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1、第5章強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法Chapter5DynamicConsolidationandDynamicConsolidationwithReplacement5.1概述5.1Introduction強(qiáng)夯法是法國(guó)人L.梅納（Menard，1969）首創(chuàng)的一種地基加固方法，即用100～400kN的重錘從8～40m的高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。夯錘起吊夯錘起吊15噸夯錘25噸夯錘40噸夯錘夯錘下落對(duì)于飽和粘性土地基，近年來發(fā)展了
2、強(qiáng)夯置換法，這是利用夯擊能將碎石、礦渣等材料強(qiáng)力擠入地基，在地基中形成碎石墩，并與墩間土形成碎石墩復(fù)合地基，提高地基承載力和減小沉降。強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑～流塑的粘性土等地基上對(duì)變形要求不嚴(yán)的工程。強(qiáng)夯置換法在設(shè)計(jì)前必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。5.2加固機(jī)理5.2Mechanism經(jīng)強(qiáng)夯處理后地基的承載力可提高2~5倍，壓縮性可降低200％～500％，影響深度達(dá)到10m以上。強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理，目前尚不完全清楚。一般認(rèn)為強(qiáng)夯加固地基主要是由于強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力對(duì)土體作用的
3、結(jié)果。一般認(rèn)為，強(qiáng)夯的結(jié)果導(dǎo)致在地基中沿深度通常形成性質(zhì)不同的三個(gè)作用區(qū)。在地基表層受到界面波和剪切波的干擾形成松動(dòng)區(qū)；在松動(dòng)區(qū)下面某一深度，受到壓縮波的的作用，使土層產(chǎn)生沉降和土體的壓密，形成加固區(qū)；在加固區(qū)下面，沖擊波逐漸衰減，不足以使土產(chǎn)生塑性變形，對(duì)地基不起加固作用，稱為彈性區(qū)。5.3飽和粘性土及非飽和土的強(qiáng)夯加固微觀機(jī)理5.3MechanisminMicro-ScaleofSaturatedClayandUnsaturatedSoil5.3.1飽和粘性土5.3.2非飽和土5.3.3強(qiáng)夯置換法機(jī)理5.4設(shè)計(jì)5.4Des
4、ign一、強(qiáng)夯法1有效加固深度Menard曾提出用下列公式估算有效加固深度式中H－－有效加固深度（m）；M－－夯錘質(zhì)量（kN）；h－－落距（m）；由上式估算的有效加固深度較實(shí)測(cè)值大,可采用0.34～0.8的修正系數(shù)進(jìn)行修正。影響有效加固深度的因素除夯錘重和落距外，還有單擊夯擊能、夯擊次數(shù)、錘底單位壓力、地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度、埋藏順序和地下水位等。對(duì)于同一類土，采用不同能量夯擊時(shí)，其修正系數(shù)并不相同，采用確定的修正系數(shù)，并不能得到滿意的結(jié)果。因此《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79－2002不采用修正后的梅納公式，而是采用
5、了表格形式，建議了有效加固深度的取值范圍。2單擊夯擊能夯錘的平面一般有圓形和方形，又分氣孔式和封閉式。錘底面積宜按土的性質(zhì)確定，對(duì)砂性土一般為3～4m2，對(duì)粘性土不宜小于6m2。錘底靜接地壓力可取25～40kPa。錘重一般為100～400kN，落距為8～25m。對(duì)相同的夯擊能量，常選用大落距方案，這樣能獲得較大的接地速度，將能量的大部分有效地傳到地下深處，增加深層夯實(shí)效果，減小消耗在地表土層塑性變形的能量。3最佳夯擊能可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)關(guān)系來確定最佳夯擊能。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，可按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系
6、曲線確定，并應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：（1）最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當(dāng)單擊夯擊能小于4000kNm時(shí)為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為4000～6000kNm時(shí)為100mm；當(dāng)單擊夯擊能大于6000kNm時(shí)為200mm。（2）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；（3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。4夯擊遍數(shù)夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯2～3遍，對(duì)于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時(shí)夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯兩遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。5間歇時(shí)間兩遍夯擊之間的間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的
7、消散時(shí)間。當(dāng)缺少實(shí)測(cè)資料時(shí)，可根據(jù)地基土的滲透性確定，對(duì)于滲透性較差的粘性土地基，間隔時(shí)間不應(yīng)少于3～4周；對(duì)于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。6夯擊點(diǎn)布置夯擊點(diǎn)一般采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。7處理范圍強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。8承載力確定強(qiáng)夯地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定,初步設(shè)計(jì)時(shí)也可根據(jù)夯后原位測(cè)試和土工
8、試驗(yàn)指標(biāo)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定確定。二、強(qiáng)夯置換法1處理深度強(qiáng)夯置換墩的深度由土質(zhì)條件決定，除厚層飽和粉土外，應(yīng)穿透軟土層，到達(dá)較硬土層上。深度不宜超過7m。強(qiáng)夯置換錘底靜接地壓力可取100～200kPa。2墩體材料墩體材料可采用級(jí)配良
