强夯法有效加固深度的确定方法与判定标准
强夯法有效加固深度的确定方法与判定标准
强夯法有效加固深度的确定方法与判定标准有效加固深度的影响因素很多，可分为两类：内因（地基土性质（粒径、相对密度、饱和度等），不同土层的厚度和埋藏顺序，地下水位等）；外因（主要是施工工艺因素，包括锤重，锤形，锤底面积，落距，夯点击数，夯击遍数（单位面积夯击能），间歇时间等），都与有效加固深度有着密切关系。
另外，测试方法和时间也会影响有效加固深度的判定。
鉴于强夯法有效加固深度问题的复杂性，国内外许多学者和工程技术人员致力于此问题的研究。
研究主要集中在四个方面：一是根据什么标准确定，它的实质是如何定义强夯有效加固深度；二是确定方法，目前提出的确定强夯法有效加固深度的方法有几十种之多；三是在工程实践中的检验方法和判定标准；四是如何对待介质的不均匀性和测得指标的分散性？随着强夯法使用范围的日渐扩大，有效加固深度的确定方法和判定标准问题愈加突出。
首先应明确有效加固深度的定义。
L.Menard在提出公式MH>D2时(M为夯锤重量(tonnes)，H为落距(m)，D为有效加固深度(m)，采用了“欲加固土层深度”一词，而未有明确定义。
国内外各种文献资料在对强夯法的处理深度上有称“加固深度”，也有称“影响深度”、“处理深度”等等，提法有七、八种之多。
J.K.Mitchell认为有效加固深度的定义依赖于测试方法和工程师对强夯法加固本质的理解。
在比较分析了各种提法之后，笔者建议采用“有效加固深度”一词，因为：1、需采用强夯法加固处理的地基，都是因为在一定深度内地基土性状不能完全满足工程承载力、变形或稳定性的要求；2、强夯法能够使一定深度内地基土的不利性状，在一定程度上得到有效改善；3、何为“有效”？在一定深度处满足了工程设计要求即为有效。
“有效加固深度”言简意赅，不仅和强夯的“影响深度”易于区分，而且用语和国家行业标准一致。
规范虽采用了有效加固深度的用语，但没有明确界定，建议规范明确界定有效加固深度的深刻内涵和量化指标，避免由于概念分歧在经济合同中产生歧义，造成经济纠纷。
采用强夯法进行地基处理应规定
采用强夯法进行地基处理应符合下列规定：1 处理砂性土、碎石土、湿陷性黄土和人工堆集土等地基可采用强夯法。
2 强夯施工场地应平整，并能承受夯击机械的荷载，必要时可铺砂石垫层。
有防渗要求的地基，夯实后应清除砂石垫层。
3 强夯加固地基应控制地下水位。
当地下水位较高，不利于施工或表层为饱和土时，可填O.5～2.Om厚的中粗砂、砂砾或片石等材料进行夯击。
4 夯锤重不宜小于80kN，落距不宜小于6m，锤重和落距可按式(3.4.3)估算式中：H——有效加固深度；w——锤的重力，kN；h——锤的落距，m；a——折减系数(由现场试验确定，砂性土可取0．7)。
5 施工前应进行试夯，求得单点夯击次数。
最优夯击次数应使夯击有效影响深度内土体竖向压缩最大，侧向位移最小，基坑周围地面不发生过大隆起，宜为3～10击。
6 夯击遍数应根据地基土的性质确定，宜为2～5遍。
最后，以低锤满夯一遍，并整平。
对地下水位低、透水性好的土层可连续夯击。
7 夯点应按设计布置。
夯点间距应根据孔隙水压力变化情况、夯坑的形状及泵房基础结构特点确定，宜为5～9m。
8 施工前应做好施工标志及观测仪器的埋没。
施工中应做好现场观测和记录。
主要观测项目应包括孔隙水压力、夯坑下陷量和坑周隆起量等。
9 强夯效果的检验，可在最后一遍夯击完成1～4周后进行。
检验方法如下：1) 比较夯前和夯后场地的平均高程变化和地基变形量。
2) 取样进行室内试验，了解夯前和夯后场地的物理力学性能指标的变化。
3) 通过标准贯入、静力触探等原位测试手段了解场地土夯前夯后的强度变化。
10 强夯法施工应预防对附近建筑物的影响。
夯击点应离建筑物15m以外，必要时可采取防震措施。
特殊土地基处理1 湿陷性黄土地基的处理应符合下列规定：1 应根据工程的具体情况，选择合理的处理方法与施工程序。
2 自重湿陷性黄土层上的泵站地基，宜采用浸水预沉法或灰土挤密桩进行处理。
3 浸水预沉法必须具备足够的水源，施工前宜通过现场试坑浸水试验确定浸水时间、耗水量和湿陷量等。
3地基处理-强夯法
