重錘夯實法是指利用重錘從高空自由下落時產生的衝擊能，使地面下一定深度內土層達到密實狀態的地基處理方法。有效夯實深度取決於錘重、錘底直徑、落距和土類。重錘夯實法可以提高地基承載力、消除濕陷性地基的濕陷現象。
重錘夯實法可分為表層夯實法和強力夯實法。
基本介紹
- 中文名：重錘夯實法
- 外文名：heavy tamping method
- 學科：土木工程
- 創始時間：上世紀40年代
- 分類：表層夯實、強力夯實法
- 質量控制：成品保護、驗收、檢驗等
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發展歷史
重錘夯實法於上世紀40年代首創於蘇聯，用於處理厚度較小的濕陷性黃土地基。中國於50年代引進這項技術，主要在西北和華北地區用於處理淺層濕陷性黃土和雜填土地基。強力夯實法在本世紀60年代由法國麥納德技術公司首創，由於方法簡單、經濟、施工快，所以很快就傳播到世界各國，在幾十個國家近千項工程中得到套用。中國於70年代末開始進行強力夯實法試驗研究，並在數百項工程上正式使用成功，均取得良好的技術經濟效果。
原理
由起重機將特製的夯錘提升到一定高度後，自由下落;重複夯擊基床表面，使基床受到壓密加固，消除或減少其壓縮沉降。
強夯法是套用功能轉換的原理達到加固地基的目的。具體地說，它是利用起重設備將幾十噸(一般8—40t)重錘，從幾十米(一般6—40m)高處自由落下，給土以強烈的衝擊和振動。地基土在強大的衝擊能的作用下，土體強制壓縮或振密；土體局部液化，夯點周圍產生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水逸出，經時效壓密，使土體重新固結，從而提高了土的承載力，降低其壓縮性。
強夯法是利用強大的夯擊能給地基一衝擊力，並在地基中產生衝擊波，在衝擊力作用下，夯錘對上部土體進行沖切，士體結構破壞，形成夯坑，並對周圍士進行動力擠壓。
分類
表層夯實法
又稱重錘表面夯實法。錘重一般為20～40kN，落距3～5m。錘重與錘底面積的關係應符合錘底面上的靜壓力為15～20kPa的要求。適用於夯實厚度小於3m、地下水位以上0．8m左右的稍濕雜填土、粘性土、砂性土、濕陷性黃土地基。由於錘體較輕、錘底直徑和落距較小，產生的衝擊能也較小，故有效夯實深度不大，一般為錘底直徑的一倍左右。
1、夯實機具
主要有起重機和夯錘。起重機使用帶有摩擦式捲筒的起重機或其他起重設備將錘吊起。錘的形狀為截頭圓錐體，使用鋼筋混凝土製作，其底部為鋼板，錘體內充填廢鐵以使重心降低。
2、夯實寬度
基坑夯實寬度應大於基礎底面尺寸。基坑每邊應比設計寬度加寬不小於0．3m進行夯實。 預留土層厚度 夯實前，基坑底面標高應高出設計標高(預留夯實土層)。預留夯實土層厚度等於試夯時的總下沉量加5～10cm。
3、最佳含水量
夯實應在最佳含水量條件下進行，最佳含水量由室內擊實試驗求得。當土的天然含水量小於最佳含水量的2%以上時，應向基坑加水至最佳含水量，基坑浸水一晝夜後方可夯實。當土石含水量過大時，可在其上鋪設順水材料如乾土、生石灰、碎磚等或換土。
4、夯實標準
