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【摘 要】强夯作为一种重要的地基处理技术，在处理速度和效果上均体现出明显的优点。若要保证地基处理的质量，需要对施工参数进行合理设计，本文从实际出发，对强夯施工参数的确定原则和方法进行了探讨。
【关键词】强夯施工参数地基处理
一、夯锤与落距
对于待加固的地基，当确定要达到的土性指标以后，就可以大致确定所需的单击能，从而选定起重设备。选择锤重与落距应使它们有一个适当的比例，从国内外的工程实例看，使用落距大一些的居多。从起重机械的性能来说，当起重量由小增大时，扒杆逐渐高伸，落距也越大，充分利用起重机具的能力，经济效果自然也越好，尤其当采用“龙门支架”等改进措施时，落距增大的数值也要比锤重大。对于专用的起重架，起重量由卷扬机起重能力而定，而起重高度取决于机架的稳定，其稳定则容易解决。因而为了加大单击能量，应从增加落距入手。
锤底面积对加固效果有直接的影响，对同样的锤重，当锤底面积较小时，夯锤着地压力过大，会形成很深的夯坑，尤其是对饱和细颗粒土。这样既增加了继续起锤的阻力，又不能提高夯击的效果，因此锤底面积宜按土的性质确定。对砂性土锤底面积取2～4m2为宜，对细颗粒土取3～6m2为宜。
二、夯击能设计
1、单击夯击能
决定单击夯击能的指标是地基加固深度，一般情况下，加固深度越深，需要的单击夯击能越高。
2、单位夯击能
单位夯击能有别于单击夯击能，其概念是指施工场地内单位面积所承担的夯击能大小。不同的土质条件所需的单位夯击能也有明显的区别，一般情况下细颗粒土比粗颗粒土所需的单位夯击能要高，这是由土颗粒自身的压实能力所决定的。除此之外，上部结构的荷载、结构施加方式以及地基的有效加固深度等设计指标也是确定夯击能所必须考虑的。根据过往的工程实践经验，单位夯击能的取值一般情况下对于粗颗粒土为1000～3000kN?m/m2，对于细颗粒土为1500～4000kN?m/m2。
3、最佳夯击能
所谓最佳夯击能是指能使地基中由于强夯所产生的孔隙水压力与自重压力相互平衡时的夯击能。确定最佳夯击能需根据土质情况区别对待，比如粘性土这样的细颗粒土，土颗粒之间孔隙较小，当强夯作用于地基时产生的孔隙水压力消散速度比较慢，多遍夯击时，孔隙水压力无法及时消散而相互叠加，因而确定最佳夯击能需将多遍夯击产生的孔隙水压力进行叠加从而确定此类土的最佳夯击能；而对于砂土之类的粗颗粒土，由于土颗粒孔隙较大，孔隙水压力消散速度也较快，不会出现如粘性土中孔隙水压力叠加的状况，因此可以通过绘制夯击能作用下的孔隙水压力增长曲线，可取孔隙水压力趋于稳定时的夯击能作为此类土的最佳夯击能。
三、夯点设计
夯点的设计包括两个方面，一是夯点的平面布置形式，二是夯点之间的距离。
1、夯点布置方式
夯点的布置与上部结构的类型、基础的分布、地基承载力以及地基土的有效加固深度密切相关。如上部结构的基础分布面积较大，可选择等边三角形或正方形的形式布置夯点。对于墙承重结构下设条形基础或十字交叉基础的，可按承重墙的位置布置夯点，框架结构下设独立基础的，可按柱网或独立基础来布置夯点。此外，因地基土在承受上部荷载时会产生应力扩散，对于条形基础或独立基础下的地基处理范围应加大，一般情况下需外扩3米以上，当地基土存在液化可能时，也需相应的增加地基处理范围，以消除局部液化对上部结构产生的危害。
2、夯点间距
