强夯技术Dynamic Compaction地基处置新技术地基处置新技术New Technical of Soil Improvement 1 概 述 强 夯 是 法 国 Menard技 术 公 司 于1969年首创的一种地基加固方法，它经过普通830t的重锤(最重可达200t)和820m的落距(最高可达40m)，对地基土施加很大的冲击能，普通能量为5008000kN.m。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的紧缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少未来可以出现的差别沉降。2 加固机理加固机理强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换。取决于地基土的类别和强夯施工工艺。2.1动力密实采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。 Dynamic compaction 非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。 5、夯实法重锤夯实强夯(3)强夯法湿软地基加固湿软地基加固几十吨的重锤，从几十米高度自在落下，对土进展强力夯实。几十吨的重锤，从几十米高度自在落下，对土进展强力夯实。提高承载才干，降低沉降量，可使地基加固深度达提高承载才干，降低沉降量，可使地基加固深度达10-20 m。60年代由法国梅拉年代由法国梅拉(Menard)提出，目前仍着重于运用，实践方法尚不完提出，目前仍着重于运用，实践方法尚不完善，设计义务依赖于施工前的试夯所得数据。善，设计义务依赖于施工前的试夯所得数据。图图5-26 强力夯实法强力夯实法强夯法强夯法湿软地基加固湿软地基加固梅拉梅拉阅历公式公式 式中：式中： 加固地基的影响深度，加固地基的影响深度，m； 锤重，重，T； 落距，落距，m。锤的底面的底面积，砂土和碎石填土，砂土和碎石填土约4m2，软土至少土至少6 m2。夯。夯击的的总沉降沉降量随夯量随夯击次数的添加而添加，但不是次数的添加而添加，但不是线性关系，夯性关系，夯击到一定次数到一定次数后，根本后，根本为常数。常数。软湿地基水量大，一湿地基水量大，一经强力夯力夯实会出会出现很高的孔隙水很高的孔隙水压力，并随夯力，并随夯击次数的添加而到达最大次数的添加而到达最大值，应暂停。停。应等超孔隙水等超孔隙水压力散失后再力散失后再夯，前后两遍夯打夯，前后两遍夯打时间间隔隔2-4周。周。适用于各种松适用于各种松软土土层，如冲，如冲积层，沼，沼泽地，渣滓，地，渣滓，废石堆等。石堆等。设备简单，工，工艺不复不复杂，经济，缺陷是，缺陷是对临近建筑物有影响。近建筑物有影响。5-3-1青岛港8号码头强夯挤淤工程强夯与强夯置换uuDynamic Consolidation to create “compacted sand raftDynamic Consolidation to create “compacted sand raftto allow slab-on-grade and for infrastructureto allow slab-on-grade and for infrastructureuuDynamic Replacement sand columns to support columnDynamic Replacement sand columns to support columnloads; increase bearing capacity and reduce settlementloads; increase bearing capacity and reduce settlementuuThe Nice Airport is reclaimed land, so guaranteeing absolute and The Nice Airport is reclaimed land, so guaranteeing absolute and diferential settlements required an aggresive soil improvement diferential settlements required an aggresive soil improvement campaign. campaign. uuDGI-Menard proposed the use of the famous dynamic DGI-Menard proposed the use of the famous dynamic consolidation method, but at unusually high energies.consolidation method, but at unusually high energies.uuThe crane represented in this picture is able to lift a 100 T pounder The crane represented in this picture is able to lift a 100 T pounder at a height of 40 m. It was specially designed and built for this at a height of 40 m. It was specially designed and built for this