深層密實(shí)法(強(qiáng)夯)

1、深層密實(shí)深層密實(shí)指采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)等方法，指采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)等方法， 對(duì)松軟地基進(jìn)行振密和擠密。對(duì)松軟地基進(jìn)行振密和擠密。深層密實(shí)深層密實(shí)爆破法爆破法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法擠密法擠密法深層密實(shí)法和淺層墊層法的不同深層密實(shí)法和淺層墊層法的不同深層密實(shí)法深層密實(shí)法原土上進(jìn)行加固，加固效果更取決于原土的性質(zhì)原土上進(jìn)行加固，加固效果更取決于原土的性質(zhì)淺層墊層法淺層墊層法對(duì)原土進(jìn)行換填，加固效果更取決于換填材料的性質(zhì)對(duì)原土進(jìn)行換填，加固效果更取決于換填材料的性質(zhì)強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法dynamic consolidationHeavy tamping 錘擊成樁法錘擊成樁法單管法單管法 樁管就位 將樁管用

2、蒸氣打樁機(jī)和柴油機(jī)打樁機(jī)打到設(shè)計(jì)深度灌砂 按規(guī)定速度拔出樁管 干振法干振法 振孔器就位 振動(dòng)擠土成孔 上提振孔器填料 振搗 形成碎石樁 剛剛 性性 樁樁柔柔 性性 樁樁樁承受基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的幾乎樁承受基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的幾乎全部全部樁、土共同承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的樁、土共同承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載荷載一般不考慮土的承載能力一般不考慮土的承載能力樁土應(yīng)力比為樁土應(yīng)力比為24應(yīng)力大部分從樁尖開(kāi)始擴(kuò)散應(yīng)力大部分從樁尖開(kāi)始擴(kuò)散傳到下臥層時(shí)還很大傳到下臥層時(shí)還很大應(yīng)力從基底開(kāi)始擴(kuò)散應(yīng)力從基底開(kāi)始擴(kuò)散,傳到下傳到下臥層很小臥層很小一般需要較好的持力層、沉一般需要較好的持力層、沉降小。若無(wú)好的持力層、沉降小。若無(wú)好的持力層、沉降

3、可能會(huì)很大降可能會(huì)很大一般無(wú)需較好的持力層一般無(wú)需較好的持力層(應(yīng)驗(yàn)應(yīng)驗(yàn)算下臥層算下臥層)，初期沉降快而大，初期沉降快而大由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人由兩種剛度不同材料組成共同承受上部荷載并協(xié)調(diào)變形的人工地基。工地基。復(fù)合地基復(fù)合地基變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形。變形協(xié)調(diào)指樁和土變形一致共同變形。按按材材料料分分類類 散體樁復(fù)合地基散體樁復(fù)合地基 柔性樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基 剛性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基 砂砂 樁樁 碎石樁碎石樁 土土 樁樁 灰土樁灰土樁 石灰樁石灰樁 粉噴樁粉噴樁 旋噴樁旋噴樁 樹(shù)根樁樹(shù)根樁 CFG CFG 樁樁 復(fù)合地基作用機(jī)理和破壞模式復(fù)合地

4、基作用機(jī)理和破壞模式 一、作用機(jī)理一、作用機(jī)理： 1 1、樁體作用：、樁體作用： 由復(fù)合地基定義可知：復(fù)由復(fù)合地基定義可知：復(fù)合地基由樁體和樁間土共合地基由樁體和樁間土共同工作，由于變形協(xié)調(diào)條同工作，由于變形協(xié)調(diào)條件，樁體和樁間土變形相件，樁體和樁間土變形相同。由于同。由于E E樁樁 E E土土，樁體產(chǎn)生，樁體產(chǎn)生應(yīng)力集中，樁間土應(yīng)力降應(yīng)力集中，樁間土應(yīng)力降低。由此復(fù)合地基承載力低。由此復(fù)合地基承載力和整體剛度高于原地基，和整體剛度高于原地基，沉降有所減小。沉降有所減小。 psSSpsEE psFF 2 2、加速固結(jié)作用：、加速固結(jié)作用： 固結(jié)系數(shù)固結(jié)系數(shù)： aekCwv)1(0v采用砂樁和碎

