1．加固原理

  (1)強夯加固非飽和土

如將地基視為彈性半空間體，重錘自由下落夯擊，這是由勢能轉(zhuǎn)化為動能的一個過程。在夯擊地面的瞬間，動能的一部分以聲波形式向四周擴散，一部分由于重錘與土體摩擦而變成熱能，其余大部分動能則使土體產(chǎn)生自由振動，并以壓縮波(縱波)、剪切波(橫波)和瑞雷波(表面波)三種波形在地基內(nèi)傳波。地基一般均為不均勻的、成層狀的，土體中的孔隙為空氣、水或其它液體所充填。在夯擊地面的瞬間，波在成層狀地基中從一個彈性介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)，同時，波能的一部分會反射回第一個介質(zhì)。傳到另一介質(zhì)的波能起到了強夯加固的作用，反射回來的波能則使地表土層變松。這也是強夯中局部地表隆起的原因，因此需要進行滿拍。

強夯加固多孔隙、粗顆粒含量高、非飽和地基是基于動力壓密理論，沖擊型動力荷載在瞬間使土體中孔隙體積縮小，土體密實，承載力提高。非飽和土夯實變形主要是由于土顆粒相對位移重新排列而引起，亦是土中孔隙中氣相(空氣)被排出的過程，經(jīng)強夯處理后，土體達到最密實狀態(tài)，孔隙體積可減少60％。

(2)強夯加固飽和土

強夯加固飽和土原理相對較為復(fù)雜。飽和土由三相組成：固相、液相、氣相。強夯過程中，首先其動力應(yīng)加速飽和土的排水，使液相的比例減小。在強夯過程中，土體有效應(yīng)力的變化十分顯著，且主要為垂直應(yīng)力的變化。由于垂直向總應(yīng)力保持不變，超孔隙水壓力逐漸增長且不能迅速消散，則有效力應(yīng)減小，因此，在強夯飽和土地基中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。水平拉應(yīng)力使土體產(chǎn)生一系列的豎向裂縫，使孔隙水從裂縫中排出，從而加速土體的固結(jié)。飽和細顆粒土體經(jīng)強夯后，在夯坑周圍會出現(xiàn)徑向或環(huán)向裂縫，孔隙水從這些裂縫中冒出。北京乙烯工程采用強夯法消除砂土、粉土液化，由于局部粉土細顆粒含量較高，且地下水位較淺，在強夯中就出現(xiàn)了短時間液化現(xiàn)象，地表出現(xiàn)許多裂縫，孔隙水從裂縫逸出，約2—3天后消失，經(jīng)檢測評價，該局部地基消除液化，且承載力從原來的約100kPa提高到170kPa。

強夯使土中氣體釋放，飽和土中含有約1％~4％的封閉氣體，強夯時產(chǎn)生沖擊能，部分沖擊能由于錘與土體摩擦及土顆粒在移動過程中的摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能，熱能傳入飽和土中使封閉泡移動，加速可溶性氣體從水中釋放并逐漸從地表逸出。

強夯使飽和土壓縮變形，在強夯能量作用下，氣體體積首先被壓縮，孔隙水排出，超孔隙水壓力減少，在強夯瞬間，會發(fā)生有效的壓縮沉降。當夯擊反復(fù)進行時，土顆粒相互靠攏，土顆粒表面的薄膜水受到擠壓，使其部分薄膜水由物理－化學吸附作用使土顆粒相互聯(lián)系，由此產(chǎn)生多余的水變?yōu)樽杂伤飨蛲令w粒之間，形成－定孔隙水量后從地表逸出，由于薄膜水的減薄，土顆粒發(fā)生相對位移，進一步擠密，由紊亂狀態(tài)進入穩(wěn)定狀態(tài)，孔隙大小亦達到比較均勻狀態(tài)，起孔隙水壓力消散，土體重新穩(wěn)定，承載力提高。

