探析強(qiáng)夯置換法在地基加固處理中的應(yīng)用

摘要：強(qiáng)夯法在世界范圍內(nèi)都是公認(rèn)的加強(qiáng)地基強(qiáng)度和土體穩(wěn)定性最好的方法，其基本運(yùn)用原理就是利用重錘勢能和動能在轉(zhuǎn)化過程當(dāng)中傳遞的巨大能量來對土體進(jìn)行直接或間接的處理，最終都是希望得到穩(wěn)定土體加強(qiáng)土體穩(wěn)固性的目的。本文主要對強(qiáng)夯法在地基加固中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法；地基加固；加固機(jī)理；施工工藝

1.強(qiáng)夯置換法 的概述

強(qiáng)夯置換法作為一種地基加固的方法，它也可以稱為動力固結(jié)法。強(qiáng)夯置換法的工作原理主要是使用起吊設(shè)備，把10-25的重錘提高到10-25米的高度，讓它自由下落，憑借產(chǎn)生的夯擊能、沖擊波，對土層做夯實(shí)的處理。它所起到的作用包括以下幾個(gè)方面：第一，增加地基土的強(qiáng)度；第二，增加密實(shí)度；第三，把土的壓縮性降低；第四，增加砂土的抗液化條件；第五，把地基的加固深度增加到6-8米；第六，減輕濕陷性。夯擊能還可以增加土層的均勻度，防止差異沉降的現(xiàn)象。強(qiáng)夯置換法施工簡單、施工速度快、工期短、節(jié)約資金等優(yōu)勢，可節(jié)約資金20%以上，同時(shí)，充分利用該段石方爆破產(chǎn)出的炮渣石，可使置換材料的運(yùn)距縮短、減少外運(yùn)棄渣、減少占地，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。

2.強(qiáng)夯置換法在地基加固處理

2.1動力密實(shí)

建筑工程施工中強(qiáng)夯法的動力密實(shí)是指建筑基礎(chǔ)土層結(jié)構(gòu)在重錘的強(qiáng)大作用下發(fā)生壓縮變形從而使得土層結(jié)構(gòu)更加的緊固密實(shí)，這樣一個(gè)動力密實(shí)的過程實(shí)際上包含三個(gè)具體的變化過程：在第一個(gè)變化階段內(nèi)，重錘下落對基礎(chǔ)土層發(fā)生作用使得土粒的接觸點(diǎn)發(fā)生具有恢復(fù)性的彈性變形和無恢復(fù)性的塑性變形，此時(shí)土層有密集的趨勢，且土粒之間的基礎(chǔ)面積顯著增大，并同時(shí)進(jìn)入下一個(gè)階段；在第二個(gè)變化階段內(nèi)，地基土層結(jié)構(gòu)內(nèi)的變化受體變?yōu)橥亮１旧恚恍┢瑺畹耐亮Ｔ趶?qiáng)大的外力作用下發(fā)生形體變化或者是位移變化；第三個(gè)階段就是上述兩個(gè)階段共同形成的土粒相對運(yùn)動，從而達(dá)到基土密實(shí)的目的。

2.2動力固結(jié)

事實(shí)上，動力固結(jié)是強(qiáng)夯法所有機(jī)理當(dāng)中最早被認(rèn)可和接受的，其運(yùn)用原理主要基于對地基土層當(dāng)中細(xì)小微粒的處理，因此在應(yīng)用過程當(dāng)中也具備其自身的獨(dú)特作用，到目前為止，已經(jīng)相當(dāng)全面和廣泛地應(yīng)用到各個(gè)工程實(shí)踐當(dāng)中去。其基本程序包含四個(gè)具體的步驟：

2.2.1飽和土層發(fā)生壓縮變化，飽和土層內(nèi)的細(xì)小微粒通常滲透性都比較差，因此利用強(qiáng)夯法對其處理。在重錘瞬時(shí)外力作用下，微粒間的孔隙水是不能夠得到迅速排除的，但是由于動力固結(jié)利用的都是土層中有機(jī)物的分解，因此孔隙水的排除實(shí)際上是通過土層內(nèi)有機(jī)物分解生成的氣泡破裂時(shí)形成的土層裂紋來進(jìn)行，同樣能夠達(dá)到土層密實(shí)的目的和效果；

2.2.2則是土層地基內(nèi)發(fā)生局部液化，上一過程進(jìn)行到一定程度之后，孔隙水壓力和覆蓋壓力之間會達(dá)到平衡，此時(shí)局部液化開始發(fā)生，并隨著夯實(shí)時(shí)間的加長逐漸達(dá)到最佳狀態(tài)，此環(huán)節(jié)需要注意的就是這樣一種變化過程始終只在局部范圍內(nèi)發(fā)生；

2.2.3土層內(nèi)顆粒的滲透性開始發(fā)生局部變化，此時(shí)地基土層當(dāng)中的孔隙水基本上已經(jīng)順利排除，空隙裂縫也會在孔隙水排除以后自行閉合，從而逐步恢復(fù)到最初的狀態(tài)

2.2.4恢復(fù)的過程，地基土層的抗壓性和變形模量都在不斷增大，新的吸附水層基本上是在此環(huán)節(jié)內(nèi)實(shí)現(xiàn)固定。

