强夯法加固地基，适用范围广泛，可用于湿陷性黄土、碎石土、砂土、一般粘性土、软土以及工业或生活垃圾等各种填土地基。对于非饱和土地基，强夯加固效果显著，在呈流塑状的淤泥中抛填碎石、（钢渣、矿渣）进行强夯挤淤也能取得较好的效果。


    强夯法一般采用重力为80kN（8t）以上重锤，起吊到6m以上高度，垂锤呈自由落下，对土体进行强力夯实。它是一种既能提高地基强度，降低其压缩性，又能改善其抵抗地震液化的强力和消除土的湿陷性的地基加固方法。

    该法所用设备简单，质量控制方便，适用范围广泛。对饱和土地基加固效果的好坏，关键在于排水，如饱和砂土地基渗透性好，超孔隙水压力容易消散，夯后固结快。对于饱和粘土或淤泥质土，由于渗透性差，必须慎重对待。

    强夯法加固地基，能代替某些桩基础而节省钢材、木材和水泥，而且速度快、效果好、投资少，是一种经济、简便的地基加固方法。

    1.1强夯法最适宜的施工条件：

    （1）处理深度一般不超过15m；

    （2）地下水位距地表面2～3m为宜；

    （3）夯击对象最好为粗颗粒土组成；

    （4）施工现场距原有建筑物应有足够的安全距离，一般宜大于10m；

（5）对于饱和软土，地表面应铺一层较厚的砾石、砂士等填料。

加固目的及要求

    不同地基和工程有不同的加固要求：

    2.1以提高地基承载力，消除不均匀变形为主。

    2.2对地震液化地基，加固后应消除液化。不同的液化地基有不同的要求。

    2.2.l对饱和砂土地基，加固后标准贯入锤击数N63.5值大于按下式计算出的N＇值时，视为不液化：

              N＇＝N′［l＋0.125（ds－3）－0.05（dw—2）］  （1）

式中：N＇——饱和砂土所处深度为ds，室外地面到地下水位距离为lm时，砂土液化临界标准锤击数；          

N＇——当ds=3m，dw=2m时，砂土液化临界贯入锤击数。当设计烈度为7、8、9度时，其数值分别为6、10、16；

      ds——饱和砂土所处深度（m）；

          dw——室地面到地下水水位距离。

    2.2.2轻亚粘土可按下式计算：

             N″＝14.5＋0.5ds—2.4dw—Mc。（2）

式中：Mc——粘粒含量，以百分数为单位。

    当实际标贯击数N63.5大于计算值N″值时为不液化。

    2.3对湿陷性黄土地基加固，要求消除湿陷性，其湿陷系数应按下式计算：

 （3）

式中：    δs——湿陷系数；

          hp——保持天然湿度和结构的土样，加压至一定压力时，下沉稳定的高度（cm）；

          hP′——上述加压稳定后的土样，在侵水作用下，下沉稳定后的高度（cm）；

          ho——土样的原始高度。

    强夯加固后地基湿陷系数δs ＜0.015时为消除湿陷性。

2.4对软弱土地基加固，着重于提高地基土的强度和减少变形。

施工准备

    3.l机具准备

    3.1.1夯锤

    3.l.l.l夯锤所用材料

    夯锤可用钢制，也可采用钢板壳，内填钢筋头、钢砂或浇灌混凝土制成。铸铁和铸钢材料制成的夯锤，体积小重心较低，稳定性强，回弹幅度不大，效率高。大吨位的可做成装配式的铸钢夯锤，以利运输。