飽和軟土觸變恢復(fù)，飽和細顆粒土在強夯沖擊波的作用下，土中原來相對平衡狀態(tài)的顆粒、陽離子、定向水分子受到破壞，水分子的定向排列被打亂，顆粒結(jié)構(gòu)從原先的絮凝結(jié)構(gòu)變成一定程度的分散結(jié)構(gòu)，粒間聯(lián)系削弱，強度降低，經(jīng)過強夯后一段時間的休置期后，土骨架中細小顆粒一膠體顆粒的水分子膜重新逐漸聯(lián)結(jié)，恢復(fù)其原有的稠度和結(jié)構(gòu)，與自由水又粘接在一起，形成一種新的空間結(jié)構(gòu)，于是土體又恢復(fù)并達到新的更高強度，這一過程即為飽和軟土的觸度恢復(fù)特性。有學者試驗統(tǒng)計，飽和細顆土夯后6個月的平均抗剪切承載力增加20％～30％，變形模量可提高30％～60％。需要說明的是，觸變恢復(fù)期細顆粒飽和土對振動極為敏感，因此，其后續(xù)施TT藝和檢測評價方法均應(yīng)避免振動。

2．強夯法加固地基的應(yīng)用

(1)強夯法加固砂土液化地基

本書所介紹的工程實錄中有3項為強夯法加固砂土地基液化技術(shù)，其中北京乙烯工程處理面積達23萬m2，中原油田黃河水源凈化廠工程處理面積為13.2萬m2，中紡總公司廊坊生產(chǎn)基地處理面積為2.3萬m2。

華北地區(qū)砂土液化問題一直是巖土工程中地基處理的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)做法多采用擠密碎石樁工藝，處理費用很大，周期很長，一般砂土液化厚度為地表以下7～9m，液化如若不消除，直接采用樁基，在地震液化狀態(tài)，整個樁長φ7～9m不能提供摩阻力，亦即有7～9m樁長是白白打人地下，其浪費是驚人的。如果采用擠密碎石樁復(fù)合地基工藝，可基本消除液化，但基底地基承載力并不高，對于高重設(shè)備和承載力要求較高的建(構(gòu))筑物，還不得不再打入一定量的灌注樁，這樣兩項工藝相加，費用過高，周期過長。如能采用強夯工藝取代擠密碎石樁復(fù)合地基工藝其消除液化功能與擠密碎石樁相當甚至更高，基底處地基承載力基本上可以滿足一般設(shè)計要求，對于特別重要的建(構(gòu))筑物當不得不打人一定量的灌注樁時，其7～9m長度范圍內(nèi)的摩阻力在地震時可以充分發(fā)揮，因此工程樁數(shù)量和樁長均可大大減小，而強夯工藝本身比擠密碎石樁等工藝造價大幅度下降，以北京乙烯工程為例，每平方米處理費用強夯／擠密≈1／5。如果以提高承載力來比，每提高10kPa承載力，強夯/擠密≈1／8。強夯的施工周期大大縮短。

強夯工藝消除砂土液化在一定深度范圍內(nèi)是有效的、成功的。其效果主要取決于地下水位，當?shù)叵滤贿^高時(一般3m以內(nèi))，強夯時所產(chǎn)生的孔隙水將從地表逸出，甚至出現(xiàn)局部液化，而砂土中若夾雜有粉土夾層時，連續(xù)強夯一是會使施工機具行走困難，二是會使加固效果下降。因此，對于地下水位過高的砂土液化場地可結(jié)合強夯使場地地坪下降綜合考慮在地表鋪設(shè)一定厚度的粗顆粒填土或適當降低地下水兩種預(yù)處理方案。

評價場地液化的重要指標是常年地下水位，因此，對常年地下水位的評價要相當準確。華北地區(qū)地下水位的變化洽洽是應(yīng)當格外注意的事項，如果單用豐水季水位判斷則要求過嚴，如果單用常年水位判斷則可能會出現(xiàn)異常年份偏不安全問題，這是一項有待深入研究的課題。目前，常用計算方法是根據(jù)(建筑抗震設(shè)計規(guī)范)(GBJll--89)的規(guī)定進行驗算。

