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地基处理(subgradeTreatment/Improvement)4.1Dynamiccompaction1、IntroductionDefinitionofthedynamiccompaction——是一种将重锤，从几米到几十米的高处自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地基性能的一种方法。——Weightofthehammer10～40tons，Maximum＝200tons——Heightofthehammer8～30m，Maximum＝40m强夯法定义锤重锤距Dynamiccompactionequipment强夯法设备Characteristicsofdynamiccompaction——（1）适用范围适用于碎石土、砂土、砾土、低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土、杂填土等地基。——（2）应用到的工程可应用于工业厂房、民工建筑、设备基础、油罐、堆场、公路、铁路、桥梁、机场跑道、港口码头等工程的加固。——（3）处理效果明显，可明显提高地基承载力、压缩模量、消除湿陷性、膨胀性、防止振动液化。——（4）有效加固深度大一般能量处理深度为6～8m，多层强夯处理深度可达24～54m。——（5）施工机具简单、施工快捷。——（6）节省材料、工程造价低特点2、Principleofreinforcement（一）DynamicCompaction（二）DynamicConsolidation（三）LiquefactionForthedifferentsubgradesoil,theprincipleofreinforcementcanbeclassifiedas:加固机理动力密实动力固结液化(一)DynamicCompactionPrinciple：——土体中大多数含有以微气泡形式出现的气体。强夯时的强大冲击使气体压缩、孔隙水压力升高，随后在气体膨胀、孔隙水排出的同时，孔隙水压力下降，从而土体中的孔隙减小，土体变得密实。例如：（非饱和土）——非饱和土中的空气被挤出，土颗粒产生相对位移→夯实变形效果：——夯击1遍，夯坑为0.6～1m，承载力提高2～3倍。——对于非饱和土，中等夯能，土中气体最多可减少60％。——多孔隙、粗颗粒非饱和土的强夯加固基于动力密实的机理。(二)DynamicconsolidationPrinciple：——冲击能→破坏土体结构→土体局部液化并产生裂隙→加速孔隙水排出→土体固结→强度逐渐提高增加排水通道软土的触变性Theoreticalmodelofdynamicconsolidation：Assumption:①含有少量气泡的可压缩液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的③弹簧刚度为变数④活塞有摩阻力——细颗粒饱和土的强夯加固基于动力固结原理。——Compressibilityofunsaturatedsoil根据基本假定①，在强夯能量作用下，饱和土气体体积首先被压缩，孔隙水排出，超静孔隙水压力减少，在强夯瞬间，会产生有效的压缩沉降。——Partialliquefaction夯击能加大，气体的体积百分比接近0，土体不可压缩，此夯击能称为“饱和能”，土体液化，吸附水成为自由水，土的强度下降到最小，说明弹簧常数是可变的。——Alterablepermeabilitycoefficient夯击瞬间土体产生裂隙，改变排水通道，改变了渗透系数。——Sensibilityandrecoveryofstrength强夯→土体结构破坏→抗剪强度降低→时间推移→强度逐渐恢复非饱和土压缩性局部液化可变的渗透系数灵敏性和强度恢复（三）Liquefaction在巨大的冲击应力作用下，土中超静孔隙水压力迅速提高，导致局部土体液化，土体强度消失，土粒通过自由地重新排列而趋密。设计参数主要有：有效加固深度；夯击能；夯击击数；夯击遍数；两遍夯击的时间间隔；夯击点布置、夯击处理范围；垫层铺设。3、Designandcalculation设计与计算（一）有效加固深度——反映处理效果参数，选择方案的依据H----加固深度，mW----夯锤重，kNh----落距，mK----有效深度影响系数,0.34～0.8，黄土为0.34～0.5（一）有效加固深度（二）夯击能①单击夯击能②单位夯击能③最佳夯击能——单击夯击能不能太小原因：太小，无法使水与土颗粒产生相对流动，水就不能排出，此种情况下，仅仅靠增加夯击数不能产生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。在相同单击夯击能条件下，重锤低落较轻锤高落，加固效果好。（二）夯击能①单击夯击能——夯锤重与落距的乘积，根据规范确定。——一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000kN/m3；细颗粒土可取1500～4000kN/m3之后确定夯锤重量：——根据有效加固深度选用，4～10m时，选用10～18t重锤施工；大于10m时，选择大于18t的重锤施工；然后确定夯锤面积：——一般填土和非饱和土，3～4m2，饱和软土，4～6m2②单位夯击能——单位面积上所施加的总夯击能可通过现场试夯得到；或参照下表。（二）夯击能③最佳夯击能——某一夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的上覆土压力的夯击能。（二）夯击能（三）夯击击数——达到最佳夯击能的夯击次数即为夯点每遍的夯击次数。——一般通过现场试夯得到夯击击数和夯沉量的关系曲线确定，且应同时满足下列条件：（1）最后两击的平均夯沉量不大于：当单击夯击能小于4000kNm时为50mm；当单击夯击能为4000～6000kNm时为200mm；（2）夯坑周围不应发生大的隆起（3）不因夯坑过深而发生提锤困难。（四）夯击遍数——根据地基土的性质确定。——一般可采用点夯2～3遍，最后再以低能量满夯1遍。——对于渗透性弱的细颗粒土地基，减少夯击击数，增加夯击遍数。——对于粗颗粒土，增加夯击击数，减少夯击遍数。（五）两遍夯击的时间间隔——两遍夯击之间应有一定的时间间隔，取决于超孔隙水压力的消散时间。——渗透性较差的黏性土地基间隔时间3～4周，渗透性较好的地基可连续夯击。