particular site. The comparison of its height with the size of the particular site. The comparison of its height with the size of the man walking near the fallen pounder is quite impressive.man walking near the fallen pounder is quite impressive.uuSo for this site the So for this site the Dynamic Compaction Dynamic Compaction technique was used in technique was used in order to prevent order to prevent liquefaction of the soil in liquefaction of the soil in the case of an earthquake.the case of an earthquake.(2)重捶夯实法 在在在在冲冲冲冲击击动动能能能能作作作作用用用用下下下下，地地地地面面面面会会会会立立立立刻刻刻刻产产生生生生沉沉沉沉降降降降，普普普普通通通通夯夯夯夯击击一一一一遍遍遍遍后后后后，其其其其夯夯夯夯坑坑坑坑深深深深度度度度可可可可达达达达0.61.0m0.61.0m，夯夯夯夯坑坑坑坑底底底底部部部部构构构构成成成成一一一一层层超超超超压压密密密密硬硬硬硬壳壳壳壳层层，承承承承载载力可比夯前提高力可比夯前提高力可比夯前提高力可比夯前提高2323倍。倍。倍。倍。 夯夯坑坑动力密实的运用范围动力密实的运用范围肇庆花都博罗输变电工程花都站土石方强夯施工动力密实的运用动力密实的运用水下地基加固2.2 2.2 动力固结动力固结 Menard根据强夯法的实践，初次对传统的固结实践提出了不同看法，以为饱和土是可紧缩的新机理。静力固结实践与动力固结实践的模型比较a静力固结实践模型；b动力固结实践的模型Dynamic consolidation由于土体产生裂隙或趋于液化，引起浸透性增大。1饱和土的紧缩性；2产生液化；3浸透性变化；4触变恢复夯击一遍的情况 夯击三遍的情况 地基压密固结方式图南同蒲铁路介休通讯站工程强夯加固湿陷性黄土静力触探曲线青岛港8号码头强夯工程青岛港8号码头强夯工程2.3 动力置换 Dynamic replacement动力置换类型 整式置换 桩式置换桩式置换桩式置换动力置换 (Railway track, Malaysia)整式置换动力置换 ALEXANDRIA CITY CENTER (Shopping center - Egypt)桩式置换动力置换的运用范围动力置换的运用范围3 设计计算3.1有效加固深度有效加固深度 H有效加固深度(m) M夯锤重(t) h落距(m) 系数 3.2 夯夯锤和落距和落距 单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积，普通说夯击时最好锤重和落距大，那么单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济较好。整个加固场地的总夯击能量(即锤重落距总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。加固宽度计算图3.3 最正确夯最正确夯击能能 在夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力到达土的自重压力这样的夯击能称为最正确夯击能。 1粘性土最正确夯击能确实定方法：孔压叠加，用有效加固深度。2砂性上最正确夯击能确实定方法：绘制孔隙水压力增量与夯击击数(夯击能)的关系曲线来确定最正确夯击能。当孔隙水压力增量随着夯击击数(夯击能)添加而逐渐趋于恒定时，可以为该种砂土所能接受的能量已到达饱和外形，此能量即为最正确夯击能。3.4 夯击点布置及间距夯击点布置及间距 等边三角形或正方形布置夯击点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。夯距通常为515m 某仓库夯击点布置三角形Thermal K-12 Educational Park, Coachella Valley California (US)美国加州某工程夯点布置正方形NICE AIRPORT (France)Abu Dhabi Corniche(United Arab Emirates)3.5 夯击击数与遍数夯击击数与遍数 夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定量应同时满足以下条件： 1)最后两击的夯沉量不大干50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm； 2)夯坑周围地面不风发生过大隆起； 3)不因夯坑过深而发生起锤困难。普通为410击。遍数普通18遍。最后遍是以低能量“搭夯即锤印彼此搭接。 3.6 垫层铺设垫层铺设 垫层厚度普通为0.52.0m。铺设的垫层不能含有粘土。3.7 间歇歇时间 砂土延续，粘性土24周。4 效果检验 强夯施工终了后应间隔定时间方能对地基加固质量进展检验。其间隔时间对碎石土和砂土地基可取l2周：对粉土和粘性土地基可取34周。室内实验 十字板实验 动力触探实验 静力触探实验 旁压实验 载荷实验 波速实验 旁压实验