第二节 强夯法加固的机理
树枝状排水网路图
第二节 强夯法加固的机理 动力固结理论
梅纳根据强夯法的实践，首次对传统的固结理 论提出了不同看法，认为饱和土是可以压缩的新 机理，归纳成以下四点：
饱和土的压缩性:土中存在一些微小气泡，含量
约在1%～4%，强夯时，气体体积压缩， 孔隙 水压力增大，随后气体膨胀，孔隙水排出的同时， 孔隙水压力减少。每夯击一遍，液相气体和气相 气体都有所减少（40%）。这种现象使饱和土具 有压缩性。强夯时，含气孔隙水不能立即消散而 具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，可由动 力固结模型的摩擦活塞来模拟。
通过的小孔，其孔径 小孔，其孔径是变化的
不变
③弹簧刚度为变数
③弹簧刚度是常数 ④活塞有摩阻力
④活塞无摩阻力
第二节 强夯法加固的机理
3.动力置换 动力置换是指在冲击能量作用下，
强行将砂、碎石等挤填到饱和软土 层中，置换饱和软土，形成密实的 砂、石层或桩。
第二节 强夯法加固的机理
3.动力置换
第二节 强夯法加固的机理
1.动力密实
多孔隙、粗颗粒、非饱和土:用冲击 型动力荷载，土体被破坏，土颗粒相 互靠拢，排出孔隙中的气体、颗粒重 新排列，土在动荷载作用下被挤密压 实，强度提高，压缩性降低。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。
第二节 强夯法加固的机理
加固原理
利用强大的夯击能给地基一冲击 力，并在地基中产生冲击波，在冲 击力作用下，夯锤对上部土体进行 冲切，土体结构破坏，形成夯坑， 并对周围土进行动力挤压。
第二节 强夯法加固的机理
加固机理：
1.动力密实 2.动力固结 3.动力置换 4.震动波压密理论
浅谈强夯法地基处理有效加固深度
浅谈强夯法地基处理有效加固深度对于建筑施工来说，最希望达到的目的就是尽可能的简便操作，从而能够有效的提高建筑施工的效率、降低建筑施工的成本。
经过多年的实际施工经验证明，强夯法在加固地基的过程中相比较其他方法而言具有设备简单、经济性能高、能够全面适用、对施工人员的操作水平需求低等一系列的突出性优点。
但是，随着这种方法的应用也逐渐显示出它的弊端——无法较为准确的进行计算。
当前关于强夯法地基处理有效加固深度的计算方法多种多样，本文选取具有代表性的计算方法进行实际比较，对比不同计算方法间的数值差异。
1.基本理论概述1.1强夯法及其原理概述我国在上个世纪七十年代中期成功引进了该种技术。
就强夯法而言，刚刚被提出的时候只能适用于砂土等非粘性地基，但是发展到现在强夯法已经可以成功的应用于粘性土地基。
强夯法的主要操作方法是通过重力作用使一个巨型重锤作自由落体，通过巨锤自由落体产生的惯性力反复锤击地基土壤表面，从而进一步夯实地基，这样可以使地基土壤的孔隙变小、增加其密度，提高使用性能。
通过强夯法可以有效的实现土体的孔隙压缩、土体部分液化等作用。
1.2有效加固深度概述目前关于有效加固深度还没有一个较为统一的概念，本文认为所谓的有效加固深度指的是以开始的起始待夯面为标高（以平整地面为基础），通过强夯措施使得不能完全满足工程施工需要的地基土，通过反复的夯实，无论是在强度还是变形等方面，都能够达到一定的标准，从而满足最终的使用性能。
就目前来说，国内外关于有效加固深度的计算也没有一个统一的方法，所有的理论都处于不成熟的状态。
这主要是由于在不同的施工中所采用的土体不一，这就给计算加固深度带来了很大的不确定性。
2.强夯法地基处理有效加固深度2.1强夯法地基处理有效加固深度的判断规则有效加固深度的判断规则应该根据不同的地基土体以及不同地基的目的加以区别。
（1）对于主要以抗震液化为目的的细砂类地基，在施工中可以选取夯实后不再出现抗震液化的土层作为有效加固深度；（2）对于把消除湿陷作为主要目的的黄土地基，则把消除湿陷现象的深度作为标准；（3）对于主要以减少地基下沉为目的的，则以每一层的2.5%为基础。
强夯地基施工工艺标准
强夯地基施工工艺标准1.1范围本标准规定了强夯处理地基的施工要求、方法和质量操纵标准。
本标准适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基。