——针对渗透性较差的黏性土地基，埋设袋装砂井或者塑料排水板，加速孔隙水压力的消散。（六）夯击点布置和夯击范围①夯击点布置——夯点位置可根据基础平面形状，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。①夯击点布置（等腰三角形布置方法）保证了横向承重墙以及纵横墙交接处墙基下均有夯点。②夯击处理范围——大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2～2/3，且不宜小于3m；——对于有液化势态的地层，每边超出基础外缘的宽度不宜小于设计处理的深度。（七）垫层铺设——对场地地下水位在2.0m以下的砂砾石地基，可直接强夯，无需铺设垫层；——对地下水位较高的饱和粘性土和易液化流动的饱和砂土，需铺设垫层才能强夯；——一般垫层厚度为50～150cm，垫层材料宜采用粗颗粒的碎石、矿渣、砂砾石，同时粗颗粒粒径宜小于10cm；例1：某场地表层为松散的砂土，厚度为7.5m，拟用强夯法处理，现有质量为20t的夯锤，请选择起吊高度。对于砂土，有效加固深度7～8m的单击能为3000kNm，锤的重力为200kN，则起吊高度为15m。例2：以下陈述与夯击次数无关的是（）A、夯坑夯沉量B、夯坑侧壁的隆起量C、孔隙水压力D、两遍夯的间隔时间例3：强夯法处理地基时，其处理范围应大于建筑物基础范围内，且每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的（），并不小于3m。A、1/4-3/4B、1/2-2/3C、1/5-3/5D、1/3-1例4：强夯法中，夯点的夯击次数，应按现场试夯的次数和夯沉量关系曲线确定，当单击能小于4000kNm时，最后两击的平均夯沉量不大于（）mm。A、50B、80C、120D、150例5：强夯法不适用于如下哪种地基土A、松散砂土B、杂填土C、饱和软粘土D、湿陷性黄土例6：强夯的加固深度与（）无关A、地下水位B、梅那公式的修正系数C、夯锤底面积D、夯击次数例7：以下陈述与夯击次数无关的是（）A、夯坑夯沉量B、夯坑侧壁的隆起量C、孔隙水压力D、两遍夯的间隔时间例8：在确定强夯法处理地基的夯点夯击次数时，下列哪一条可以不作为考虑的因素（）A、土中超孔隙水压力的消散时间B、最后两击的平均夯沉量C、夯坑周围地基的隆起程度D、夯击形成的夯坑深度例9：在强夯法施工中，常用的夯锤重量为（）tA、5～15B、10～25C、15～30D、20～45例10：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（）对土体作用的结果。（多选题）A、剪应力B、剪切力C、冲击波D、动应力例11：某湿陷性黄土地基采用强夯法处理，拟采用圆底夯锤，质量12t，落距13m，梅那公式修正系数0.55，估算强夯处理的有效深度为（）m。A、5.67B、6.87C、7.5D、8.2例12：某建筑场地为砂土场地，采用强夯密实法进行加固，夯锤重量20t，落距离20m，该方法的有效加固深度为（）A、6～7mB、7～8mC、8～9mD、9～9.5m4、施工及质量检查(1)施工机具及设备①夯锤②起重设备③脱钩装置①夯锤(1)施工机具及设备重量：——国内一般有6、10、12、16、20、25、30、30t等材料：——铸铁：稳定性好，夯坑深时容易造成起锤困难——外钢板内混凝土：冲击后晃动大形状：——圆形、方形，以及气孔式和封闭式。其中以圆形气孔式较好。②起重设备(1)施工机具及设备——国外常采用履带式起重机，通常吨位在100t以上；——国内通常使用小吨位起重机，其中采用滑轮组和脱钩装置来起落夯锤。③脱钩装置(1)施工机具及设备——施工时将夯锤挂在脱钩装置上，一旦达到预定高度，通过钢丝绳开启脱钩装置。(2)施工步骤①清理并平整施工场地；②铺设垫层③夯点放线定位——标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；④起重机就位，夯锤置于夯点位置；测量夯前锤顶高程以及夯点周围地面标高；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，测量锤顶高程以及夯点周围的地面标高；⑥重复步骤⑤，按设计规定夯击击数及控制标准，完成一个夯点的夯击；⑦换夯点，重复步骤②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，停歇规定的间歇时间；⑨在规定的时间间隔后，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。(3)施工要点①正式施工前进行试夯；②强夯前应查明场地范围内地下构筑物、管线的情况，采取必要措施来防止施工破坏；③设置隔振沟等隔振或防振措施；④宜采取措施，使地下水位低于坑底面以下2m；⑤施工中经常对夯锤、脱钩装置等关键部件进行检查；⑥施工顺序是先深后浅，即先加固深层土，再加固浅层土；⑦夯锤起落过程中，除司机外，其余人员均需退到安全线外。(4)施工监测①开夯前检查夯锤和落距；②校核夯点放线；③施工中检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量；④施工中对各项参数和施工情况进行详细记录；⑤必要时，可增加深层沉降、水平位移、孔隙水压力和振动加速度的观测。(5)质量检查①质量检查方法——原位测试：包括标贯试验、平板载荷试验、动力触探、旁压试验、十字板剪切、波速试验等；——室内土工试验②检查的时间间隔检查的时间间隔根据土的性质决定。——对于碎石土和砂土地基，间隔取1～2周；——对于低饱和度的粉土和黏性土地基，间隔取2～4周；③竣工验收承载力检验的数量根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定——简单场地上一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验点不少于3点；——复杂场地或重要地基应增加检验点数。工程实例——茂名30万t乙烯工程60万m2砾质粘性土回填地基的强夯处理（一）工程概括回填土地基，一般深度4～7m，最深达8～9m。回填土质量差，土质不均匀，结构松散，密实性差，承载力很低，存在不同程度的湿陷性，不宜作为天然地基持力层。（二）地基处理方案的可行性分析4.2Dynamicreplacement1、In