强夯法又称动力固结法,是法国梅那尔公司于60年代后期创造的一种地基加固方法。它是在重锤夯实基础上发展起来的动力加固地基的新方法。70年代后期传入我国,经过近20年在全国各地的推广应用,证明其加固效果十分显著。
山西省机械施工公司从80年代开始在山西化肥厂等工程中应用,随后又推广到长春、大连、重庆、武汉、上海、河南、深圳等地,强夯能级从1000kN•m发展到8000kN•m,处理过湿陷性黄土、杂填土、饱和粘性土等各类地基土数百万平方米,均取得了良好的处理效果和经济效益,获得了山西省科技进步一等奖,为我国应用强夯法加固工程地基做出了贡献。
强夯法以其质量可靠,造价低,进度快,节约三材,经济效益显著等特点,已广泛应用于工业与民用建筑、公路与铁路路基、机场道路及码头仓库等工程的地基加固,成为国内处理地基的一种较好的实用方法。
一、工艺原理
强夯法是应用功能转换的原理达到加固地基的目的。具体地说,它是利用起重设备将几十吨(一般8—40t)重锤,从几十米(一般6—40m)高处自由落下,给土以强烈的冲击和振动。地基土在强大的冲击能的作用下,土体强制压缩或振密;土体局部液化,夯点周围产生裂隙,形成良好的排水通道,孔隙水逸出,经时效压密,使土体重新固结,从而提高了土的承载力,降低其压缩性。
应用强夯法加固地基虽已经历了几十年,实践证明是一种较好的地基处理方法,但是还没有一套成熟的理论和完整的设计计算方法。根据国内外近十年来的研究成果,土的强夯作用机理一般可归结为:
非饱和类土:以直观的加密使土体强度增加为主,如黄土和一般的粘性土,最典型的是湿陷性黄土,通过夯击使土颗粒重新排列成致密结构体,消除其湿陷性。
粉土和粉细砂类土:夯击作用使土体加密和预液化,从而提高地基土的承载力和抗液化能力。
饱和土:强夯使空隙水压力瞬时升高,随着水压力的消散,土中自由水和部分弱结合水排出,土体变得紧密,随着时间的延续,触变后的土体结构得以恢复,使地基土得到加固,对于饱和淤泥质土和粘性土,可通过加填料(石块、钢渣等)夯击,增加土体骨架和排水通道,这一措施无疑扩展了强夯处理地基土的适用范围。
二、适用范围
目前,国内外处理地基的手段很多,其中强夯的适用范围最广,适用的土质有:各种高填土,如素填土、杂填土(建筑垃圾、工业废料)、粘土、黄土、湿陷性黄土等;饱和砂土、粉土等可液化土,淤泥质土,饱和粘性土等。对于后一类土在正式强夯前须先做试验,证明确有实效时也可采用。
采用强夯处理地基,需要考虑其振动对附近建筑物的影响,必要时应采取隔振、防振措施,以及城市对噪音的控制问题。
三、工艺和参数
根据工程地质勘察报告与建筑物的设计要求,施工前应对地基加固方案进行初步设计,包括加固的工艺与主要的技术参数,并进行试夯,检验与修正技术参数,方可正式施工。