不适用于饱和及高含水量的黏性土与黄土地基。
1.2范性引用文件以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
但凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单〔不包括勘误的内容〕或修订版不适用于本标准。
但凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB50300—2001建筑工程施工质量验收统一标准GB50202—2002建筑地基根底工程施工质量验收标准DBJ24-9-90强夯法处理湿陷性黄土地基规程JGJ79建筑地基处理技术标准JGJ33建筑机械使用平安技术规程JGJ46施工现场临时用电平安技术标准1.3术语和符号地基处理为提高地基承载力或消除地基土的不良工程性质〔如黄土的湿陷性、膨胀土的胀缩性、松散砂土的液化性质等〕，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。
强夯法反复将夯锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。
符号fak——承载力特征值；Es——压缩模量；Eo——变形模量；H——有效加固深度。
1.4施工预备技术预备.1设计交底和图纸会审为正确领会设计意图，进一步熟悉设计内容，应在开工前由设计单位进行设计交底，并组织工程的要紧施工技术人员进行图纸会审，发觉疑咨询及时和设计方取得联系。
.2编制施工组织设计遵守国家法律、法规，对工程的施工进行总体筹划，明确工程的质量目标及施工要点，施工质量受控措施，做好劳动力、材料、机械设备合理调度方案，依据当地气候条件和工程特点及进度要求，制定针对性强，并切实可行的施工组织设计，包括质量通病的预防措施。
.3测量预备依据业主或工程总承包单位提供的并经监理工程师复核合格的基准点与技术资料，以及国家测绘标准和施工验收标准规定的精度要求，测设施工测量操纵网并报监理工程师验收，测量操纵网应能够满足在施工过程中所要进行的平面和高程操纵测量要求。
强夯法的设计及施工
响，垂直振动、水平振动随着楼层增高而增大，故高层 的住户感觉振动大。对强夯时室外噪声的测试表明， 60m外噪声仍超出国家规定。
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三、强夯的施工工艺
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，使夯锤对准夯点位置。
• 在砂土中，孔压往往经一二锤即达最大值，以后也不 累计增长，而是在二击间歇期消散。
• 在非饱和黄土中，强夯时结合水可转化为自由水，产 生渗流及孔压。
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一、强夯法设计
（2）孔压的消散特征
1) 与土的类别有关，砂土渗透系数大，一般2～3h即可消 散完，粘性土渗透差，一般需1周以上。
2) 与周围排水条件有关。在单点夯中，土体周围侧面均可 排水，孔压消散快，在群夯中，只能上下排水，孔压 消散慢，如太原面粉二厂强夯，单点夯12h消散，群夯 8天以上只消散90％，山西化肥厂群夯消散需1个月， 夯坑填砂，加打砂井，排水纸版可缩短排水时间。
第一次夯4点，夯点采用6m×6m正方形布置形式；
第二次夯1点，以大面积计，第二次夯点采用也是6m×6m正 方形布置形式；
第三次夯4点，夯点采用4.2m×4.2m正方形布置。分三次完
成夯一遍后，9个夯击点布置为3m×3m正方形布置。
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一、强夯法设计
（3）夯击次数
• 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，外边超出基础外 缘的宽度，宜为基底下处理深度H的1/2+1/3，并不宜小 于3m。