2.3動力置換

動力置換在實(shí)際的工程運(yùn)用過程當(dāng)中又可以根據(jù)其作用部位的不同進(jìn)行更進(jìn)一步的劃分，包括整式置換和樁式置換兩種，下文就這樣兩種動力置換過程進(jìn)行簡要的說明和分析：所謂整式置換，其實(shí)就相當(dāng)于更換了整個(gè)基土層，在具體實(shí)施過程當(dāng)中，則是利用強(qiáng)夯過程的巨大沖擊力和能量來將碎石等壓入到地基土層當(dāng)中去，使得碎石這樣一些強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更大的材料來替代原有的淤泥土質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)加固地基和保證穩(wěn)定性的目的。樁式置換過程當(dāng)中同樣需要將碎石等穩(wěn)定性更高的材料通過強(qiáng)夯過程壓入到土體當(dāng)中去，但是和整式置換不同的是，樁式置換當(dāng)中還需要將一些石樁打入到土體當(dāng)中去，其目的是更進(jìn)一步的加強(qiáng)土體穩(wěn)定性，這樣就在地基土體當(dāng)中形成完整的碎石樁和碎石墩。

3.強(qiáng)夯置換法在地基加固處理技術(shù)

強(qiáng)夯施工場地要平整并具有一定的強(qiáng)度，能承受夯擊機(jī)械的荷載，夯擊施工前要清除場地內(nèi)的所有障礙物及地下管線，如果對鄰近建筑有影響的要設(shè)置隔離防震溝。

3.1對于樁式強(qiáng)夯置換施工中材料選取，應(yīng)當(dāng)滿足樁體可以通過依靠自身骨料的內(nèi)摩擦角和樁間土的例限來維持樁身的平衡。因此，所選取的材料首先應(yīng)當(dāng)要求具有較高的抗剪性能，適宜選取級配良好的石渣等粗顆粒骨料。同時(shí)，為了能有效地確保樁體的整體性、密實(shí)性以及透水性，充填材料的最大粒徑適宜小于1/5的夯錘底面直徑，而且要求材料中的含泥量應(yīng)當(dāng)小于10%。

3.2采取樁式強(qiáng)夯置換施工過程中，對于強(qiáng)夯置換深度的大小與強(qiáng)夯置換的夯擊能量和夯錘的底面積應(yīng)當(dāng)密切相關(guān)。工程中，對于單擊夯擊能量越大，則強(qiáng)夯產(chǎn)生的有效影響加固深度也越深，強(qiáng)夯擠密區(qū)域也越大，夯坑深度相應(yīng)也較深。而且，在一定強(qiáng)夯范圍內(nèi)，通過提高單點(diǎn)夯擊能，則能有效地提高置換加固的效果。

從工程試驗(yàn)效果也表明，對于該方法中夯擊能越大，置換深度越深；在單擊夯擊能與置換次數(shù)相同的情況下，強(qiáng)夯置換深度與第一次置換夯坑的深度成正比，即要獲取較深的置換深度，應(yīng)加大第一退夯擊的總夯擊能，以獲得較深的夯坑深度。另外，隨著強(qiáng)夯置換次數(shù)的不斷增多，散體材料樁的樁徑和置換深度及強(qiáng)夯擠密區(qū)都增大，但置換深度和強(qiáng)夯擠密區(qū)的增大較樁徑的變化更顯著。顯然通過增加置換次數(shù)，同有效地改善軟土地基承載性狀，同時(shí)減小沉降變形。從工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)情況來表明，對于一般工程中可采用3—5遍的置換次數(shù)，對于地基承載力要求高，或者置換深度要求較深時(shí)，則應(yīng)當(dāng)采取較大的置換遏數(shù)。

3.3在夯擊能量和地質(zhì)條件一定的情況下，夯坑夯擊深度同單位底面積的夯擊能量與單位面積錘底靜壓力密切相關(guān)，也即與夯錘底面積有關(guān)。夯錘底面積越小，對地基的楔入效果和貴人力就越大，夯擊后獲得的置換深度就越深。因此，強(qiáng)夯置換與普通強(qiáng)夯相比，宜采用錘底面積較小的夯錘，一膠夯錘底面直徑宜控制在2m以內(nèi)。

3.4樁式強(qiáng)夯置換法可采取三角形或者長方形來布置夯點(diǎn)，對于夯點(diǎn)間距可根據(jù)置換土體的性質(zhì)以及上部結(jié)構(gòu)的形式而再進(jìn)一步確定。從工程實(shí)踐效果來看，夯點(diǎn)距離一般取1.5-2.0倍的夯錘底面直徑，對于土質(zhì)較差、要求置換深度較深及承載力要求較深時(shí)，則夯點(diǎn)間距適當(dāng)加密。對于一般堆場，水池、倉庫、儲罐等地基，夯點(diǎn)間距可適當(dāng)加大些。為了有效地防止夯擊時(shí)吸錘現(xiàn)象，強(qiáng)夯時(shí)擊穿事故、防止夯坑內(nèi)涌進(jìn)淤泥或水，強(qiáng)夯置換前宜在軟土表明鋪設(shè)2m以上的碎石墊層，同時(shí)也利于強(qiáng)夯機(jī)械在軟土表上的行走。

4.結(jié)語

在進(jìn)行地基處理時(shí)，要根據(jù)地基的類型，結(jié)合工程場地周圍的環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)募庸谭椒ā?qiáng)夯法具有加固效果佳、施工簡便、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用于各種建筑地基處理中，有效的減少了地基的壓縮性，提高地基的強(qiáng)度，滿足建筑工程地基承載力要求，保證建筑工程建設(shè)正常進(jìn)行。

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