    3.1.1.2夯锤形状

    夯锤形状可为圆柱形、方形、梨形、球形等形状。为了减少或消除锤提升时土与锤之间的吸附力，以避免增加起重机的负荷，夯锤应设4～6个从锤底贯穿于锤顶的排气孔。

    3.l.l.3夯锤尺寸

    夯锤单位面积可根据以下原则进行选则：

    （l）夯锤单位面积的静压力宜在25～40kPa；

    （2）夯击能级在2000kN•m以下时，单位面积的冲击能宜为300～500kN·m／m2；

    （3）夯击能级在3000kN·m以上时，单位面积夯击能宜在600～800kN·m／m2；

    （4）对于砂土和碎石土等，应选用较小面积的锤；对于软土、淤泥及淤泥质土等应选用较大面积的锤；对于轻亚粘土、黄土等应选用中等面积的锤。

    3.1.1.4夯锤重量

夯锤最佳重量可根据下式决定：

M＝（l＋K／2）AγR  （4）

式中：    M——夯锤重量（t）；

          K——有效加固影响深度系数；

          γ——地基土的天然容重；

          A——夯锤底面积（m2）；

          R——夯锤底半径。

    使用式（4）时应注意以下几点：

    （1）当夯锤底面为曲面时，其底面积A为投影面积；夯锤半径R相应于投影圆的半径；

    （2）地基土的天然容重γ为强夯处理前的地基土设计有效加固深度范围内的加权平均值；

    （3）有效加固影响深度系数K值此处取值为0.5～0.7。

    3.1.1.5夯锤排气孔的设置

    （l）夯锤上排气孔的总面积约占夯锤投影面积的15％左右；

    （2）排气孔设置要分布均匀，上下贯通，其数量为4～6个；

    （3）排气孔的中心一般在夯锤投影面半径的中点；

    （4）如果制作允许，也可做成上小下大的喇叭口；

    （5）如果是钢壳的混凝土锤或用于饱和粘性土等软土地基加固的夯锤，其孔径可适当增大，以利排气和清孔。

    3.l.2起重设备

    3.1.2.l起重设备应根据夯锤重量选择。

    3.1.2.2起重设备可采用履带式、轮胎式吊车及强夯专用三脚架，宜优先选用履带式吊车，其起重能力一般不小于15t。

    3.1.2.3当吊车的起重能力小于夯击要求（即锤重×锤到吊车中心位置的距离）时，可在一定范围内，增设龙门架支撑；亦可由二台吊车组合成“双机组合吊车”进行施工。

    采用轮胎吊强夯，应与龙门架支撑配合施工。

    3.2现场准备

    3.2.1施工场地应平整，并经推土机压实，以承载吊车及夯锤的重量。

    3.2.2测量放线，放出夯击范围及夯击点的位置。

    3.2.3如邻近有建筑物时，应距强夯点一定距离内挖好隔振沟。

    3.2.4准备好配套的推土机、自动脱钩装置、夯锤、经纬仪、水平仪、滑轮、钢丝绳及绳扣等机具。

    3.3劳动组织（每台班）

    （l）工长兼技术员1名；

    （2）测量兼沉降记录员1名；

    （3）现场操作指挥，兼扶塔尺1名；

    （4）挂钩1～2名；

    （5）吊车司机1名。

试夯

    4.1试夯的工作内容

    4.1.l根据工程地质勘察报告及加固要求，在施工现场选取一块有代表性的试验区，其面积不小于20×20m2；该试验区亦可选在需加固的地面上。


    4.1.2按选定的夯锤用不同击数（或不同高度）进行夯击。

    4.1.3根据试验要求在试验区内的不同点和不同深度处埋设孔隙水压探头，做好夯前、夯后的孔隙水压的跟踪测定，确定强夯间歇时间。

    4.1.4进行沉降观测，并准确记录。

4.1.5整理静力触探等测试结果，确定强夯遍数及每遍夯击次数。

施工参数的确定

    5.l有效加固范围

5.l.1加固范围（见图1）



    5.1.1.1根据修正梅纳公式，加固深度和宽度可按下式计算：

                     （5）

                       b＝2htgθ＋l                   （6）

式中：    h——有效加固深度（m）；

          K——有效深度修正系数，其值为0.3～0.9；

          b——有效加固宽度（m）；

          θ——压力扩散角，一般取θ=22º～30º；

          M——锤重（t）；

          H——夯锤落距（m）。

5.1.1.2根据波的传播特性和土对能量的吸收情况，可根据下式确定加固半径（即加固宽度和深度）rs（见图2）。

         (7)

式中：     rs——有效加固半径（m）；

           M——锤重（t）；

           H——夯锤落距（m）；

           Vp——纵波波速（m／sec） ；

           α——土的能量吸收系数；

           Ki——大于1的系数，一般为3～5。

土的能量吸收系数α值  表1
土    质    情    况 
α值(s/m)