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一、强夯法设计
（2）经验统计值 根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规
定，强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验 确定，在缺少试验资料或经验时可按表5.1预估。
强夯法的施工参数
强夯法的施工参数强夯法是一种常用于地基加固和地基改良的施工方法，它能够有效地提高地基的承载力和稳定性，依靠强大的打击力量将砂砾等填料夯实，在加固地基的同时也能达到排除水分的作用。
那么，强夯法的施工参数都包括哪些方面呢？一、钻孔直径与孔距强夯法的施工需要先进行钻孔，而钻孔的直径和孔距则是影响强夯效果和强度的重要参数。
钻孔的直径通常为100～150毫米，孔距则一般为1.2～2.0米。
二、填充材料的种类和质量填充材料是强夯法施工中不可或缺的一部分，在选择填充材料时，不仅要考虑材料的重量和密度，还要注意材料的针对性和可塑性，确保其良好的夯实效果和能与地基充分融合。
通常，砂砾作为填充材料是比较理想的选择。
三、强夯机的冲击功率和冲击次数强夯机的冲击功率和冲击次数是影响夯实效果和工程质量的重要参数。
一般而言，强夯机的冲击功率越大，夯实效果越好，同样，冲击次数也是影响效果的关键要素。
建立起合理的强夯机工作参数，才能发挥它的最佳效能。
四、夯击的深度和高度夯击深度和高度是决定强夯效果和加固效果的重要参数。
夯击的深度要根据实际情况结合而定，对于较薄的地基，夯击深度一般在2～3米左右就能达到预期的加固效果；对于较厚的地基，夯击深度则需要再加深。
夯击高度则由地质情况和施工需求而定，通常为2～3米之间。
五、夯实时间夯实时间也是强夯法施工中的一个重要参数，一般需要达到一定的时间才能确保填充材料达到充分夯实的效果，同时也要注意避免强制夯实，造成材料固化不均，达不到理想的加固效果。
一般而言，夯实时间要根据实际情况和工程的需求而定，确保切实可行的施工周期。
综上所述，强夯法的施工参数包括钻孔直径和孔距、填充材料的种类和质量、强夯机的冲击功率和冲击次数、夯击的深度和高度以及夯实时间，这些参数的合理设置能够确保施工效率和质量，提高地基的承载力和稳定性。
强夯
强夯法
H K M h
M—夯锤重量(10kN)； h—夯锤落距(m)； K—修正系数，粘性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.35~0.5
有效加固深度
根据照强夯能量按进行下表进行预估
单击强夯的有效加固深度(m)
强夯法
单击夯击能 (kN.m) 1000 2000 3000 4000 5000 6000
强夯法
第一节 概述 第二节 设计计算 第三节 施工工艺
概述
方法： 强夯(Heavy Tamping)：通过重锤(8~30吨) 利用 一定的落差(8~20米) ，对地基施加很大的冲击能，以 达到地基加固的目的。
强夯法
应用范围 应用地层： 砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性 黄土、杂填土和素填土等 应用工程： 工业与民用建筑、仓库、储油罐、公路与铁路、 机场跑道以及码头等设施的地基处理
(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。
对于强夯置换法，尤其对饱和粘性土，最佳夯击能的 控制并不是太重要，因为其作用是利用夯击能促使石块沉 降和密实，只要能达到此白的即可。
夯击点布置 1、总体布置夯点位置布置
正方形、等边三角形： 等腰三角形： 大面积基础 一般民用建筑
强夯法
基础边缘夯击宽度： 设计处理深度的1/2~1/3，不小于3m。
度宜为设计处理的深度。若为非稳定边坡应地基施工工艺
一、起重力 起重机的起重力必须大于或等于夯锤重力、夯坑对夯锤的 吸着力与索具重力之和，可按式来计算：
Q KQ1 Q2
Q－起重机起重力(kN)； Q1、Q2－夯锤和索具的重力(kN)；
K－夯坑对夯锤的吸着力系数。可根据土质情况、含水量、锤 的形状等因素确定，一般为1.5～4.0。
