张家界强夯施工企业探究强夯法加固地基的设计参数

　　强夯施工企业在强夯法中主要设计参数有：有效加固深度、夯击能、两遍夯击间隔时间等。

　　1.影响有效加固深度的原因

　　不管采用何种地基处理方法，土体的加固影响深度都是要重点考虑的问题。在强夯法中，上部结构基础设计的主要依据是加固深度，加固深度在强夯法中扮演了重要角色。

　　1.1夯击能与加固深度。在地基施工过程中，有两个应力影响到了待加固的地基土体，本身自重应力是内因，夯锤的打击力是外因，夯锤的打击力是待加固地基受到的唯一的外应力。夯锤引起的外应力是决定特定地基土体加固深度的关键因素。目前有很多方式可以用来表达强夯夯击外应力，能量(Wh)和动压力(P/A)是最常用的两种方式。势能(Wh)有两大优势，优势之一是势能(Wh)与加固深度存在着密切的关系，优势之二是势能(Wh)有简单的测量计算以及表达方式。因此，势能(Wh)是人们在工程上广泛运用的一种计算式。

　　1.2夯锤底面积与加固深度。从很多工程的实际情况出发，认为强夯夯锤底面积大小的选择受到两个因素的制约，制约因素之一是由起重机本身的能力大小决定的，如果底面积过小，设备拨杆起吊角度不会受到制约，反之，设备拨杆起吊角度会受到制约;制约因素之二是待加固地基土体类型。对于不同的土体类型，则会采用不同规格的夯锤，小底面积2～4m2夯锤通常用于砂质土和碎石填土等粗粒土中的运用，3～4m2的夯锤常用于粘性土，4～6m2的大底面积夯锤则用于淤泥质土采。其原因是，认为小面积夯锤对于淤泥质土，由于入土过深从而会发生吸锤，就会导致起锤困难，粗粒土对小面积夯则不会产生较大的影响。

　　　　夯锤着地时的动压力，有时又称冲击压力，是由夯锤底面积的大小决定的。如果单击夯击能保持不变，当锤底面积小时，则锤底动应力大，夯坑深，因分布面积小，衰减快，锤底影响深度小。反之，则会出现另一种结果。

　　1.3土体特征与加固深度。土体的特征基本上是固定的，土体都是固、液、气三相体，在固体颗粒之间存在着很多的孔隙，这些孔隙的存在就为液、气两相地存在提供了广阔的空间，加固土体是为了最大限度地缩小孔隙，从而破坏液、气的生存空间，进而排除液、气两相的存在，从而让固体颗粒的距离缩小，甚至直接接触在一起，这样就会导致土体的密实度加固，增加土体的强度，从而可以降低土体的压缩性。而表述土体密实程度最为直接的指标是孔隙比(度)或土体的容重。孔隙比(度)主要反映了土体的容重，土体的容重是由土体中固体颗粒的松紧程度决定的，孔隙比(度)更能反映固体颗粒是由什么矿物组成和这些组成矿物的性质，在施工中，经常会遇到干容重大的土体，这种土体就说明了颗粒排列度相当紧密，并且孔隙密度很低度低。容重的高低是土体强度的主要标志。对于干容重大、承载力高的土体对夯击外应力存在相当大的阻力，在这个过程中如果夯击力效率降低，就会减小加固深度。

　　2夯击能量的确定

　　单击夯能是由夯锤重W和落距h共同决定的，单击夯能等于夯锤锤重W和落距h的乘积。随着落距h的增大，加固效果也会变得越来越好，反之，则加固效果会变得越来越差越差。单位夯击能的大小与两个因素有关，一方面是由整个加固场地的总夯击能量决定的，另一方面是加固面积决定的，单位夯击能与整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)成正比例关系，与加固面积成反比例关系。在确定强夯的单位夯击能的过程中，要综合考虑地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等方面的因素，也可以通过现场试验的方法来确定。

　　2.1总单位面积夯击能。在工程施工中得到了一个普遍规律，那就是对于一般粗粒土每平方米可取1000～3000kJ，而细粒土就不同了，在细粒土中每平方米要取1500～4000kJ。有些土体，本身的含水量就特别高，因此，在这些软弱粘性土中取值时，由于其加固深度大，再加上土体的单击能量大，并且有较大的承载力，取值就会非常大。因此，在施工过程中，要明确分析土体的性质，取到合适的值，从而可以有效地解决其中涉及的问题。如果土体自身达到的极限值很大时，就不可以再增加夯击能，因为伴随着夯击能的增多，会导致施工场地凸起，无法达到加固的效果。因此，在施工过程中，要加大对这一极限值的控制力度，将其控制在一定的范围内，最终达到加固地基的效果。

　　2.2每遍单位面积夯击能。根据饱和土的特征，饱和土需要进行分遍夯击，在每一遍夯击的过程中都存在着一个极限夯击能。梅纳关于饱和土研究得出一个观点，这个观点就是饱和土夯击时土液化、孔隙水压力升高。每遍最佳夯击能是指地基中孔隙水压力达到土的自重应力，并且土已经液化。然而在实际施工中，孔隙水压力值很多情况下都达不到上覆土的自重应力值。

　　在论述饱和土的加固机理过程中所说的强夯时的孔隙水压通常是指强夯挤密孔隙水压，这种结论与地震液化的孔隙水压存在很大的区别，用孔隙水压值来准确判定饱和夯击能是非常困难的，但还是可以判断出夯击时锤底加固区的挤压力大于坑侧土的制约力。如果发现土隆起的情况，就已经不存在加固效果，就也有继续夯击的必要，可将这个夯击能作为饱和夯击能。反之，就必须继续夯击，达到主压实区加深、扩大的状况。试夯时可以采用最后贯入度控制施工，达到控制加固效果。单遍夯击饱和夯击能可通过试夯决定，也可通过工程类比决定。

　　3两遍夯击间隔时间的确定

　　两遍夯击之间存在的时间间隔取决于超静孔隙水压力的消散时间，两遍夯击之间存在的时间间隔有利于土中超静孔隙水压力的消散。土的类别、夯点间距等因素决定了土中超静孔隙水压力的消散速率。砂土地基有较好的渗透性，土中超静孔隙水压力的消散速率只需要几小时，但粘性土地基的渗透性差，土中超静孔隙水压力的消散速率需要数周。夯点间距在孔压消散速率中也起到了很大的作用，夯点间距大，孔压消散快，反之孔压消散慢。当没有实测孔压资料来供我们判断时，间隔时间要根据地基土的渗透性来确定，粘性土地基由于渗透性差，因此它的间隔时间通常要多于3～4周;渗透性好的地基可连续夯击。