5、石樁時(shí)，砂和碎石樁增大了滲透系數(shù)采用砂樁和碎石樁時(shí)，砂和碎石樁增大了滲透系數(shù)k k的大小，的大小，加速了飽和土體的固結(jié)。加速了飽和土體的固結(jié)。 v水泥土樁減小了地基的壓縮系數(shù)水泥土樁減小了地基的壓縮系數(shù)a a，a a的減小幅度大于的減小幅度大于k k，同，同樣能提高固結(jié)系數(shù)，加快土體固結(jié)。樣能提高固結(jié)系數(shù)，加快土體固結(jié)。3 3、擠密作用、擠密作用 v砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁在施工過(guò)程中，由于振動(dòng)擠密、砂樁、土樁、石灰樁、碎石樁在施工過(guò)程中，由于振動(dòng)擠密、排土等原因，對(duì)土體起到一定密實(shí)作用排土等原因，對(duì)土體起到一定密實(shí)作用。 v石灰樁：樁體的吸水和膨脹作用對(duì)樁間土同樣起到擠密作用石灰樁：樁體的

6、吸水和膨脹作用對(duì)樁間土同樣起到擠密作用。 4 4、加筋作用：、加筋作用： 提高土體提高土體 f增強(qiáng)土體抗滑能力增強(qiáng)土體抗滑能力 二、破壞模式及其影響因素二、破壞模式及其影響因素 1 1、破壞模式：、破壞模式： 樁間土先破壞、樁體破壞（多見(jiàn)）、樁和樁間土共同破壞樁間土先破壞、樁體破壞（多見(jiàn)）、樁和樁間土共同破壞 （1 1）刺入破壞：樁體剛）刺入破壞：樁體剛度大，地基強(qiáng)度低，樁體度大，地基強(qiáng)度低，樁體應(yīng)力集中遠(yuǎn)大于地基承載應(yīng)力集中遠(yuǎn)大于地基承載力。力。 （2 2）膨脹破壞：在荷載作）膨脹破壞：在荷載作用下，樁間土不能提供足夠用下，樁間土不能提供足夠的圍壓來(lái)阻止樁體產(chǎn)生過(guò)大的圍壓來(lái)阻止樁體產(chǎn)生過(guò)大側(cè)

7、向變形，從而產(chǎn)生樁體的側(cè)向變形，從而產(chǎn)生樁體的破壞。破壞。 （3 3）整體剪切）整體剪切破壞：樁和樁間破壞：樁和樁間土發(fā)生整體剪切土發(fā)生整體剪切變形。變形。 在荷載作用下，復(fù)合地基沿某一滑動(dòng)面產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。在荷載作用下，復(fù)合地基沿某一滑動(dòng)面產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。 散體樁（振沖碎石樁）易產(chǎn)生膨脹破壞；剛性樁（散體樁（振沖碎石樁）易產(chǎn)生膨脹破壞；剛性樁（CFGCFG樁）樁） 易產(chǎn)生刺入破壞。易產(chǎn)生刺入破壞。 2 2、復(fù)合地基破壞模式影響因素、復(fù)合地基破壞模式影響因素 （4 4）滑動(dòng)破壞：）滑動(dòng)破壞：（1 1）不同型樁：）不同型樁：（2 2）樁身材料：）樁身材料：如水泥土樁：水泥摻入量如水泥土樁：水泥摻入量

8、 wa%5wa易發(fā)生膨脹破壞易發(fā)生膨脹破壞 %15wa易發(fā)生整體剪切破壞易發(fā)生整體剪切破壞 %25wa易發(fā)生刺入破壞易發(fā)生刺入破壞 隨樁身強(qiáng)度的增加，破壞形式逐漸由膨脹破壞隨樁身強(qiáng)度的增加，破壞形式逐漸由膨脹破壞過(guò)渡到刺入破壞過(guò)渡到刺入破壞（3 3）散體樁：易在軟弱土層體產(chǎn)生膨脹破壞。）散體樁：易在軟弱土層體產(chǎn)生膨脹破壞。 軟土強(qiáng)度非常小，靈敏度高，打樁過(guò)程中土體受到軟土強(qiáng)度非常小，靈敏度高，打樁過(guò)程中土體受到擾動(dòng)，強(qiáng)度下降，提供不了散體樁成樁所需的圍壓。擾動(dòng)，強(qiáng)度下降，提供不了散體樁成樁所需的圍壓。 同型樁當(dāng)樁身強(qiáng)度不同時(shí)，也會(huì)有不同的破壞模式。同型樁當(dāng)樁身強(qiáng)度不同時(shí)，也會(huì)有不同的破壞模式。