影响夯点之间距离的因素主要包括地基土自身的性质和上部结构荷载对地基土的承载力及沉降量要求。对于地基土自身方面，细颗粒土由于孔隙水压力消散速度较慢、颗粒之间结构致密等原因，夯点间距不能过小，如间距过小会造成地基土孔隙压力无法消散造成地基土出现隆起量过大或橡皮土现象。此外，当地基土的有效加固深度较深时，夯点间距设计也需注意，尤其是第一遍夯擊时夯点间距应加大一些，主要是为了避免首次夯击时在地基表层形成坚固的硬壳层会影响夯击能在土体内的继续传递。夯点之间的土体由于冲击荷载的应力扩散作用，也会随之加固，当然范围比较下，而且随着距离夯点越远这种加固作用越小。所以预估夯击点间距超过一定的极限尺寸时，土的夯实程度是很小的，甚至可以忽略不计。
为了得到合适的夯击间距，建议采用以单点夯击预测夯击点周围土体改善侧向扩散的方法，然后，应用夯击点周围土体改善的侧向扩散的范围来确定强夯压实过程中夯击间距的影响。
四、夯击次数
夯击次数是指在某一遍夯击过程中对同一夯点连续夯击的次数，是对同一位置地基土连续夯击能的施加。夯击次数的确定需考虑土体的颗粒组成、孔隙、渗透性以及有效加固深度，对于粗颗粒土比如碎石土、杂填土、砂土以及饱和度较低的湿陷性黄土，一般情况下夯点周围的隆起量较小，可相应的增加夯击次数，这样可增加地基的单位夯击能从而减少夯击遍数。但是，细颗粒土尤其是饱和粘土地基，由于自身的渗透性差，夯击能产生的孔隙水压力消散速度慢，如连续夯击往往会造成土体隆起量较大或造成橡皮土，这样不仅造成夯击能的浪费甚至或破坏地基。
工程实践中通常采用有效夯实系数来判断夯击次数，有效夯实系数是指夯击能作用下的地基土的夯实效率，该系数越高，夯击的效果越好，反之越差。实践证明砂性土的有效夯实系数很高，可以采用增加夯击次数的方法来提高夯击效率，但对于粘性土，夯实系数并不高。根据某工程对沈阳粘土的测试，夯击次数超过7次后，有效夯击系数基本保持不变。
除控制夯击次数之外，判断夯击效果还需考虑夯点最后两次夯击的平均沉降量，一般情况下当最后两击的平均沉降量≯50mm（如单击夯击能较大时≯100mm）时，说明地基的夯实系数已较好，不必再施加夯击。
控制夯击次数总的原则是，要以较少的夯击次数产生较大的孔隙水压力和较小的剪切变变形。室内试验表明，孔隙水压力的增长速率与残余变形增长速率是相互对应的，当夯击次数大于某一值时孔压增长已经十分缓慢而残余变形却有不休止的趋势，这是由于孔压升高、有效应力降低、土体强度有一定衰减的缘故。现场施工实践表明，当夯击次数超过一定值时，土体不但不能压密，反而产生过大的侧向挤出，同时孔隙水压力增量变小。由每击夯沉量的变化也可以看出，当超过这一值时，夯沉量增量不但没有减小反而变大。作为初遍夯击，夯击击数可能较少，填土较薄时，可取N=1，对于较厚填土可取N=2～3击，以后各遍逐渐增加次数。
五、夯击遍数及间隔时间设计
夯击遍数是指整个场地连续夯击的重复次数，间隔时间是指两遍夯击之间的间歇时间。一般情况下，在某一遍夯击后需重新平整场地并间隔一定时间后再进行下一遍夯击。夯击遍数的确定与间隔时间的确定可同时进行，主要考虑土体的渗透性即土体的排水能力。粗颗粒土孔隙大、孔隙水消散快，不仅两遍夯击的间隔时间较短，也可以相应的减少夯击遍数，从而缩短工期；而细颗粒土孔隙水压力消散较慢，两遍夯击的间隔时间主要依据测量的孔隙水压力是否达到下次夯击的要求。
结论