(2)強夯法加固濕陷性黃土地基

強夯法加固濕陷性黃土地基在國內(nèi)應(yīng)用最早，應(yīng)用實例很多。本實錄中介紹了6項重大工程項目強夯消除黃土濕陷性處理技術(shù)，其中三門峽火力發(fā)電廠處理面積19.3萬m2，是國內(nèi)率先采用8000kN·m高能級強夯工程項目，處理深度達到11.5m。國營七四四廠和首陽山電廠兩項工程處理面積約8～9萬m2，處理深度4～8m。

強夯法消除濕陷性，提高地基承載力和壓縮模量。經(jīng)強夯處理后的黃土地基可作為一般建(構(gòu))筑物，包括車間、廠房、油罐、機械設(shè)備基礎(chǔ)地基，對于有特殊要求的亦可采用部分樁基，但此時由于消除了濕陷性，樁基消除了原有的負摩阻力，增加了側(cè)摩阻力，樁基數(shù)量可以大大減少，施工周期縮短。

黃土經(jīng)強夯處理后，消除濕陷性的評價可根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GBJ25－90)的有關(guān)規(guī)定和計算方法確定。

(3)強夯法加固拋石填海地基

80年代我國在強夯技術(shù)方面取得的突出成果之一就是強夯法加固拋石填海地基。中國建筑科學研究院張永鈞研究員等將強夯技術(shù)應(yīng)用于處理填海地基工程并進行專題研究。由于拋石填海地基塊石較大、級配很差、堆填厚度大、整個場地非常疏松，且不均勻，除了強夯工藝以外的其它工藝都難以保證加固效果，滿足設(shè)計要求，且不經(jīng)濟。經(jīng)強夯處理后的拋石填海地基檢測評價是一關(guān)鍵技術(shù)，尤其是場地均勻性，有效加固深度的評價尤為重要。目前國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的做法是載荷試驗結(jié)合標準貫人試驗，如標貫困難亦有載荷試驗輔以瑞雷波法檢測，但瑞雷波法誤差較大，經(jīng)驗性較強。

本書介紹了6項強夯處理拋石填海地基的工程實錄。其中惠州馬鞭洲原油碼頭工程處理面積達8萬m2，處理深度達24m，采用雙層8000kN·m+8000kN·m能量強夯。惠州威宏倉儲油庫罐區(qū)工程處理面積為1.5萬m2，處理深度12m，亦采用8000kN·m能量強夯。

惠州市大亞灣華德石化有限公司增建原油庫及配套設(shè)施項目16.5萬m2非均勻炸山回填地基，最大填土厚度為11~14m，且填方區(qū)沖積平原地貌淺層的人工填土層、耕植土層、海陸交互相沉積層等軟土層厚度達5.0m以上。強夯能級有3000kN.m、6000kN.m、8000kN.m、10000kN.m。3000kN.m能級強夯的有效加固深度為7.5m，6000kN.m能級強夯的有效加固深度為9.5m，8000kN.m能級強夯的有效加固深度為11m，10000kN.m能級強夯的有效加固深度為15m，比8000kN.m增長了36.4％。

(4)東盛云強夯法加固礫質(zhì)粘性土回填地基

我國部分沿海地區(qū)廣泛分布有殘積土地層，包括礫質(zhì)粘性土和砂質(zhì)粘性土，且多為丘陵地帶，新建場地較多采用回填地基。對于礫質(zhì)粘性土回填地基，場地面積多采用分層碾壓，但加固效果多不理想。本書介紹的茂名30萬t乙烯工程回填地基就是在分層碾壓失敗基礎(chǔ)上探討強夯處理工藝的。對于面積特別大的場地，采用分層碾壓很難保證質(zhì)量，且工期很長，施工困難，費用亦不低。因此，探討采用強夯法取代多層碾壓或其它工藝處理礫質(zhì)粘性土，其直接和間接經(jīng)濟效益將特別顯著。

