設(shè)計內(nèi)容:有效加固深度及加固范圍、單擊夯擊能、夯擊次數(shù)、夯點間距及平面布置、夯擊遍數(shù)和分遍的間歇時間、確定墊層厚度等。強夯設(shè)計還應(yīng)包括施工現(xiàn)場測試設(shè)計。
強夯法在設(shè)計前必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性和處理效果。
有效加固深度
經(jīng)強夯加固后,該土層強度和變形等指標能滿足設(shè)計要求的土層范圍。
修正系數(shù),根據(jù)地基土性質(zhì)決定,α=0.34~0.8
影響H的因素除了錘重和落距外,還有地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度和埋藏順序、地下水位以及其它強夯的設(shè)計參數(shù)。
應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當?shù)亟?jīng)驗確定有效加固深度
如果沒有則根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的建議取值。
強夯置換墩的深度
對淤泥、泥炭等粘性軟弱土層,置換墩應(yīng)穿透軟土層,著底在較好土層上。
對深厚飽和粉土、粉砂,墩身可不穿透該層。
置換深度不宜超過7m
影響加固深度的因素:
(1)單位面積上施加的總夯擊能(不包括滿夯)及遍數(shù)
增大單位面積夯擊能不僅增大了加固深度,且增大了土層強度。對飽和粘性土及含水量大的濕陷性黃土,增加夯擊遍數(shù),不僅逐遍增大土的強度及密實度,且增大有效加固深度。但含水量大的非飽和土第一遍的夯擊效果大,分遍夯的效果不及飽和土分遍夯作用顯著,遍數(shù)可較少。
(2)土本身結(jié)構(gòu)強度影響
從有效加固深度影響系數(shù)的比較可知,填土最大,一般粘性土、砂土次之,黃土較小。
(3)錘底面積
當單擊夯擊能相同時,錘底面積大,則錘底動應(yīng)力大,夯坑淺,因分布面積大,衰減慢,錘底影響深度大;當錘底面積小時,錘底動應(yīng)力小,夯坑深,因分布面積小,衰減快,錘底影響深度小。
(4)混凝土錘與鑄鐵錘對比
夯擊時,混凝土錘由于重心較高,接地不穩(wěn),沖擊后晃動大,夯坑較深且開口較大,坑側(cè)壁摩擦小,容易起錘。鑄鐵錘落地穩(wěn),夯坑開口較小,夯坑較深后側(cè)壁摩阻力大,且夯坑塌土容易堆在錘頂,堵塞氣孔而引起提錘困難,兩者加固作用相差不大。
(5)土層分布影響
一些工程實測表明,當土層上層較下層硬,或中間層有薄層硬層的下部軟弱土,其下部軟弱土加固效果差,尤其下部軟弱土分布深時加固效果差。
對所有夯點應(yīng)分批次分遍夯擊,若對所有夯點都先夯擊一遍,將造成淺層先加固,降低以后深層加固的效果。
夯錘和落距
飽和粘性土所需的能量不能一次施加,否則土體會產(chǎn)生側(cè)向擠出,強度反而有所降低,且難于恢復(fù)。根據(jù)需要可分幾遍施加,兩遍間可間歇一段時間。
錘底面積的的選用原則:
(1)土層加固厚度 對加固土層厚度小于5m,錘著地面積為2~5m2,加固土層厚度大于5m時,錘著地面積一般要求4.5m2。根據(jù)理論分析,土體壓縮沉降,底面積大小的影響比外力強度大小影響更敏感,所以在同樣條件下,加大基底面積比加大錘重效果更明顯。
(2)土的性質(zhì) 對顆粒較細的粘性土,錘底面積要加大,一般取4~6m2;對砂性土、含水量較低的回填土,錘底面積取2~4m2。
(3)控制夯錘的高寬比
最佳夯擊能
砂土地基孔隙水壓力增加和消散過程很快,孔隙水壓力不能隨夯擊能增加而疊加,當孔隙水壓力增量隨夯擊次數(shù)的增加而趨于穩(wěn)定時,可認為砂土能接受的能量已達到飽和狀態(tài)。
砂性土的最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)的關(guān)系
夯擊擊數(shù)和遍數(shù)
強夯夯擊擊數(shù)
按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定。