强夯作为一种快速处理大面积地基的技术，施工参数的确定非常重要，应综合考虑土体自身性质及荷载、结构类型等外部因素，在理论设计的基础上选择相应的试验场地进行试夯，全面考虑从而达到理想的地基处理效果。
【关键词】强夯施工参数地基处理
一、夯锤与落距
对于待加固的地基，当确定要达到的土性指标以后，就可以大致确定所需的单击能，从而选定起重设备。选择锤重与落距应使它们有一个适当的比例，从国内外的工程实例看，使用落距大一些的居多。从起重机械的性能来说，当起重量由小增大时，扒杆逐渐高伸，落距也越大，充分利用起重机具的能力，经济效果自然也越好，尤其当采用“龙门支架”等改进措施时，落距增大的数值也要比锤重大。对于专用的起重架，起重量由卷扬机起重能力而定，而起重高度取决于机架的稳定，其稳定则容易解决。因而为了加大单击能量，应从增加落距入手。
锤底面积对加固效果有直接的影响，对同样的锤重，当锤底面积较小时，夯锤着地压力过大，会形成很深的夯坑，尤其是对饱和细颗粒土。这样既增加了继续起锤的阻力，又不能提高夯击的效果，因此锤底面积宜按土的性质确定。对砂性土锤底面积取2～4m2为宜，对细颗粒土取3～6m2为宜。
二、夯击能设计
1、单击夯击能
决定单击夯击能的指标是地基加固深度，一般情况下，加固深度越深，需要的单击夯击能越高。
2、单位夯击能
单位夯击能有别于单击夯击能，其概念是指施工场地内单位面积所承担的夯击能大小。不同的土质条件所需的单位夯击能也有明显的区别，一般情况下细颗粒土比粗颗粒土所需的单位夯击能要高，这是由土颗粒自身的压实能力所决定的。除此之外，上部结构的荷载、结构施加方式以及地基的有效加固深度等设计指标也是确定夯击能所必须考虑的。根据过往的工程实践经验，单位夯击能的取值一般情况下对于粗颗粒土为1000～3000kN?m/m2，对于细颗粒土为1500～4000kN?m/m2。
3、最佳夯击能
所谓最佳夯击能是指能使地基中由于强夯所产生的孔隙水压力与自重压力相互平衡时的夯击能。确定最佳夯击能需根据土质情况区别对待，比如粘性土这样的细颗粒土，土颗粒之间孔隙较小，当强夯作用于地基时产生的孔隙水压力消散速度比较慢，多遍夯击时，孔隙水压力无法及时消散而相互叠加，因而确定最佳夯击能需将多遍夯击产生的孔隙水压力进行叠加从而确定此类土的最佳夯击能；而对于砂土之类的粗颗粒土，由于土颗粒孔隙较大，孔隙水压力消散速度也较快，不会出现如粘性土中孔隙水压力叠加的状况，因此可以通过绘制夯击能作用下的孔隙水压力增长曲线，可取孔隙水压力趋于稳定时的夯击能作为此类土的最佳夯击能。
三、夯点设计
夯点的设计包括两个方面，一是夯点的平面布置形式，二是夯点之间的距离。
1、夯点布置方式
夯点的布置与上部结构的类型、基础的分布、地基承载力以及地基土的有效加固深度密切相关。如上部结构的基础分布面积较大，可选择等边三角形或正方形的形式布置夯点。对于墙承重结构下设条形基础或十字交叉基础的，可按承重墙的位置布置夯点，框架结构下设独立基础的，可按柱网或独立基础来布置夯点。此外，因地基土在承受上部荷载时会产生应力扩散，对于条形基础或独立基础下的地基处理范围应加大，一般情况下需外扩3米以上，当地基土存在液化可能时，也需相应的增加地基处理范围，以消除局部液化对上部结构产生的危害。
2、夯点间距
