地基处理技术

5.6 质量检验
（1）强夯置换施工中可采用超重型或 重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。 （2）强夯处理后的地基竣工验收承载 力检验，应在施工结束后间隔一定时间方 能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔 时间可取7～14d；粉土和粘性土地基可取 14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。


6.2 复合地基的常用型式
复合地基常用型式分类如下：

1．增强体设置方向
（1）竖向； （2）水平向； （3）斜向。



2．增强体材料




（1）土工合成材料； 如土工格栅、土工织物等； （2）砂石桩； （3）石灰桩、水泥土桩等； （4）CFG桩和低强度混凝土桩等； （5）两种以上竖向增强体 （多元复合地基）； （6）水平向和竖向增强体 （桩网复合地基）。
5.3 饱和粘性土及非饱和土的强 夯加固微观机理
5.3.1 饱和粘性土 5.3.2 非饱和土 5.3.3 强夯置换法机理

5.4 设


计
一、强夯法
1 有效加固深度
Menard曾提出用下列公式估算有效加固深度
H Mh / 10
式中 H－－有效加固深度（m）； M－－夯锤质量（kN）； h－－落距（m）； 由上式估算的有效加固深度较实测值大,可采用 0.34～0.8的修正系数进行修正。
夯锤起吊
15 吨 夯 锤
25 吨 夯 锤
夯锤起吊
40 吨 夯 锤
• 夯 锤 下落
对于饱和粘性土地基，近年来发展了 强夯置换法，这是利用夯击能将碎石、矿 渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎 石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基， 提高地基承载力和减小沉降。 强夯置换法适用于高饱和度的粉土与 软塑～流塑的粘性土等地基上对变形要求 不严的工程。 强夯置换法在设计前必须通过现场试 验确定其适用性和处理效果。
6.1 复合地基的定义与分类 经过地基处理形成的人工地基通常有 三种型式： 均质地基 复合地基 桩基
复合地基定义
（composite ground ，composite foundation , composite subgrade ） 是指天然地基在地基处理过程中部分土体 得到增强，或被置换，或在天然地基中设 置加筋材料，加固区是由基体（天然地基 土体或被改良的天然地基土体）和增强体 两部分组成的人工地基。复合地基较天然 地基的承载力提高，沉降减小。


（6）重复步骤5，按设计规定的夯击次数 及控制标准，完成一个夯点的夯击； （7）换夯点，重复步骤3至6，完成第一遍 全部夯点的夯击； （8）用推土机将夯坑填平，并测量场地高 程； （9）在规定的间隔时间后，按上述步骤逐 次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将 场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。



4 墩位布置
宜采用等边三角形或正方形。对独立基 础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布 置。 墩间距应根据荷载大小和原土的承载力 确定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3倍。 对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～ 2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～ 1.2倍。
5

处理范围
强夯置换锤底静接地压力可取100～200kPa。
2

墩体材料
墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿 渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于 300mm的颗粒含量不宜超过全重的30％。




3 夯击次数
夯点的夯击次数应通过现场试夯确定， 且应同时满足下列条件：
（1）墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长； （2）累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍； （3）最后两击的平均夯沉量不大于5.4.1节 强夯法第3条最佳夯击能中的规定。

（3）强夯处理后的地基竣工验收时， 承载力检验应采用原位测试和室内土工试 验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载 力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚 应采用动力触探等有效手段查明置换墩着 底情况及承载力与密度随深度的变化，对 饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷 试验代替单墩载荷试验。

（4）对简单场地上的一般建筑物，每个 建筑地基的载荷试验检验点不应少于3点； 对复杂场地或重要建筑地基应增加检验 点数。强夯置换地基载荷试验检验和置 换墩着底情况检验数量均不应少于墩点 数的1％，且不应少于3点。

（2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起； （3）不因夯坑过深而发生提锤困难。

4

夯击遍数
夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采 用点夯2～3遍，对于渗透性较差的细颗粒土， 必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量 满夯两遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯 击，锤印搭接。

5 间歇时间
两遍夯击之间的间隔时间取决于土中超静 孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时， 可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差 的粘性土地基，间隔时间不应少于3～4周；对 于渗透性好的地基可连续夯击。


