1．加固原理

  (1)強(qiáng)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(dòng)能的一個(gè)過程。在夯擊地面的瞬間，動(dòng)能的一部分以聲波形式向四周擴(kuò)散，一部分由于重錘與土體摩擦而變成熱能，其余大部分動(dòng)能則使土體產(chǎn)生自由振動(dòng)，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(gè)彈性介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)，同時(shí)，波能的一部分會(huì)反射回第一個(gè)介質(zhì)。傳到另一介質(zhì)的波能起到了強(qiáng)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(qiáng)夯中局部地表隆起的原因，因此需要進(jìn)行滿拍。

強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒含量高、非飽和地基是基于動(dòng)力壓密理論，沖擊型動(dòng)力荷載在瞬間使土體中孔隙體積縮小，土體密實(shí)，承載力提高。非飽和土夯實(shí)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(qiáng)夯處理后，土體達(dá)到最密實(shí)狀態(tài)，孔隙體積可減少60％。

(2)強(qiáng)夯加固飽和土

強(qiáng)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(qiáng)夯過程中，首先其動(dòng)力應(yīng)加速飽和土的排水，使液相的比例減小。在強(qiáng)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(qiáng)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(xì)顆粒土體經(jīng)強(qiáng)夯后，在夯坑周圍會(huì)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(qiáng)夯法消除砂土、粉土液化，由于局部粉土細(xì)顆粒含量較高，且地下水位較淺，在強(qiáng)夯中就出現(xiàn)了短時(shí)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(jià)，該局部地基消除液化，且承載力從原來的約100kPa提高到170kPa。

強(qiáng)夯使土中氣體釋放，飽和土中含有約1％~4％的封閉氣體，強(qiáng)夯時(shí)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(dòng)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(dòng)，加速可溶性氣體從水中釋放并逐漸從地表逸出。

強(qiáng)夯使飽和土壓縮變形，在強(qiáng)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(qiáng)夯瞬間，會(huì)發(fā)生有效的壓縮沉降。當(dāng)夯擊反復(fù)進(jìn)行時(shí)，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(xué)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(jìn)一步擠密，由紊亂狀態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，孔隙大小亦達(dá)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(xì)顆粒土在強(qiáng)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(qiáng)度降低，經(jīng)過強(qiáng)夯后一段時(shí)間的休置期后，土骨架中細(xì)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(dá)到新的更高強(qiáng)度，這一過程即為飽和軟土的觸度恢復(fù)特性。有學(xué)者試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，飽和細(xì)顆土夯后6個(gè)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(xì)顆粒飽和土對振動(dòng)極為敏感，因此，其后續(xù)施TT藝和檢測評價(jià)方法均應(yīng)避免振動(dòng)。

2．強(qiáng)夯法加固地基的應(yīng)用

(1)強(qiáng)夯法加固砂土液化地基

本書所介紹的工程實(shí)錄中有3項(xiàng)為強(qiáng)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(dá)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(fèi)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(gè)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(fèi)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(xiàng)工藝相加，費(fèi)用過高，周期過長。如能采用強(qiáng)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(dāng)甚至更高，基底處地基承載力基本上可以滿足一般設(shè)計(jì)要求，對于特別重要的建(構(gòu))筑物當(dāng)不得不打人一定量的灌注樁時(shí)，其7～9m長度范圍內(nèi)的摩阻力在地震時(shí)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(qiáng)夯工藝本身比擠密碎石樁等工藝造價(jià)大幅度下降，以北京乙烯工程為例，每平方米處理費(fèi)用強(qiáng)夯／擠密≈1／5。如果以提高承載力來比，每提高10kPa承載力，強(qiáng)夯/擠密≈1／8。強(qiáng)夯的施工周期大大縮短。

強(qiáng)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(dāng)?shù)叵滤贿^高時(shí)(一般3m以內(nèi))，強(qiáng)夯時(shí)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(shí)，連續(xù)強(qiáng)夯一是會(huì)使施工機(jī)具行走困難，二是會(huì)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(qiáng)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(dāng)降低地下水兩種預(yù)處理方案。

評價(jià)場地液化的重要指標(biāo)是常年地下水位，因此，對常年地下水位的評價(jià)要相當(dāng)準(zhǔn)確。華北地區(qū)地下水位的變化洽洽是應(yīng)當(dāng)格外注意的事項(xiàng)，如果單用豐水季水位判斷則要求過嚴(yán)，如果單用常年水位判斷則可能會(huì)出現(xiàn)異常年份偏不安全問題，這是一項(xiàng)有待深入研究的課題。目前，常用計(jì)算方法是根據(jù)(建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范)(GBJll--89)的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)算。

(2)強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土地基

強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土地基在國內(nèi)應(yīng)用最早，應(yīng)用實(shí)例很多。本實(shí)錄中介紹了6項(xiàng)重大工程項(xiàng)目強(qiáng)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(qiáng)夯工程項(xiàng)目，處理深度達(dá)到11.5m。國營七四四廠和首陽山電廠兩項(xiàng)工程處理面積約8～9萬m2，處理深度4～8m。

強(qiáng)夯法消除濕陷性，提高地基承載力和壓縮模量。經(jīng)強(qiáng)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(jī)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(shí)由于消除了濕陷性，樁基消除了原有的負(fù)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(qiáng)夯處理后，消除濕陷性的評價(jià)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(jì)算方法確定。