通過試夯確定夯擊遍數。當最後兩遍的平均夯沉量不超過以下數值時停夯：粘性土和濕陷性黃土1．0～2．0cm；砂性土0．5～1．0cm。分層夯實填土時，每層虛鋪土厚度應通過試夯確定，一般相當於錘底直徑。
5、夯實順序
在條形基坑和大面積基坑內夯擊時，按一夯挨一夯順序進行。在獨立柱基基坑內夯實時，一般採用先周邊後中間或先外后里的順序進行。
強力夯實法
當錘重為80～300kN，落距為6～25m，單次夯擊能量大於800kN·m，用於處理雜填土、碎石土、砂性土和稍濕的粘性土時稱為“強力夯實法”，簡稱“強夯法”；用於處理飽和粘性土時稱為“動力固結法”。強力夯實法可大幅度提高地基強度，降低地基可壓縮性，改善地基抵抗振動液化的能力和消除濕陷性地基的濕陷現象。由於錘重和落距較大，產生的衝擊能也較大，故有效夯實深度亦大，最大已達10餘米。
1、夯擊參數
包括單點夯擊能和最佳夯擊能。
(1)單點夯擊能。等於錘重×落距。按公式H=α(Qh/10)1/2計算。式中H為夯擊土層厚度，m；Q為錘重，kN；h為落距，m；α為修正係數，一般取0．5～0．6。
(2)最佳夯擊能。在夯擊能作用下，地基中出現的孔隙水壓力達到土的自重壓力時為最佳夯擊能。最佳夯擊能的確定，對於粘性土，根據孔隙水壓力的疊加值確定；對於砂性土，根據最大孔隙水壓力增量與夯擊能的關係曲線確定(孔隙水壓力增量隨夯擊能增加而逐漸趨於定值時)。
2、夯實機具
主要包括夯錘、起重機和脫鉤裝置。
(1)夯錘。錘重根據處理土層的厚度、錘底面積和落距確定。夯錘可用鑄鋼製成，也可用鋼殼內填混凝土作成，形狀為方形或圓形，底面尺寸根據土類確定：砂性土和碎石土採用2～4m2；粘性土採用3～4m2。
(2)起重機。使用履帶式的。國外製作出專用的三角架和輪胎式強夯機，可吊400kN夯錘，落距可達40m。當錘重不超過起重機的卷揚機起吊能力時，夯擊工藝可採用單纜錘擊法。
(3)脫鉤裝置。當錘重超過起重機的卷揚機起吊能力時，不能採用單纜錘擊法施工，這時可利用滑輪組和藉助脫鉤裝置來起落夯錘。將夯錘掛在脫鉤裝置上，起重機將夯錘吊到規定高度，利用脫鉤器使夯錘自由下落。
3、夯擊施工
主要包括夯擊範圍、夯點布置、夯擊遍數和間歇時間。
(1)夯擊範圍。一般略大於建築物的範圍，通常寬出尺寸為(0．5～1．0)H(H為所需夯實土層的厚度)。
(2)夯點布置。夯點之間必須保持一定距離。飽和軟粘土必須多遍夯擊，前幾遍是間隔夯，最後一遍是低能量滿夯，其落距為2～4m。
(3)夯擊遍數。一般為1～8遍。粗顆粒土夯擊遍數可少些，細顆粒土夯擊遍數可多些。國內常用2～3遍。
(4)間歇時間。強夯飽和粘性土時必須等待孔隙水壓力消散後，方可進行下一遍夯擊作業。由於飽和粘性土中孔隙水壓力消散需要時間比較長，故間歇時間不能小於4周。
(5)夯擊效果檢驗。可採用旁壓試驗、靜力觸探、標準貫入試驗等原位測試方法檢驗夯實效果。
施工條件
1、應備有工程地質勘察報告、重錘夯實場地平面圖及設計對重錘夯實的效果要求等技術資料。
2、場地已進行平整，表面鬆土已進行預壓實，基坑周邊已作好排水設施。
3、夯實場地所有障礙物及地下管線已全部清除。
4、場地已進行試夯，確定有關技術參數，如夯錘重、底面直徑及落距、最後下沉量及相應的夯擊遍數和總下沉量以及夯實順序、夯點布置等。並對夯實地基進行了夯前原位測試。
