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浅析强夯施工法实践中加固深度的问题

2019-07-15

强夯法亦称为动力固结法, 自 1969 年问世以来经 历了 30 年的发展,引入我国也有 20 年的历史 ,其间经 历了成功、失败诸多事例 ,到目前为止可以认为它是一 种技术上比较成熟、经济而实用的地基加固处理方法 。 文中从强夯实践中最为关注的问题之一 , 强夯加固土 体深度的估算入手, 结合前人强夯施工实践的成果, 提 出强夯设计施工中加固深度的评估公式以为设计施工 和研究借鉴。 2 加固深度研究现状和问题 土体的加固影响深度是任何一种地基处理方法重 点考虑的问题之一。在强夯法中, 加固或影响深度不仅是上部结构基础设计的主要依据, 更是对强夯夯击 能量的确定 、夯点布设、加固的均匀性等几乎起着直接 决定的作用 。因此 ,自梅纳强夯加固深度公式问世以 来,关于这一方面的研究便一直未间断 ,亦取得了一定 的成绩,概括起来有以下三个方面 。

梅纳公式存在的主要问题及修正 梅纳最早提出的加固影响深度经验公式为 H = Wh式中 H 为加固影响深度(m);W 为夯锤重(t);h 为 夯锤下落的高度(m)。 梅纳公式存在的问题很多 ,明显的是公式左右 两侧量纲不统一, 只能作为经验公式来看待。 第二 ,加固影响深度的提法过于广泛,没有严格的 定义,加固应该是地表以下一定深度土体在经强夯加 固之后, 土体的各种强度指标均在原来基础上有所提 高 ,对工程而言, 还必须满足设计要求的强度指标, 否 则谈不上加固 。只有加固了的土体深度才可理解为加 固深度, 而影响深度 , 概念较为广泛 ,土体的强度指标 亦可提高 ,也可降低,只要土体的特征有所变化均可理 解为受其影响。 第三 ,公式(1)只考虑了能量因素, 而对因施加能 量而加固的对象———土体则未作任何考虑, 很明显 ,施加同一能量给不同的材料体, 其结果是可想而知的。 能量和土体作为矛盾的双方缺一不可。作为强夯加固 离开了能量和土体(特别是土体所表现的物理的、化学 的 、矿物学的特征)任何一方, 则建立的任何公式均是 不完善的。 第四 ,公式(1)考虑的是总的单击夯能或总动压 力 ,而对因夯锤触地面积的不同而引起冲击力在加固 体中的差异未作考虑。 研究者们围绕公式(1)存在的种种问题进行了不 同的修正后 ,给出了以下公式:H =α√Wh 式中 α为修正系数, 它与锤的形状 、加固土体的特征有关。但对于具体情况 ,均是按照强夯施工之后测得的实际加固深度 H′和用公式(1)计算出的 H 进行比较。即:α=H′/H (3) Gambin [ 1] 认 为 α值 在 0 .5 ~ 1 .0 范围 之内。建议 α=0 .5 , 即实际加固深度只能达到公式(1)计算加固深度的一半。Fang 和 Ellis [ 3] 认为 α= (S r , δ, r) (4) 式中 Sr 为土的饱和度 ;δ为夯坑深度 ;r 为夯坑半 径。 公式(4)首次考虑了土体含水量状况和因强夯夯 击土体表现出的一些宏观特征 , 如夯锤入土深度 δ和 由夯锤底面积决定的夯坑半径r 。α在 0 .5 ~ 0 .8 之间, 但对于黄土则 α在0.34 ~ 0.5 之间 。地基处理手册将湿陷性黄土地基强夯加固深度进行罗列, 得到 22 个实测数据(表 1),计算出 α在 0 .4 ~ 0 .66 之 间。试验得出饱和粘土 α= 0 .45 ~ 0 .5 , 饱和砂土 α=0 .5 ~ 0 .6 ,填土α=0.6 ~ 0.8。

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