(3)強(qiáng)夯法加固拋石填海地基

80年代我國在強(qiáng)夯技術(shù)方面取得的突出成果之一就是強(qiáng)夯法加固拋石填海地基。中國建筑科學(xué)研究院張永鈞研究員等將強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用于處理填海地基工程并進(jìn)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(gè)場地非常疏松，且不均勻，除了強(qiáng)夯工藝以外的其它工藝都難以保證加固效果，滿足設(shè)計(jì)要求，且不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)強(qiáng)夯處理后的拋石填海地基檢測評價(jià)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(jià)尤為重要。目前國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的做法是載荷試驗(yàn)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)，如標(biāo)貫困難亦有載荷試驗(yàn)輔以瑞雷波法檢測，但瑞雷波法誤差較大，經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)。

本書介紹了6項(xiàng)強(qiáng)夯處理拋石填海地基的工程實(shí)錄。其中惠州馬鞭洲原油碼頭工程處理面積達(dá)8萬m2，處理深度達(dá)24m，采用雙層8000kN·m+8000kN·m能量強(qiáng)夯?；葜萃陚}儲(chǔ)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(qiáng)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(xiàng)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(dá)5.0m以上。強(qiáng)夯能級有3000kN.m、6000kN.m、8000kN.m、10000kN.m。3000kN.m能級強(qiáng)夯的有效加固深度為7.5m，6000kN.m能級強(qiáng)夯的有效加固深度為9.5m，8000kN.m能級強(qiáng)夯的有效加固深度為11m，10000kN.m能級強(qiáng)夯的有效加固深度為15m，比8000kN.m增長了36.4％。

(4)東盛云強(qiáng)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(qiáng)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(fèi)用亦不低。因此，探討采用強(qiáng)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(jì)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(shí)又具有粗顆粒含量。它是由未經(jīng)搬運(yùn)的花崗巖全風(fēng)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(dāng)飽和度較低時(shí)常具有某種程度的濕陷性。當(dāng)?shù)[質(zhì)粘性土被搬運(yùn)用于回填時(shí)，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(qiáng)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(jià)在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7—89)中尚未包括，可參照廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基要求設(shè)計(jì)規(guī)范》(DBJl5－3－91)進(jìn)行評價(jià)。但對于大面積殘積土回填地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后的檢測評價(jià)不能簡單照搬上述標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)中沒有這方面的資料，可酌情采用現(xiàn)場載荷試驗(yàn)輔以標(biāo)貫，建立fK—N63.5曲線進(jìn)行大面積場地評價(jià)。

(5)強(qiáng)夯法加固山區(qū)非均勻回填地基

采用強(qiáng)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(qiáng)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(jì)又可行的方法，用其取代分層碾壓等方法更有經(jīng)濟(jì)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(shí)錄中有10項(xiàng)為山區(qū)非均勻回填地基強(qiáng)夯處理項(xiàng)目，總面積達(dá)53萬m2、處理深度最深達(dá)12m，最高能量8000kN·m。經(jīng)高能量強(qiáng)夯處理后山區(qū)非均勻回填地基承載力一般可達(dá)到250～300kPa，其壓縮模量可達(dá)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(qiáng)夯處理后的檢測評價(jià)方法與上述拋石填海強(qiáng)夯地基的檢測評價(jià)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(jià)場地抗滑穩(wěn)定性。

(6)強(qiáng)夯法加固飽和土地基的嘗試與探索

飽和軟土不適宜強(qiáng)夯已成為人們共識(shí)，其主要原因是飽和軟土沒有氣相排水通道，施加強(qiáng)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(dòng)土體，使原有承載力降低。一般認(rèn)為，將飽和軟土改良使其適宜強(qiáng)夯有兩點(diǎn)：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(qiáng)夯處理兩項(xiàng)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(jì)合理的處理辦法。這種處理辦法已在天津、鎮(zhèn)海等石化項(xiàng)目上進(jìn)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(xiàng)目高能級強(qiáng)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(dá)23.80m，淤泥最厚處為5.80m。采用6000KN.m強(qiáng)夯置換，實(shí)際施工面積41865㎡。檢測發(fā)現(xiàn)填石置換體深度分別達(dá)7.1m~8.2m，置換效果很好。

用該方法取代真空、堆載預(yù)壓費(fèi)用增加不多卻可以大大縮短施工周期，間接經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目亦可如前所述內(nèi)容，適當(dāng)采用真空／堆載預(yù)壓3~6個(gè)月，在回填土上進(jìn)行小能量強(qiáng)夯處理硬殼層的方案，對整個(gè)場區(qū)進(jìn)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(dá)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(diǎn)是工期大大縮短，造價(jià)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(jì)的發(fā)展，催生出一種新的建筑行業(yè)-強(qiáng)夯。強(qiáng)夯即為地基處理的第一步，夯實(shí)地基，讓建筑更加堅(jiān)不可摧。隨之而來的強(qiáng)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(qiáng)夯基建的隊(duì)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(dǎo)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(yù)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(gè)“老”的稱呼，不僅是對東盛云公司王國昌先生的認(rèn)可，更是對東盛云公司技術(shù)和實(shí)力的認(rèn)可，更是對東盛云深耕強(qiáng)夯產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)的鑒證。

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

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

這一個(gè)個(gè)項(xiàng)目記載著東盛云人走過的風(fēng)風(fēng)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(yù)”的宗旨。在國家政策的領(lǐng)導(dǎo)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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