5、已做好測量控制，設定軸線樁、水準基點樁，並放出每個夯點的位置，撒灰線或釘木樁。
施工工藝
1、工藝流程
測放夯點→點夯→測貫入度→推平夯坑→滿夯→測場地標高
2、操作工藝
（1）夯實前，坑、槽底面的標高應高出設計標高，預留土層的厚度可為試夯時的總下沉量再加50～100mm；基槽、坑的坡度應適當放緩。
（2）夯實時地基土的含水量應控制在最優含水量±2%範圍以內，如表層含水量過大，可採取撒乾土、碎磚、生石灰粉或換土等措施；如土含水量過低，應適當灑水；加水後待全部滲入土中，一晝夜後方可夯打。
（3）夯擊工作應按起重機的位置分段(或片)進行，每段(片)範圍以起重機臂作用半徑為準，夯擊時每完成一段(片)，再轉入進行下一段(片)。
（4）大面積基坑或條形基槽內夯實時，應一夯挨一夯順序進行，即第一遍按一夯挨一夯進行，在一次循環中同一夯位應連夯兩下，下一循環的夯位，應與前一循環錯開1/2錘底直徑的搭接，如此反覆進行，在夯打最後一循環時，可以採用一夯壓半夯的打法。在獨立柱基夯打時，可採用先周邊後中間或先外后里的跳打法。
（5）夯實最終下沉量系指最後兩擊的平均每擊土面的夯沉量，對砂類土取5～lmm；對粘性土及濕陷性黃土取10～20mm。落距一般為4～6m，夯擊遍數應按試夯確定的最少遍數增加兩遍,一般為8-12遍。
（6）基底標高不同時，應先全部按基礎淺的標高挖掘，並將基礎部分夯實後，再將深基礎部分加深並夯實。不宜一次挖成階梯形，以免夯打時在高低相交處發生塌坍。夯打作到落距正確，落錘平穩，夯位準確，基坑的夯實寬度應比基坑每邊寬0.2～0.3m。基槽底面邊角不易夯實部位應適當增大夯實寬度。
（7）重錘夯實在10～15m以外對建築物振動影響較小，可不採取防護措施，在10～15m以內，應挖防振溝等作隔振處理。
（8）冬期施工應保持地基在不凍的狀態下進行夯擊，逐段開挖，逐段夯打，互相緊密銜接。開挖時，適當增加預留土層厚度，臨夯實前挖除。如基坑挖好後，不能立即夯實，應在表面覆蓋草墊或鬆土保溫；如已凍結，應採取地表加熱解凍措施。應隨時消除積雪，避免其融化後滲入地基。
（9）如夯坑過深（超過預留厚度，並至基底標高以下），應停止夯擊，在坑內回填素土或砂礫石後再施夯。
（10）夯實結束後，應及時將夯松的表層浮土清除或將浮土在接近最優含水量狀態下重新用lm的落距夯實至設計標高。
質量控制
質量問題
1、重錘夯實如經測試，密實度達不到要求，應適當提高夯錘落距，增加夯擊遍數，並重新規定最後下沉量，必要時增加錘重。
2、重錘夯實如總下沉量不超過50mm，該地基即可視為密實的，可不需要進行重錘夯實。
成品保護
1、做好場地周邊排水設施，防止已重錘夯實場地被水淹泡。
2、重錘夯實完畢立即進行下道工序施工，如有問題，應預留200～300mm厚土層，施工基礎時再挖除，防止擾動。
質量驗收標準
1、主控項目
（1）地基強度 ：符合設計要求。
檢驗方法：按設計要求。
檢驗數量：質量檢驗的數量，應根據場地的複雜程度和建築物的重要性確定，對於簡單場地上的一般建築物，每個建築地基的檢驗點不應少於3處；對於複雜場地或重要建築地基應增加檢驗點數。
（2）地基承載力 ：符合設計要求。
檢驗方法：按設計要求。