礫質(zhì)粘性土是指粒徑大于2mm的顆粒含量超過20％的殘積土，具有粘土含量，同時又具有粗顆粒含量。它是由未經(jīng)搬運的花崗巖全風化產(chǎn)生，故又稱花崗巖殘積土，其中大于2mm的粗顆粒被粘粒所包圍，天然狀態(tài)孔隙比較大，液性指數(shù)較小，壓縮性較低，但遇水易崩解，當飽和度較低時常具有某種程度的濕陷性。當?shù)[質(zhì)粘性土被搬運用于回填時，其性質(zhì)改變較大，孔隙比更大，壓縮性增大，濕陷性更明顯，對此采用強夯處理工藝是可行的，亦是合理的。

天然狀態(tài)殘積土的檢測評價在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7—89)中尚未包括，可參照廣東省標準《建筑地基要求設(shè)計規(guī)范》(DBJl5－3－91)進行評價。但對于大面積殘積土回填地基經(jīng)強夯處理后的檢測評價不能簡單照搬上述標準，因為在標準中沒有這方面的資料，可酌情采用現(xiàn)場載荷試驗輔以標貫，建立fK—N63.5曲線進行大面積場地評價。

(5)強夯法加固山區(qū)非均勻回填地基

采用強夯加固山區(qū)非均勻回填地基效果較為理想，特別是隨著8000kN·m高能量強夯工藝的廣泛應(yīng)用，為山區(qū)高填方非均勻回填地基處理提供了既經(jīng)濟又可行的方法，用其取代分層碾壓等方法更有經(jīng)濟效益，加固效果很好，承載力和壓縮模量更高，工期更短。

本書所介紹的工程實錄中有10項為山區(qū)非均勻回填地基強夯處理項目，總面積達53萬m2、處理深度最深達12m，最高能量8000kN·m。經(jīng)高能量強夯處理后山區(qū)非均勻回填地基承載力一般可達到250～300kPa，其壓縮模量可達10~15MPa，一般工業(yè)場區(qū)的建(構(gòu))筑物包括車間、廠房、油罐基礎(chǔ)地基都可適用，多層民用住宅、辦公寫字樓亦適宜。

山區(qū)非均勻回填地基經(jīng)強夯處理后的檢測評價方法與上述拋石填海強夯地基的檢測評價方法基本相同。對于起伏較大、山坡較陡的回填地基，經(jīng)處理后還應(yīng)注意評價場地抗滑穩(wěn)定性。

(6)強夯法加固飽和土地基的嘗試與探索

飽和軟土不適宜強夯已成為人們共識，其主要原因是飽和軟土沒有氣相排水通道，施加強夯能量后孔隙水無法從排水通道排出，超孔隙水壓力一方面吸收能量，使土體不能得到加固，另一方面?zhèn)认蜃饔脭_動土體，使原有承載力降低。一般認為，將飽和軟土改良使其適宜強夯有兩點：一是增大粗顆粒含量形成自然排水通道，二是打人砂樁、碎石樁或置人袋裝砂井使其成為人工排水通道?？梢苑Q以上過程為飽和軟土的預(yù)處理。經(jīng)預(yù)處理和強夯處理兩項工藝，可以找到沿海地區(qū)軟土地基大面積場區(qū)的更為經(jīng)濟合理的處理辦法。這種處理辦法已在天津、鎮(zhèn)海等石化項目上進行了深入探討，并已逐漸為工程技術(shù)人員所接受。如廣東省惠州港一期通用碼頭（改造）配套項目高能級強夯置換淤泥質(zhì)土地基處理工程，場地中間為東西向狹長的濱海水域，填土在本場地該層最深處達23.80m，淤泥最厚處為5.80m。采用6000KN.m強夯置換，實際施工面積41865㎡。檢測發(fā)現(xiàn)填石置換體深度分別達7.1m~8.2m，置換效果很好。