9、 當(dāng)淺層存在非常軟的粘土當(dāng)淺層存在非常軟的粘土?xí)r，碎石樁將在淺層發(fā)生時(shí)，碎石樁將在淺層發(fā)生剪切或鼓脹破壞剪切或鼓脹破壞當(dāng)較深層存在有局部非常當(dāng)較深層存在有局部非常軟的粘土?xí)r，碎石樁將在軟的粘土?xí)r，碎石樁將在較深層發(fā)生局部膨脹較深層發(fā)生局部膨脹較深層存在有較厚非常較深層存在有較厚非常軟的粘土情況，碎石樁軟的粘土情況，碎石樁在較深層發(fā)生鼓脹破壞在較深層發(fā)生鼓脹破壞軟軟土土層層軟軟土土層層1/DHHD2/DHH軟軟土土層層D 強(qiáng)夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復(fù)多強(qiáng)夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。這種強(qiáng)大的夯擊力在地次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。

10、這種強(qiáng)大的夯擊力在地基中產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力和振動(dòng)，從夯擊點(diǎn)發(fā)出縱波和橫波，向地基基中產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力和振動(dòng)，從夯擊點(diǎn)發(fā)出縱波和橫波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和深處產(chǎn)生不同程度的加固作用?？v深方向傳播，使地基淺層和深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。 強(qiáng)夯強(qiáng)夯碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。素填土和雜填土等地基。 強(qiáng)夯置換強(qiáng)夯置換高飽和度的粉土與軟流塑的粘性土等對(duì)變形控制要求高飽和度的粉土與軟流塑的粘性土等對(duì)變形控制要求不嚴(yán)的工程的地基土。不嚴(yán)的工程的地基土。一、適用范圍：一、適用范圍：二、加固機(jī)理二、加固機(jī)理非飽和土非飽

11、和土動(dòng)力密實(shí)動(dòng)力密實(shí)飽和土飽和土粘性土粘性土動(dòng)力置換動(dòng)力置換非粘性土非粘性土動(dòng)力固結(jié)動(dòng)力固結(jié)動(dòng)力置換動(dòng)力置換1 1、動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力密實(shí) 當(dāng)強(qiáng)夯用于加固非飽和土?xí)r，它的壓密過(guò)程基本上同實(shí)當(dāng)強(qiáng)夯用于加固非飽和土?xí)r，它的壓密過(guò)程基本上同實(shí)驗(yàn)室中的擊實(shí)試驗(yàn)相同。驗(yàn)室中的擊實(shí)試驗(yàn)相同。2 2、動(dòng)力固結(jié)、動(dòng)力固結(jié) 傳統(tǒng)的固結(jié)理論傳統(tǒng)的固結(jié)理論固結(jié)就是孔隙體積和孔隙水的排出，固結(jié)就是孔隙體積和孔隙水的排出，飽和土在沖擊荷載作用下，水不能及時(shí)排出，故體積不變，而飽和土在沖擊荷載作用下，水不能及時(shí)排出，故體積不變，而只發(fā)生側(cè)向變形。只發(fā)生側(cè)向變形。 MenardMenard動(dòng)力固結(jié)理論動(dòng)力固結(jié)理論巨大的沖擊能量

12、在土中產(chǎn)生很大巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待孔隙水壓力生裂隙，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(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度逐漸提高。消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度逐漸提高。飽和土的壓縮性飽和土的壓縮性產(chǎn)生液化產(chǎn)生液化滲透性變化滲透性變化 觸變恢復(fù)觸變恢復(fù)夯擊一遍的情況夯擊一遍的情況夯擊三遍的情況夯擊三遍的情況每夯擊一遍，體每夯擊一遍，體積變化有所減少，積變化有所減少，地基承載力有所地基承載力有所增長(zhǎng)。增長(zhǎng)。 靜

13、力固結(jié)理論靜力固結(jié)理論 不可壓縮的液體；不可壓縮的液體； 固結(jié)時(shí)液體排出所通過(guò)的固結(jié)時(shí)液體排出所通過(guò)的小孔的孔徑是不變的；小孔的孔徑是不變的； 彈簧剛度時(shí)常數(shù)；彈簧剛度時(shí)常數(shù)； 活塞無(wú)摩阻力。活塞無(wú)摩阻力。 動(dòng)力固結(jié)理論動(dòng)力固結(jié)理論 含有少量氣泡的可壓縮液體；含有少量氣泡的可壓縮液體； 固結(jié)時(shí)液體排出所通過(guò)的小固結(jié)時(shí)液體排出所通過(guò)的小孔的孔徑是變化的；孔的孔徑是變化的； 彈簧剛度時(shí)變數(shù)；彈簧剛度時(shí)變數(shù)； 活塞有摩阻力?；钊心ψ枇Α? 3、動(dòng)力置換、動(dòng)力置換 利用強(qiáng)夯的沖擊力，將砂、碎石、石塊等擠填到飽利用強(qiáng)夯的沖擊力，將砂、碎石、石塊等擠填到飽和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實(shí)砂、石