檢驗數量：質量檢驗的數量，應根據場地的複雜程度和建築物的重要性確定，對於簡單場地上的一般建築物，每個建築地基的檢驗點不應少於3處；對於複雜場地或重要建築地基應增加檢驗點數。
2、一般項目
（1）夯錘落距：允許偏差±300mm 。
檢驗方法：鋼絲繩設標誌，開工前尺量檢查，施工中檢查 標誌，控制要求±300mm。
檢驗數量：開工前檢查一次（自動脫鉤）。
（2）重錘：允許偏差±100kg。
檢驗方法：稱重。
檢驗數量：一次，開工前稱重。
（3）夯擊遍數及順序，符合設計要求。
檢驗方法：計數法，檢查施工記錄，觀察檢查。
檢驗數量：抽檢：簡單場地不少於3處；
（4）夯點間距：允許偏差±500mm。
檢驗方法：用鋼尺量，測放夯點後進行覆核檢查。
檢驗數量：簡單場地不少於3處，
（5）夯擊範圍（超出基礎範圍的距離）符合設計要求
檢驗方法：用鋼尺量，夯點布點後進行覆核檢查，邊緣夯 擊後檢查邊緣超出範圍
檢驗數量：檢查四邊
（6）前後兩遍間歇時間：符合設計要求
檢驗方法：檢查重錘夯擊記錄
檢驗數量：第二遍夯擊前檢查。
質量檢驗
1、檢查施工過程中的各項測試數據和施工記錄，不符合設計要求時應補夯或採取其它有效措施。
2、施工結束後應間隔一定時間方能對地基質量進行檢驗。對於碎石土和砂土地基，基間隔時間可取1-2周；粉土和粉性土地基可取2-4周。
3、質量檢驗的方法，宜根據土性選用原位測試和室內土工試驗。對於一般工程應採取兩種或兩種以上的方法進行檢驗；對於重要工程應增加檢驗項目，也可做現場大壓板載荷試驗。
4、質量檢驗的數量，應根據場地的複雜程度和建築物的重要性確定，對於簡單場地上的一般建築物，每個建築地基的檢驗點不應少於3處；對於複雜場地或重要建築地基應增加檢驗點數。
安全措施
1、強夯前應對起重設備、所用索具卡環等進行安全檢查，並進行試吊試夯，檢查各部位受力情況，一切正常方可進行重錘夯實。每天開機前，應檢查吊錘機械各部位是否正常及鋼絲繩有無磨損等情況，發現問題應及時處理。
2、對桅桿等重錘夯實機械應經常檢查是否平穩，地面有無下陷，桅桿底部應墊80-100mm木板。
3、吊錘機械停穩，並且對好坑位後，方可進行重錘夯實作業。起吊重錘，吊索要保持垂直；起吊夯錘或掛鈎不得碰沖吊臂，應在適當位置掛廢汽車輪胎加以保護。
4、重錘起吊後，臂桿和重錘下15m內嚴禁站人，且不得在起重臂旋轉半徑範圍內通過。非工作人員應遠離夯點30m以外，現場操作人員應戴安全帽。作業區要設警示標誌。
5、起吊重錘速度不應太快，不能在高空停留過久，嚴禁猛升猛降，以防重錘脫落；停止作業時，不得將夯錘掛在高空。
6、夯擊過程中應隨時檢查坑壁有無坍塌可能，必要時採取防護措施。
7、為減少吊臂在重錘下落時的晃動和反彈，應在起重機的前方用推土機拉纜風繩作地錨。
8、重錘夯實時，應由專人統一指揮，起重機司機應熟悉信號。
9、乾燥天氣進行重錘夯實作業，在夯點附近應灑水降塵，起重機應設防護罩，操作司機應戴防護眼鏡，以防落錘時飛石、土塊擊碎駕駛室玻璃傷人。
10、機械工、電工要持證上崗，非電工不得進行電工作業。
11、機械操作要執行《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2001。