用該方法取代真空、堆載預(yù)壓費用增加不多卻可以大大縮短施工周期，間接經(jīng)濟效益特別突出，且承載力提高，可作為場區(qū)車間、辦公樓、一般設(shè)備的基礎(chǔ)地基。對于建設(shè)場區(qū)特別大，高重設(shè)備較多，要求較高的項目亦可如前所述內(nèi)容，適當采用真空／堆載預(yù)壓3~6個月，在回填土上進行小能量強夯處理硬殼層的方案，對整個場區(qū)進行預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理后的場區(qū)地基承載力一般可達80kPa以上，可作為一般輕型建(構(gòu))筑物、車間、廠房、小型設(shè)備基礎(chǔ)和道路地基，高重設(shè)備可再采用部分樁基，這種方案的特點是工期大大縮短，造價提高不多，承載力有所提高，樁基數(shù)量減少。

中國素有基建狂魔之稱，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，催生出一種新的建筑行業(yè)-強夯。強夯即為地基處理的第一步，夯實地基，讓建筑更加堅不可摧。隨之而來的強夯企業(yè)越來越多，如雨后春筍。東盛云就是其中的一位。

31年前的今天，東盛云的創(chuàng)始人王國昌先生還是一名巖土工程勘察技術(shù)人員，在國企的工作中，讓他萌生了，下海創(chuàng)業(yè)的念頭，說干就干，依然辭去工作，不顧家人阻攔，擠身到強夯基建的隊伍中。這一干就是幾十年。

剛開始，由于只懂技術(shù)，不懂市場，導致第一單生意，做虧了，王國昌笑著說；“做生意，就算自己虧了，也不能讓客戶有損失，商譽是企業(yè)立根之本”。懷著這顆初心，后來業(yè)務(wù)逐漸壯大，大家都稱他為“老王”，都說“做生意，我們不看公司，就看老王，老王辦事我們放心”，這個“老”的稱呼，不僅是對東盛云公司王國昌先生的認可，更是對東盛云公司技術(shù)和實力的認可，更是對東盛云深耕強夯產(chǎn)業(yè)的貢獻的鑒證。

31載，東盛云承接的項目有市級重點項目，省級重點項目，國家級重點項目，若干。公司擁有各類型號強夯施工設(shè)備30余臺，包括宇通ytqh600、ytqh450，杭重hzqh5000等先進大型設(shè)備，，廣泛用于工業(yè)廠房、機場、港口、公路、鐵路等建筑的各種復(fù)雜地形，1000-20000kn.m地基強夯處理，公司在大量的工程實踐中，積累了豐富的施工經(jīng)驗和項目管理經(jīng)驗，涉及工程達200余項，質(zhì)量合格率95%。東盛云排水強夯憑著過人的技術(shù)和嚴格的管理規(guī)范，在多的項目中大放異彩，也讓東盛云在排水強夯領(lǐng)域占據(jù)一席之地，贏得了客戶的贊譽。

近年完成的強夯項目主要有：神農(nóng)架機場項目、武深高速嘉魚段項目、武漢集裝箱碼頭項目、普洛斯現(xiàn)代物流園項目、黃岡碧桂園項目、東風汽車8萬輛商用車項目、中鐵重工聯(lián)合廠房項目、水布埡堆石面板壩壩基項目、中國海洋石油總公司惠州煉油項目、武當山現(xiàn)代影視城項目、寧德時代宜昌邦普產(chǎn)業(yè)園項目、貴州遵義（茅臺）糧食物流園、新洋豐集團工廠擴建項目、南昌大盾構(gòu)機項目、福廈高鐵制梁場項目、安華集團擴建項目、勁牌酒業(yè)擴建項目、雄安新區(qū)項目、海格斯項目等。

這一個個項目記載著東盛云人走過的風風雨雨，也承載著東盛云人“做精品工程，創(chuàng)品牌豐碑”的初心和“重質(zhì)量講信譽”的宗旨。在國家政策的領(lǐng)導下，東盛云人將用無悔的青春和熱血，續(xù)寫東盛云傳奇，不忘初心砥礪前行，為了更好的明天。

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