深层密实法(强夯)

深层密实法第三章深层密实——指采用爆破、夯击、挤压和振动等方法，对松软地基进行振密和挤密。深层密实爆破法强夯法挤密法深层密实法和浅层垫层法的不同深层密实法——原土上进行加固，加固效果更取决于原土的性质浅层垫层法——对原土进行换填，加固效果更取决于换填材料的性质强夯法dynamicconsolidationHeavytamping锤击成桩法——单管法桩管就位将桩管用蒸气打桩机和柴油机打桩机打到设计深度灌砂按规定速度拔出桩管干振法振孔器就位振动挤土成孔上提振孔器填料振捣形成碎石桩刚性桩柔性桩桩承受基础传来荷载的几乎全部桩、土共同承担基础传来的荷载一般不考虑土的承载能力桩土应力比为2~4应力大部分从桩尖开始扩散传到下卧层时还很大应力从基底开始扩散,传到下卧层很小一般需要较好的持力层、沉降小。若无好的持力层、沉降可能会很大一般无需较好的持力层(应验算下卧层)，初期沉降快而大刚性桩与柔性桩的区别由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。复合地基变形协调指桩和土变形一致共同变形。按材料分类散体桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基砂桩碎石桩土桩灰土桩石灰桩粉喷桩旋喷桩树根桩CFG桩复合地基作用机理和破坏模式一、作用机理：1、桩体作用：由复合地基定义可知：复合地基由桩体和桩间土共同工作，由于变形协调条件，桩体和桩间土变形相同。由于E桩E土，桩体产生应力集中，桩间土应力降低。由此复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降有所减小。psSSpsEEpsFF2、加速固结作用：固结系数：aekCwv)1(0采用砂桩和碎石桩时，砂和碎石桩增大了渗透系数k的大小，加速了饱和土体的固结。水泥土桩减小了地基的压缩系数a，a的减小幅度大于k，同样能提高固结系数，加快土体固结。3、挤密作用砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩在施工过程中，由于振动挤密、排土等原因，对土体起到一定密实作用。石灰桩：桩体的吸水和膨胀作用对桩间土同样起到挤密作用。4、加筋作用：提高土体f增强土体抗滑能力二、破坏模式及其影响因素1、破坏模式：桩间土先破坏、桩体破坏（多见）、桩和桩间土共同破坏（1）刺入破坏：桩体刚度大，地基强度低，桩体应力集中远大于地基承载力。（2）膨胀破坏：在荷载作用下，桩间土不能提供足够的围压来阻止桩体产生过大侧向变形，从而产生桩体的破坏。（3）整体剪切破坏：桩和桩间土发生整体剪切变形。在荷载作用下，复合地基沿某一滑动面产生滑动破坏。散体桩（振冲碎石桩）易产生膨胀破坏；刚性桩（CFG桩）易产生刺入破坏。2、复合地基破坏模式影响因素（4）滑动破坏：（1）不同型桩：（2）桩身材料：如水泥土桩：水泥掺入量wa%5wa易发生膨胀破坏%15wa易发生整体剪切破坏%25wa易发生刺入破坏随桩身强度的增加，破坏形式逐渐由膨胀破坏过渡到刺入破坏（3）散体桩：易在软弱土层体产生膨胀破坏。软土强度非常小，灵敏度高，打桩过程中土体受到扰动，强度下降，提供不了散体桩成桩所需的围压。同型桩当桩身强度不同时，也会有不同的破坏模式。当浅层存在非常软的粘土时，碎石桩将在浅层发生剪切或鼓胀破坏当较深层存在有局部非常软的粘土时，碎石桩将在较深层发生局部膨胀较深层存在有较厚非常软的粘土情况，碎石桩在较深层发生鼓胀破坏软土层软土层1/DHHD2/DHH软土层D第1节强夯法强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。强夯——碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换——高饱和度的粉土与软流塑的粘性土等对变形控制要求不严的工程的地基土。一、适用范围：二、加固机理非饱和土——动力密实饱和土粘性土——动力置换非粘性土动力固结动力置换1、动力密实当强夯用于加固非饱和土时，它的压密过程基本上同实验室中的击实试验相同。2、动力固结传统的固结理论——固结就是孔隙体积和孔隙水的排出，饱和土在冲击荷载作用下，水不能及时排出，故体积不变，而只发生侧向变形。Menard动力固结理论——巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度逐渐提高。①饱和土的压缩性②产生液化③渗透性变化④触变恢复夯击一遍的情况夯击三遍的情况每夯击一遍，体积变化有所减少，地基承载力有所增长。静力固结理论•不可压缩的液体；•固结时液体排出所通过的小孔的孔径是不变的；•弹簧刚度时常数；•活塞无摩阻力。