松软饱和粉细砂、亚粘土、轻亚粘土、粘土 
0.01～0.03

很湿的亚粘土、粘土 
0.04～0.06

稍湿的和干的轻亚粘土、亚粘土 
0.07～0.10

硬塑的粘土和中密的块石、碎石 
0.0875～0.115

可塑的粘土和中密的粗砂、砾石 
0.1～0.125


注：本公式引自《岩土工程学报》1986年第三期左名麒著《震动波与强夯法机理》

    5.2间歇时间

    每遍强夯之间的间歇时间，应根据孔隙水压力消散时间的长短而定。

    加强在间歇时间中对孔隙水压力的观察，当孔隙水压从峰值消散到稳定值后所需的时间即为合理的间歇时间。砂土可不考虑间歇时间的影响。

    5.3夯击点布置

    5.3.l对基础面积大或粘性土，宜用正方形网格布置。

    5.3.2对条形基础可采用“点线插档”法布置。

    5.3.3柱基宜采用点夯，对加固深度较大的工程，可按土层厚度不同，分二遍以上点夯，最后一遍满夯。

    5.3.4对砂性土或填石地基和土夹石填料可用连夯法布点夯击。

    5.4夯击击数的确定

    夯击击数的确定，是根据地基加固后应达到规定指标来确定的。夯击要求竖向压缩最大，侧向移动最小。

    5.4.l对于非饱和土或填土，可将最后两击的下沉量之和的平均值小于4cm作为每点的夯击击数。

5.4.2对于饱和粘性土，应以孔隙水压力上升到最大值即等于土体自重：

 Ut=9.80665×10－2γ·ho          （8）

式中：    Ut——孔隙水压力（kPa）；

          γ——土的容重（g／cm3）；

          ho——上覆土层厚度（cm）；

          或出现液化现象来控制夯击击数。

    5.5夯击遍数

确定夯击遍数的原则是根据压缩层厚度、土质条件和计算沉降要求来确定。土体压缩层越厚，土的颗粒越细，含水量越高，夯击的遍数宜多；当夯击沉降量为计算最终沉降量的80～90％时，即视为夯击完毕。

 

施工工艺

6.l强夯法施工程序（见图3）   



6.2夯击施工注意事项

    6.2.l严格按照设计布置的夯点放线、夯击；按照试夯所确定夯击击数、间隔时间、夯击遍数、锤重、落距等参数施工。

    6.2.2如采用方形锤应有人工导向。

    6.2.3在满夯时应随时调整吊车位置，以防止出现以吊车为中心的扇形面，影响夯击效果。

    6.3施工中的安全注意事项

    6.3.1强夯施工的夯锤系自动脱钩，现场施工必须高度集中，统一指挥，不得有任何混乱现象，整个现场应由起重指挥员全面负责。

    6.3.2吊车司机、推土机司机都要集中精力听从起重指挥员的号令，不得盲动，夯锤起吊后，禁止任何人从吊杆下方通过。

    6.3.3吊车司机应严格遵守安全操作规程。

    6.3.4夯锤升起如超过脱钩高度仍不能自动脱钩时，起重指挥员应立即发出停车信号，并将夯锤落下，找出原因，进行处理。

    6.3.5夯击前应注意周围高压线对吊车及缆绳的影响，对临近的建（构）筑物、厂区竖向工程地下管沟或管线、电杆等亦应保持一定距离，并会同设计部门进行调查，共同确定强夯加固范围。对临近有精密电子设备的建筑物，应采取隔振措施，以消除振动带来的危害。

6.3.6夯击场地应视情况适当洒水，以防石、水四溅，尘土飞扬，在吊车操作室挡风玻璃前，应增设一面铅丝防护网。

 

强夯加固效果检测

强夯后的地基应进行加固效果检测，可选择静力触探、荷载板、标贯、十字板、旁压仪等测试项目，一般不少于一项测试项目。

工程实例

    8.l天津玛钢厂新建铸造车间、办公楼等，建造在原为坑塘洼地上，表层杂填土厚为3～7m，主要为拆房土、生活垃圾、炉渣、铁屑及小铁块混杂而成。

    强夯加固的房屋地基面积共计5686m2。施工中采用W—1001型履带式起重机，夯锤采用20mm厚钢板为壳，锤内用钢板分成九格，填以钢砂，锤重9.4t，落距11.2m，每击夯击能为1032kN·m。采取先满夯，每点3～4击；然后在建筑物基础部分按基槽的宽度连续夯，夯间距3.3m，每点夯8～10击，以最后两击下沉量之和的平均值≤4～ 6cm为限。

    此次施工，采用了中科院武汉岩土研究所的动、静态两套仪器测量孔隙水压力；采用4个65型微振仪进行波速测量，还采用了铁道科学院研制的K30地基承载力试验车进行测试。

    强夯后，地基承载力提高了67％。更主要的是，强夯后的杂填土地基具有较好的均匀性，解决了负摩阻力问题，满足了房屋基础设计的强度和变形要求。该工程已建成5年，使用效果良好。

    该工程节省投资约40万元。

    8.2强夯法加固软土及轻亚粘土地基，消除了液化。

    中匈合资肉鸡联合总场，位于天津西郊，场地为盐碱荒地。拟建的8个筒仓高22m，单仓总重900t。地基加固要求：提高承载力和满足烈度为8度地震时的地基不液化要求。

    该场地地面下0～4m的饱和轻亚粘土层为严重可液化地基。0～8m各地层承载力很低。

    强夯施工采取先用推土机推去60cm厚的表层土，再进行点夯和满夯作业。夯锤重9t，落距10.5m，夯间距3.4m，点夯1遍，每点8击，满夯每点3击。

    加固后的地基评价：

    8.2.l地基承载力

    8.2.1.1  0～4m的轻亚粘土层，强夯前〔R〕＝100kPa左右，强夯加固后〔R〕＝240kPa；

    8.2.1.2  4.1～6.8m粘土层，强夯前〔R〕＝110kPa，强夯后〔R〕＝150kPa。

    8.2.2地震液化问题

    强夯后，经检测和应用有关规范规定的公式验标，在烈度为8度地震时为不液化地基。