1.最后兩擊平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值:單擊夯擊能量小于4000kN·m時為50mm;夯擊能為4000~6000kN·m時為100mm;夯擊能大于6000kN·m時為200mm;
2.夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起;
3.不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。
強夯置換夯擊擊數(shù);按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定 ;
1.墩底穿透軟弱土層,且達到設(shè)計墩長;
2.累計夯沉量為設(shè)計墩長的1.5~2.0倍;
3.最后兩擊的平均夯沉量不大于強夯的規(guī)定值。
夯擊遍數(shù)
一般采用點夯2~3遍,對于滲透性較差的細顆粒土,必要時夯擊遍數(shù)可適當增加。最后再以低能量滿夯1~2遍,滿夯還可采用輕錘或低落距錘多次夯擊,錘印搭接。
(1)作用 加固表層土,即加固夯點間未壓密土。
(2)夯擊能量 滿夯單擊能可選用500~1000kN·m,每點擊數(shù)5~10擊,并控制最后兩擊夯沉量,宜小于3~5cm。
夯擊點的布置
處理范圍:對一般建筑物,每邊超出基礎(chǔ)外緣寬度宜為設(shè)計深度的1/2~2/3,并不宜小于3m。
夯擊點的間距:
強夯第一遍夯擊點間距可取夯錘直徑的2.5~3.5倍,第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當減小。
對處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程,第一遍夯擊點間距宜適當增大。
強夯置換墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定,當滿堂布置時可取夯錘直徑的2~3倍。對獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可取夯錘直徑的1.5~2.0倍。墩的計算直徑可取夯錘直徑的1.1~1.2倍。
墊層鋪設(shè)
墊層作用:
(1)支承起重設(shè)備,確保機械設(shè)備通行和施工;
(2)加大地下水位與地表面的距離,防止夯擊時夯坑積水。
對場地地下水位在-2m深度以下的砂礫石土層,可直接施行強夯,無需鋪設(shè)墊層;對地下水位較高的飽和粘性土與易液化流動的飽和砂土,需要鋪設(shè)砂、砂礫或碎石墊層才能進行強夯,否則土體會發(fā)生流動。
墊層材料:松散性材料(如粗顆粒的碎石、礦渣、砂礫石等,粗顆粒粒徑宜小于10cm)
厚度:0.5~2.0m
現(xiàn)場測試設(shè)計
目的:
1.了解地表隆起的影響范圍及墊層的密實度變化;
2.研究夯擊能與夯沉量的關(guān)系,用以確定單點最佳夯擊能量;
3.確定場地平均沉降和搭夯的沉降量,用以研究強夯的加固效果。
手段:
地面沉降觀測、深層沉降觀測和水平位移觀測。
夯擊次數(shù)(或夯擊能)與夯坑體積和隆起體積關(guān)系曲線
陰影面積為有效壓實體積,越大表示效果越好。
一般可在試驗現(xiàn)場沿夯擊點等距離的不同深度以及等深度的不同距離埋設(shè)雙管封閉式孔隙水壓力儀或鋼弦式孔隙水壓力儀,在夯擊作用下,進行對孔隙水壓力沿深度和水平距離的增長和消散的分布規(guī)律研究。從而確定兩個夯擊點間的夯距、夯擊的影響范圍、間歇時間以及飽和夯擊能等參數(shù)。
將土壓力盒事先埋入土中后,在強夯加固前,各土壓力盒沿深度分布的土壓力的規(guī)律,應(yīng)與靜止土壓力相似。在夯擊作用下,可測試每夯擊一次的壓力增量沿深度的分布規(guī)律。
目的:通過測試了解強夯振動的影響范圍。
標準:通常將地表的最大振動加速度為0.98m/s2處(相當于7度地震烈度)作為設(shè)計時振動影響安全距離。
措施:一般夯點離建筑物距離至少15m以上。若不滿足要求,為減少強夯振動的影響,常在夯區(qū)周圍設(shè)置隔振溝。