动力固结理论•含有少量气泡的可压缩液体；•固结时液体排出所通过的小孔的孔径是变化的；•弹簧刚度时变数；•活塞有摩阻力。3、动力置换利用强夯的冲击力，将砂、碎石、石块等挤填到饱和软土层中，置换原饱和软土，形成桩柱或密实砂、石层。它的作用机理类似于振冲法形成的碎石桩。三、设计计算1)有效加固深度2)锤重与落距3)夯击点间距与布置4)夯击次数与遍数5)垫层铺设6)间歇时间间夯满夯1、有效加固深度——一般指经强夯加固后，该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。有效加固深度，是选择地基处理方法的依据反映地基处理效果的重要参数0.5h(m)5.58.0隆起夯锤第一层（剪胀区）第二层（有效压缩区）第三层（影响深度区）第四层（弹性区）10/MhH有效加固深度的计算：M——夯锤重（t）h——落距（m）——与所处理地基土有关的系数粘性土取0.45～0.6砂土取0.45～0.6高填土取0.6～0.8湿陷性黄土取0.34～0.5软土取0.5MhH2、夯击能量夯击能量单击夯击能——表征每击能量大小的参数最佳夯击能——地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力时的夯击能。单位夯击能——整个加固场地的总夯击能量除以加固面积。2HMhE一般情况，选择单击夯击能大，夯击次数少，夯击遍数相应也少，这样加固效果和经济效果较好。单击夯击能的选择依据首先，根据需加固的深度确定；其次，受起重设备的限制；再次，夯坑深度不应过大，否则起锤困难，部分能量损失。Mh国内锤重M＝10～25t,最大40t；落距8～25m。锤型：圆形气孔式锤高宽比：1：2.5(2.8)按锤底静压力值为25～40kPa确定锤的底面积一般选择大落距的施工方案dl1、正方形布置dl2、等边三角形布置3、夯点的布置及间距夯点布置每边超出基础外缘的宽度为1/2～2/3处理深度且不小于3mdl三遍夯两遍夯夯点间距决定于加固深度密实度要求土质条件一般:第一遍夯间距为2.5—3.5d第二遍夯在第一遍夯两夯之间4、夯击击数与遍数击数现场试夯时得到的夯击数与夯沉量的关系曲线确立①最后两击的平均夯沉量≤50mm—单击≤4000kN.m100mm—单击4000~6000kN.m200mm—单击＞6000kN.m②夯坑周围地面不发生过大隆起③不因夯坊过深发生起锤困难一般为4—12击且同时满足下列条件时粗颗粒土、低饱和度的陷性黄土和填土——增加击次、减少遍数饱和度较高的土或粘性土——增加遍数遍数一般情况下，可采用点夯2－3遍击数与遍数的关系点夯完成后，再以低能量（100t.m～200t.m）满夯2遍（锤印搭接）。5、垫层铺设地下水位较高的饱和土易液化流动的饱和砂土需在地面上预铺设砂(砾/碎)石垫层垫层厚度一般为0.5—2.0m6、间歇时间由于加固土层中孔隙水压力的消散需要时间,故两遍夯击间应有一定的时间间隔砂性土---t=2--4min粘性土---t=2—4周强夯置换1加固深度——深度不宜超过7m深厚饱和粉土、粉砂——墩身可不穿插该层淤泥、泥炭等软弱粘土层——穿透软土层2单击夯击能——现场试验确定锤底面积——静接地压力（W/S）=100－200kPa3墩体材料的要求级配良好的块石、碎石、矿石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的含量不宜超过全重的30%4夯击次数——由现场试夯确定，同时应满足：①墩底穿透软弱层，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最后两击平均夯沉量要求同强夯)1.2940E1H（可参考5墩位布置及间距布置等边三角形、正方形独立基础、条基可根据基础形状相应布置间距——根据荷载大小和原土的承载力确定满堂布置——2～3d独基、条基——1.5～2.0d墩的计算直径取1.1～1.2d6加固范围每边超出基础外缘的宽度为1/2～2/3处理深度且不小于3m四、施工方法夯锤、起重设备、自动脱钩装置施工机械施工步骤①场地的准备——平整场地，需要时铺设垫层②放点——标出第一遍夯点的位置，并测量场地高程③起重机就位，夯锤对中夯点位置（放在位置上）④测量夯前锤顶标高（钩环上）⑤起夯——将夯锤起吊到预定高度，夯锤脱钩自由下落放下吊钩，测量锤顶标高起吊、平整坑底⑥重复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重复③—⑥,完成第一遍夯点的夯击⑧第二遍夯----先平整场地（将夯坑填平），测量高程⑨在规定的间隔时间后，完成第二遍（第三遍……）⑩用低能级拍平夯，测量高程施工过程中的监测开夯前检查点夯前检查夯中检查夯后检查施工的注意事项振动影响地下管网的位置及标高表层土的处理人员安全质量检验施工中的监测施工后的检验