影响夯点之间距离的因素主要包括地基土自身的性质和上部结构荷载对地基土的承载力及沉降量要求。对于地基土自身方面，细颗粒土由于孔隙水压力消散速度较慢、颗粒之间结构致密等原因，夯点间距不能过小，如间距过小会造成地基土孔隙压力无法消散造成地基土出现隆起量过大或橡皮土现象。此外，当地基土的有效加固深度较深时，夯点间距设计也需注意，尤其是第一遍夯擊时夯点间距应加大一些，主要是为了避免首次夯击时在地基表层形成坚固的硬壳层会影响夯击能在土体内的继续传递。夯点之间的土体由于冲击荷载的应力扩散作用，也会随之加固，当然范围比较下，而且随着距离夯点越远这种加固作用越小。所以预估夯击点间距超过一定的极限尺寸时，土的夯实程度是很小的，甚至可以忽略不计。
为了得到合适的夯击间距，建议采用以单点夯击预测夯击点周围土体改善侧向扩散的方法，然后，应用夯击点周围土体改善的侧向扩散的范围来确定强夯压实过程中夯击间距的影响。
四、夯击次数
夯击次数是指在某一遍夯击过程中对同一夯点连续夯击的次数，是对同一位置地基土连续夯击能的施加。夯击次数的确定需考虑土体的颗粒组成、孔隙、渗透性以及有效加固深度，对于粗颗粒土比如碎石土、杂填土、砂土以及饱和度较低的湿陷性黄土，一般情况下夯点周围的隆起量较小，可相应的增加夯击次数，这样可增加地基的单位夯击能从而减少夯击遍数。但是，细颗粒土尤其是饱和粘土地基，由于自身的渗透性差，夯击能产生的孔隙水压力消散速度慢，如连续夯击往往会造成土体隆起量较大或造成橡皮土，这样不仅造成夯击能的浪费甚至或破坏地基。
工程实践中通常采用有效夯实系数来判断夯击次数，有效夯实系数是指夯击能作用下的地基土的夯实效率，该系数越高，夯击的效果越好，反之越差。实践证明砂性土的有效夯实系数很高，可以采用增加夯击次数的方法来提高夯击效率，但对于粘性土，夯实系数并不高。根据某工程对沈阳粘土的测试，夯击次数超过7次后，有效夯击系数基本保持不变。
除控制夯击次数之外，判断夯击效果还需考虑夯点最后两次夯击的平均沉降量，一般情况下当最后两击的平均沉降量≯50mm（如单击夯击能较大时≯100mm）时，说明地基的夯实系数已较好，不必再施加夯击。
控制夯击次数总的原则是，要以较少的夯击次数产生较大的孔隙水压力和较小的剪切变变形。室内试验表明，孔隙水压力的增长速率与残余变形增长速率是相互对应的，当夯击次数大于某一值时孔压增长已经十分缓慢而残余变形却有不休止的趋势，这是由于孔压升高、有效应力降低、土体强度有一定衰减的缘故。现场施工实践表明，当夯击次数超过一定值时，土体不但不能压密，反而产生过大的侧向挤出，同时孔隙水压力增量变小。由每击夯沉量的变化也可以看出，当超过这一值时，夯沉量增量不但没有减小反而变大。作为初遍夯击，夯击击数可能较少，填土较薄时，可取N=1，对于较厚填土可取N=2～3击，以后各遍逐渐增加次数。
五、夯击遍数及间隔时间设计
夯击遍数是指整个场地连续夯击的重复次数，间隔时间是指两遍夯击之间的间歇时间。一般情况下，在某一遍夯击后需重新平整场地并间隔一定时间后再进行下一遍夯击。夯击遍数的确定与间隔时间的确定可同时进行，主要考虑土体的渗透性即土体的排水能力。粗颗粒土孔隙大、孔隙水消散快，不仅两遍夯击的间隔时间较短，也可以相应的减少夯击遍数，从而缩短工期；而细颗粒土孔隙水压力消散较慢，两遍夯击的间隔时间主要依据测量的孔隙水压力是否达到下次夯击的要求。
结论
强夯作为一种快速处理大面积地基的技术，施工参数的确定非常重要，应综合考虑土体自身性质及荷载、结构类型等外部因素，在理论设计的基础上选择相应的试验场地进行试夯，全面考虑从而达到理想的地基处理效果。