eE/A
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强夯法有效加固深度的确定方法与判定标准
有效加固深度的影响因素很多，可分为两类：
内因（地基土性质（粒径、相对密度、饱和度等），不同土层的厚度和埋藏顺序，
地下水位等）；外因（主要是施工工艺因素，包括锤重，锤形，锤底面积，落距, 夯点击数，夯击遍数（单位面积夯击能），间歇时间等），都与有效加固深度有着密切关系。
另外，测试方法和时间也会影响有效加固深度的判定。
鉴于强夯法有效加固深度问题的复杂性，国内外许多学者和工程技术人员致力于此问题的研究。
研究主要集中在四个方面：
一是根据什么标准确定，它的实质是如何定义强夯有效加固深度；
二是确定方法，目前提出的确定强夯法有效加固深度的方法有几十种之多；
三是在工程实践中的检验方法和判定标准；
四是如何对待介质的不均匀性和测得指标的分散性？
随着强夯法使用范围的日渐扩大，有效加固深度的确定方法和判定标准问题愈加突出。
首先应明确有效加固深度的定义。
L.Me nard在提出公式
MH>D2
时（M为夯锤重量（tonnes），H为落距（m），D为有效加固深度（m），采用了欲加固土层深度”一词，而未有明确定义。
国内外各种文献资料在对强夯法的处理深度上有称加固深度”，也有称影响深度”、处理深度”等等，提法有七、八种之多。
J.K.Mitchell认为有效加固深度的定义依赖于测试方法和工程师对强夯法加固本质的理解。
在比较分析了各种提法之后，笔者建议采用有效加固深度”一词，因为：
1、需采用强夯法加固处理的地基，都是因为在一定深度内地基土性状不能完全满足工程承载力、变形或稳定性的要求；
2、强夯法能够使一定深度内地基土的不利性状，在一定程度上得到有效改善；
3、何为有效”？在一定深度处满足了工程设计要求即为有效。
有效加固深度”言简意赅，不仅和强夯的影响深度”易于区分，而且用语和国家行业标准一致。
规范虽采用了有效加固深度的用语，但没有明确界定，建议规范明确界定有效加固深度的深刻内涵和量化指标，避免由于概念分歧在经济合同中产生歧义，造成经济纠纷。
强夯的有效加固深度D与影响深度Din是两个容易被混淆的概念，其概念见图1。
该图为一工程强夯前后某强度指标的增量图，可以看出Din以上土体的该指标增量均大于零，表明该深度内的土体受到强夯的影响和扰动，一定深度处的指标（实测指标或换算的强度、变形参数）有所增减，所以可判定其为影响深度Din。
当强夯后一定深度处对应的指标增量△书沆书］设计要求的指标增量，判定标准见下
文）或承载力、变形等指标均达到设计值（夯前检测值与指标增量之和），表明该深度以上的土体得到了有效加固，所以由图 1 可判定有效加固深度D。
根据一些现场实测资料，夯击面下十几米乃至更深的土层也可能有孔隙水压力、含水量等指标的变化，但夯后的检测（静力触探、标贯等）结果表明其强度（或变形特性）或没有提高，或提高幅度微乎其微没有达到工程设计要求，甚至下降，所以这一深度只能视为强夯影响深度，而并非有效加固深度。
若某一项指标（而不是所有设计要求的指标）满足了设计要求，就不能称之为有效加固深度。
可以看出将强夯影响深度当成有效加固深度，必然降低加固效果的可靠性，这也是一些单位所报导的加固深度偏大的主要原因。
讨论有效加固深度才会强夯的设计和加固效果的评定具有直接的指导意义。
在工程实践中，针对不同的土性条件、工程目的、设计要求和施工工艺，有效加固深度应采用不同的检验方法和标准。
如对软粘土地基主要是提高承载力，减少沉降量和沉降差；对饱和砂土和粉土主要是消除其在某一震级下的液化性；对湿陷性黄土和新近堆积黄土既要消除湿陷性，又要提高强度；对沿海的碎石填土主要是减少工后的差异沉降。
因此，有效加固深度 D 是指：从最初起夯面（夯前地面整平标高）算起，不完全满足工程设计需要的地基土，经强夯法加固后，以某种方法测试的土的强度、变形等指标，均满足了设计要求的深度。
影响深度Din是指：地基土受强夯施工影响后，土的物理、力学或强度、变形等指标与加固前相比，受到强夯的作用而发生变化（包括改善与削弱）的深度，其值大于（也可能远大于）有效加固深度。