小。为了减少强夯振动的影响,常在夯区周围设置隔振沟。

3.强夯法施工步骤及注意事项
  强夯法施工的步骤：第一，需要针对施工场地进行彻底的清理，清理工作完成后进行平整。第二，实现对第一遍夯点位置的明确标出，利用相关仪器实现对场地高程的科学测量。第三，准备好起重机，促使夯锤准确对着夯点的位置。第四，测量高程，检测锤重。第五，利用相关机具将夯锤吊到一定高度，高度需要在施工之前进行合理预定。夯锤需要脱钩后完成自由下落运动，然后放下吊钩实现对锤顶高程的科学测量，如果受到坑底倾斜问题的影响导致夯锤出现歪斜问题，必须从坑底整平着手，对其进行及时改善。第六，按照顺序再次重复以上步骤。在夯击一个夯点的同时，需要严格遵循夯击次数以及控制标准。第七，第一批夯点完成后需要换夯点，然后重复第三个到第六个步骤。第八，需要填平夯坑，夯坑填平工作需要借助推土机等大型机械进行。第九，在一定时间段后需要再次重复上述步骤与内容，完成全部夯基工作，通过低能量满夯的方法夯实场地表层的所有松土，再次测量高程。

在进行强夯施工处理之前，需要对施工现场进行平面布置，对标高进行测定，对松填土进行检查，然后在试验区域进行强夯施工，根据试验的结果来调整施工参数，接着在施工区进行换填置换，将回填面积控制在扩夯线范围之内。

施工过程中要注意，当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制施工。注意含水量对强夯效果的影响，注意夯锤上部排气孔的畅通。

在完成强夯地基处理之后需要再进行静载试验、土工试验等等测试，这些检验合格之后才能够对强夯处理进行验收竣工。

4.强夯处理效果检测

强夯地基处理效果的评价包括强夯有效加固深度、地基承载力和地基变形特性、场地均匀性等。有效加固深度应从起夯面计算,并且有效加固深度内各项指标应有显著提高。目前对于强夯地基加固效果的评价有事前预测和试验检测,前者仅处于研究阶段,尚无法推广使用,目前采用最多的仍然采用现场试验检测进行强夯地基加固效果评价,一般采用多项检测手段进行综合检测评价。强夯地基的质量检测方法,宜根据土性选用原位试验和室内试验。

5.强夯振动对周围建筑物的影响

强夯地基所引起的振动对周围建筑物的扰动影响,不仅与建筑物附近地面振动的最大振动速度、最大加速度、振幅、振幅频率有关,而且与土质、建筑物本身的强度及刚度等有着密切的关系。

   强夯对周围建筑物的影响评价,可根据建筑物对振动的要求,采用地震烈度的标准进行。强夯对建筑物的安全影响主要通过振动速度、振动加速度、地基变形、建筑物的位移情况等项目的监测。通过对夯点不同距离振动速度和振动加速度的测试,来确定强夯影响的安全距离。强夯夯击能越大对建筑物的影响也越大,夯击数越多对建筑物振动影响也越大,但夯击数达到一定的数量后地基土在此夯击能作用下和该土质条件下(如该含水率等)达到或接近最大密度,对建筑物振动影响也就达到最大。离夯点越远,对建筑物的振动影响也就越小。

结束语：
  在工程地基技术处理中合理应用强夯法可以提升其加固效果与质量，在操作中也可以通过简单的工艺模式以及设备进行地基加固处理，效果显著，可以提升地基处理质量。而工程在作业中必须要综合实际状况以及地基处理的具体状况，完善强夯法的设计与施工流程，提升强夯法的实践性，这样才可以有效的满足地基作业中的各项要求，进而提升地基处理质量，凸显强夯法的价值，保障整个工程的社会价值与效能。

参考文献：

1. 许磊柱.强夯法在地基处理工程中的应用[J].《基层建设》,2019（10）.
2. 杜玉明，刘利民.强夯法在高填方地基处理中的应用[J].煤炭工程，2015（11）