14、和軟土層中，置換原飽和軟土，形成樁柱或密實(shí)砂、石層。它的作用機(jī)理類似于振沖法形成的碎石樁。層。它的作用機(jī)理類似于振沖法形成的碎石樁。三、設(shè)計(jì)計(jì)算三、設(shè)計(jì)計(jì)算 有效加固深度有效加固深度錘重與落距錘重與落距夯擊點(diǎn)間距與布置夯擊點(diǎn)間距與布置夯擊次數(shù)與遍數(shù)夯擊次數(shù)與遍數(shù)墊層鋪設(shè)墊層鋪設(shè)間歇時(shí)間間歇時(shí)間間夯間夯滿夯滿夯1 1、有效加固深度、有效加固深度 一般指經(jīng)強(qiáng)夯加固后，該土層強(qiáng)度和變形等指標(biāo)一般指經(jīng)強(qiáng)夯加固后，該土層強(qiáng)度和變形等指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求的土層范圍。能滿足設(shè)計(jì)要求的土層范圍。有效加固深度，是有效加固深度，是選擇地基處理方法的依據(jù)選擇地基處理方法的依據(jù)反映地基處理效果的重要參數(shù)反映地基處理效果

15、的重要參數(shù)0.50.5h(m)h(m)5.55.58.08.0隆起隆起夯錘夯錘第一層（剪脹區(qū)）第一層（剪脹區(qū)）第二層（有效壓縮區(qū)）第二層（有效壓縮區(qū)）第三層（影響深度區(qū)）第三層（影響深度區(qū)）第四層（彈性區(qū)）第四層（彈性區(qū)）10/MhH 有效加固深度的計(jì)算：有效加固深度的計(jì)算： M M 夯錘重（夯錘重（t t） h h 落距（落距（m m） 與所處理地基土有關(guān)的系數(shù)與所處理地基土有關(guān)的系數(shù) 粘性土取粘性土取0.450.450.60.6 砂土取砂土取0.450.450.60.6 高填土取高填土取0.60.60.80.8 濕陷性黃土取濕陷性黃土取0.340.340.50.5 軟土取軟土取0.50.5

16、MhH2 2、夯擊能量、夯擊能量夯擊能量夯擊能量單擊夯擊能單擊夯擊能表征每擊能量大小的參數(shù)表征每擊能量大小的參數(shù)最佳夯擊能最佳夯擊能地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土 的自重壓力時(shí)的夯擊能。的自重壓力時(shí)的夯擊能。單位夯擊能單位夯擊能整個(gè)加固場(chǎng)地的總夯擊能量除以整個(gè)加固場(chǎng)地的總夯擊能量除以 加固面積。加固面積。2HMhE 一般情況，選擇單擊一般情況，選擇單擊夯擊能大，夯擊次數(shù)少，夯擊能大，夯擊次數(shù)少，夯擊遍數(shù)相應(yīng)也少，這樣夯擊遍數(shù)相應(yīng)也少，這樣加固效果和經(jīng)濟(jì)效果較好。加固效果和經(jīng)濟(jì)效果較好。單擊夯擊能的選擇依據(jù)單擊夯擊能的選擇依據(jù)首先，根據(jù)需加固的深度確定；首先，根據(jù)需加固

17、的深度確定；其次，受起重設(shè)備的限制；其次，受起重設(shè)備的限制；再次，夯坑深度不應(yīng)過(guò)大，否則再次，夯坑深度不應(yīng)過(guò)大，否則 起錘困難，部分能量損失。起錘困難，部分能量損失。Mh國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi) 錘重錘重 M M101025t,25t, 最大最大40t40t； 落距落距 8 825m25m。 錘型：圓形錘型：圓形 氣孔式氣孔式錘高寬比：錘高寬比：1 1：2.5(2.8)2.5(2.8)按錘底靜壓力值為按錘底靜壓力值為252540kP40kPa a確定錘的底面積確定錘的底面積一般選擇一般選擇大落距的大落距的施工方案施工方案dl1 1、正方形布置、正方形布置dl2 2、等邊三角形布置、等邊三角形布置3 3、夯點(diǎn)的

