摘要:強夯法能提高地基土的強度、降低其壓縮性,目前已在工業民用建筑、公路及鐵路路基等地基加固工程中得到成功運用。但至今尚無一套非常成熟的設計計算方法供施工者應用,結合工作實踐,探討和分析強夯法的主要設計參數。
關鍵詞:地基處理;強夯法;規定;設計
Abstract: the dynamic compaction method can improve the strength of the foundation soil, reduce its compactness, at present has set up a file in the industrial and civil building, highway and railway subgrade foundation reinforcement engineering etc have successfully applied. But so far, there is no a very mature design calculation method for unless the application, and connecting with the work practice, discussion and analysis of the dynamic compaction method of main design parameters.
Keywords: foundation treatment; Dynamic compaction method; Regulations; design
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
前言:任何建筑物的荷載最終將通過基礎傳遞到地基上。凡是基礎直接建造在未經加固的天然土層上時，這種地基稱為天然地基。若天然地基很軟弱，則事先要經過人工處理，這種地基稱之為人工地基。而其處理過程就稱為“地基處理”(SOIL TREATMENT)或“地基加固”(SOIL IMPROVEMENT)。地基處理方法主要分為：換土墊層法，深層密實法，排水固結法，化學加固法，加筋法和熱學法。強夯法屬于地基處理方式中的深層密實法中。
1強夯法的由來及特性
強夯法處理地基是六十年代末由法國Menard技術公司首先創造的。這種方法是將很重的錘(一般為100-400kN)從高處自由落下落(落距一般為6-40m)給地基以沖擊力和振動，從而提高土的強度并降低土的壓縮性，改善土的振動液化條件和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時，夯擊能還可以提高土層的均勻程度，減少將來可能出現的差異沉降。強夯法開始時僅用于加固砂土和碎石，經過幾十年的發展，它以適用從礫石到粘性土的各種地基土，這主要是由于施工方法的改進和排水條件的改善。
強夯法由于在工程實踐中具有加固效果顯著、適用土類廣、設備簡單、施工方便、節省勞力、施工工期短、節約材料、施工費用低等優點，在建筑地基處理中得到了廣泛的應用。
2 加固機理及適用范圍
對多孔隙、粗顆粒、非飽和土，沖擊能使土體中的孔隙減少，土體變得密實，從而提高地基土的強度。非飽和土的夯實過程中，土中的氣相(空氣)被擠出，其夯實變形主要是由于土顆粒的相對位移引起。
對細顆粒飽和土，巨大的沖擊能在土中產生很大的應力波，破壞了土體原有的結構，使土體局部發生液化并產生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水壓力消散后，土體固結，強度得到提高。
雖然對強夯的適用范圍學術界和工程界的認識并不完全一致，但普遍都認為隨土體的滲透性減少，強夯效果將減弱。對飽和度較高的粘性土，一般而言處理效果不顯著，其中尤其是用以加固淤泥和淤泥質土地基，處理效果更差。
Smoltczyk在第8屆歐洲土力學及基礎工程學術會議上的深層加固總報告中指出，強夯法只適用于塑性指數Ip≤10的土。
我國“建筑地基處理技術規范”(JGJ79—2002)認為，強夯法適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對高飽和度的粉土與粘性土等地基若對變形控制不嚴的在夯坑內回填塊石、碎石或其它粗粒材料，并應通過現場試驗確定其適用性。
強夯法適用于城市廣場、堆場、公路、機場、工業與民用建筑、油罐等地基處理面積大的工程，經濟技術效果顯著。
3強夯法加固設計
實踐證明，用強夯法加固地基，一定要根據現場的地質條件和工程使用要求，正確選用強夯參數，一般通過試驗來確定以下強夯參數：
3.1有效加固深度：有效加固深度既是選擇地基處理方法的重要依據，又反映了處理效果。
3.2單擊夯擊能：單擊夯擊能等于錘重×落距。強夯的單位夯擊能量，應根據地基土類別、結構類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現場試夯確定。在一般情況下，對于粗顆粒土可取1000kN·M/M2~3000kN·M/M2 ;細顆粒土可取1500kN·M/M2~4000kN·M/M2。
3.3最佳夯擊能：從理論上講，在最佳夯擊能作用下，地基土中出現的孔隙水壓力達到土的自重壓力，這樣的夯擊能稱最佳夯擊能。因此可根據孔隙水壓力的疊加值來確定最佳夯擊能。在砂性土中，孔隙水壓力增長及消散過程僅為幾分鐘，因此孔隙水壓力不能隨夯擊能增加而疊加，可根據最大孔隙水壓力增量與夯擊次數關系來確定最佳夯擊能。
夯點的夯擊次數，可按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，應同時滿足下列條件：(1)夯坑周圍地面不應發生過大隆起;(2)不因夯坑過深而發生起錘困難;(3)每擊夯沉量不能過小，過小無加固作用。夯擊次數也可參照夯坑周圍土體隆起的情況予以確定，就是當夯坑的豎向壓縮量最大，而周圍土體的隆起最小時的夯擊數。對于飽和細粒土，擊數可根據孔隙水壓力的增長和消散來決定，當被加固的土層將發生液化時的擊數即為該遍擊數，以后各遍擊數也可按此確定。最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當單擊夯擊能量較大時不大于100mm;不因夯坑過深而發生起錘困難。
3.4夯擊遍數：夯擊遍數應根據地基土的性質確定，一般情況下，可采用2遍~3遍;地基土滲透系數低，含水量高，需分3 遍~4遍夯擊，反之可分兩遍夯擊，最后再以低能量“ 搭夯”一遍，其目的是將松動的表層土夯實。
3.5間歇時間：所謂間歇時間，是指相鄰夯擊兩遍之間的時間間隔。間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。當缺少實測資料時，可根據低級土的滲透性確定，對于滲透性較差的黏性土地基的間隔時間，應不少于3 周~4周;對于滲透性好的地基土可連續夯擊。Mendar指出，一旦孔隙水壓力消散，即可進行新的夯擊作業。
3.6夯點布置和夯點間距：夯擊點位置可根據建筑物結構類型，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置夯擊點，第一遍夯擊點間距可取5m~9m，以后各遍夯擊點間距可與第一遍相同，也可適當減小。為了使夯后地基比較均勻，對于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間距宜適當增加，這樣布置比較規整，也便于強夯施工。由于基礎的應力擴散作用，強夯處理范圍應大于基礎范圍，一般為每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2~2/3， 并不宜小于3m其具體放大范圍，可根據構筑物類型和重要性等因素綜合考慮確定。
夯點間距可根據所要求加固的地基土性質和要求處理深度而定。當土質差、軟土層厚時應適當增大夯點間距，當軟土層較薄而又有砂類土夾層或土夾石填土等時，可適當減少夯距。夯距太小，相鄰夯點的加固效應將在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向深部傳遞。
根據初步確定的強夯參數，提出強夯試驗方案，進行現場試夯。應根據不同土質條件、建筑場地復雜程度、建設規模及建筑類型，在施工現場有代表性的場地選取一個或幾個試驗區，進行試夯或試驗性施工，當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時，應通過現場試驗確定其適用性。待試夯結束一至數周后，對試夯場地進行測試，并與夯前測試數據進行對比，檢驗強夯效果，確定工程采用的各項強夯參數。
4結語
強夯法由于其具有設備簡單、施工速度快、適用范圍廣、節約三材、經濟可行、效果顯著等優點，經過20多年來的應用與發展，強夯法處理地基受到各國工程界的重視，并得以迅速推廣，取得了較大的經濟效益和社會效益。