2
单击夯击能
夯锤的平面一般有圆形和方形，又分气孔 式和封闭式。锤底面积宜按土的性质确定，对 砂性土一般为3～4m2，对粘性土不宜小于6m2。 锤底静接地压力可取25～40kPa。 锤重一般为100～400kN，落距为8～25m。 对相同的夯击能量，常选用大落距方案，这样 能获得较大的接地速度，将能量的 大部分有 效地传到地下深处，增加深层夯实 效果，减 小消耗在地表土层塑性变形的能量。
3
最佳夯击能
可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系 来确定最佳夯击能。 夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击 次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列 条件： （1）最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数 值：当单击夯击能小于4000kN m时为50mm； 当单击夯击能为4000～6000kN m时为100mm； 当单击夯击能大于6000kNm时为200mm。

6.3 复合地基的常用概念
1.

复合地基面积置换率
竖向增强体复合地基中，竖向增强 体习惯上称为桩体，基体称为桩间土体。 若桩体的横截面积为Ap，该桩体所承担 的加固面积为Ae，则复合地基面积置换 率的定义为 Ap m Ae

若桩体为圆形，直径为d，则对等边三角形布置、 正方形布置和矩形布置的情形，复合地基面积置 换率分别为：
5.5 施工

强夯施工可按下列步骤进行：
（1）清理并平整施工场地； （2）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程； （3）起重机就位，夯锤置于夯点位置； （4）测量夯前锤顶高程； （5）将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置， 待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程， 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应即使将坑 底整平。



3．基础刚度和垫层设置 （1）刚性基础，设垫层； （2）刚性基础不设垫层； （3）柔性基础，设垫层； （4）柔性基础不设垫层。 4．增强体长度 （1）等长度； （2）不等长度（长短桩复合地基）。
由于增强体设置方向不同、增强体的材 料组成差异、基础刚度以及垫层情况不 同、增强体长度不一定相同，复合地基 的形式非常复杂，要建立可适用于各种 类型复合地基承载力和沉降计算的统一 公式是困难的，或者说是不可能的。 在进行复合地基设计时一定要因地制宜， 不能盲目套用一般理论，应该以一般理 论作指导，结合具体工程进行精心设计。

5.2 加固机理
经强夯处理后地基的承载力可提高 2~5倍，压缩性可降低200％～500％，影 响深度达到10m以上。 强夯法加固地基的机理，目前尚不 完全清楚。一般认为强夯加固地基主要 是由于强大的夯击能在地基中产生强烈 的冲击波和动应力对土体作用的结果。


一般认为，强夯的结果导致在地基 中沿深度通常形成性质不同的三个作用 区。在地基表层受到界面波和剪切波的 干扰形成松动区；在松动区下面某一深 度，受到压缩波的的作用，使土层产生 沉降和土体的压密，形成加固区；在加 固区下面，冲击波逐渐衰减，不足以使 土产生塑性变形，对地基不起加固作用， 称为弹性区。
8

承载力确定
强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试 验确定,初步设计时也可根据夯后原位测试和土 工试验指标按现行国家标准《建筑地基基础设 计规范》GB50007的有关规定确定。
二、强夯置换法


1
处理深度
强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层 饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上。 深度不宜超过7m。
复合地基分类
复合地基根据地基中增强体的方向 可分为竖向增强体复合地基和水平向增 强体复合地基两类。竖向增强体复合地 基又称为桩体复合地基。 复合地基根据增强体性质又可分为 散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基 和刚性桩复合地基。

复合地基的基本特点
（1）加固区是由基体和增强体两部分 组成，是非均质的和各向异性的。 （2）在荷载作用下，基体和增强体共 同承担荷载的作用。 前一特征使它区别于均质地基，后一 特征使它区别于桩基础。形成复合地基的 条件是基体与增强体在荷载作用下，通过 两者变形协调，共同分担荷载。
思考题
（1）试述强夯法与重锤夯实法的区别。 （2）强夯法适用于何种土类？强夯置换 法适用于何种土类？ （3）强夯法和强夯置换法设计包含哪些 内容？ （4）比较强夯法与强夯置换法的施工。 （5）采用强夯法施工后，为什么对于不 同的土质地基，进行质量检测的间隔时 间不同？

第6章 复合地基基本理论 （Theory of Composite Ground）
6

夯击点布置
夯击点一般采用等边三角形、等腰三角形 或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直 径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯 击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。