18、布置及間距、夯點(diǎn)的布置及間距夯點(diǎn)布置每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度為夯點(diǎn)布置每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度為1/21/22/32/3處理深度處理深度且不小于且不小于3m3mdl三遍夯兩遍夯夯點(diǎn)間距決定于夯點(diǎn)間距決定于加固深度加固深度密實(shí)度要求密實(shí)度要求土質(zhì)條件土質(zhì)條件一般一般: :第一遍夯間距為第一遍夯間距為2.53.5d2.53.5d第二遍夯在第一遍夯兩夯之間第二遍夯在第一遍夯兩夯之間4 4、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)擊數(shù)現(xiàn)場(chǎng)試夯時(shí)得到的夯擊數(shù)與夯沉量的關(guān)系曲線確立最后兩擊的平均夯沉量50mm50mm單擊單擊4000kN.m4000kN.m100mm100mm單擊單擊40006000kN.m400060

19、00kN.m200mm200mm單擊單擊6000kN.m6000kN.m夯坑周?chē)孛娌话l(fā)生過(guò)大隆起不因夯坊過(guò)深發(fā)生起錘困難一般為一般為4 41212擊擊且同時(shí)滿足下列條件時(shí) 粗顆粒土、低飽和度的陷性黃土和填土粗顆粒土、低飽和度的陷性黃土和填土 增加擊次、增加擊次、 減少遍數(shù)減少遍數(shù) 飽和度較高的土或粘性土飽和度較高的土或粘性土增加遍數(shù)增加遍數(shù) 遍數(shù)遍數(shù)一般情況下，可采用點(diǎn)夯23遍擊數(shù)與遍數(shù)的關(guān)系 點(diǎn)夯完成后，再以低能量（點(diǎn)夯完成后，再以低能量（100t.m100t.m 200t.m200t.m ）滿夯）滿夯2 2遍（錘印搭接）。遍（錘印搭接）。5 5、墊層鋪設(shè)、墊層鋪設(shè)地下水位較高的飽和土地下

20、水位較高的飽和土易液化流動(dòng)的飽和砂土易液化流動(dòng)的飽和砂土需在地面上預(yù)鋪設(shè)砂需在地面上預(yù)鋪設(shè)砂( (礫礫/ /碎碎) )石墊層石墊層墊層厚度一般為墊層厚度一般為0.52.0m0.52.0m6 6、間歇時(shí)間、間歇時(shí)間 由于加固土層中孔隙水壓力的消散需要時(shí)間由于加固土層中孔隙水壓力的消散需要時(shí)間, ,故兩遍故兩遍夯擊間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔夯擊間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔砂性土砂性土-t=2-4min-t=2-4min粘性土粘性土-t=24-t=24周周強(qiáng)強(qiáng) 夯夯 置置 換換11加固深度加固深度深度不宜超過(guò)深度不宜超過(guò)7m7m深厚飽和粉土、粉砂深厚飽和粉土、粉砂墩身可不穿插該層墩身可不穿插該層淤泥、泥炭等軟弱粘

21、土層淤泥、泥炭等軟弱粘土層穿透軟土層穿透軟土層22單擊夯擊能單擊夯擊能現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定錘底面積錘底面積靜接地壓力（靜接地壓力（W/SW/S）=100=100200kP200kPa a 33墩體材料的要求墩體材料的要求級(jí)配良好的塊石、碎石、礦石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料，級(jí)配良好的塊石、碎石、礦石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料，粒徑大于粒徑大于300mm300mm的含量不宜超過(guò)全重的的含量不宜超過(guò)全重的30%30%44夯擊次數(shù)夯擊次數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)試夯確定，同時(shí)應(yīng)滿足：由現(xiàn)場(chǎng)試夯確定，同時(shí)應(yīng)滿足：墩底穿透軟弱層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)墩底穿透軟弱層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的1.51.52.02.0倍倍最后兩擊平均夯沉量要求同強(qiáng)夯最后兩擊平均夯沉量要求同強(qiáng)夯) 1 . 2940E1H（可參考可參考55墩位布置及間距墩位布置及間距布置布置等邊三角形、正方形等邊三角形、正方形獨(dú)立基礎(chǔ)、條基可根據(jù)基礎(chǔ)形狀相應(yīng)布置獨(dú)立基礎(chǔ)、條基可根據(jù)基礎(chǔ)形狀相應(yīng)布置間距間距根據(jù)荷載大小和原土的承載力確定根據(jù)荷載大小