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1、第4章強夯法和強夯置換法4.1概述4.1.1強夯法的概念強夯又稱為動力固結(jié)法或動力壓實法。它是反復(fù)將夯錘（質(zhì)量10～40t）提到一定高度自由落下（落距10～40m），給地基以沖擊和振動能量，提高地基承載力并降低其壓縮性，改善地基性能。如改善砂土抗液化條件、消除濕陷性黃土濕陷性。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。如右圖所示施工現(xiàn)場。1山東科技大學(xué)王清標(biāo)山東科技大學(xué)王清標(biāo)2法國Menard公司于1969年應(yīng)用強夯法對法國Riviera濱海填土進行夯實。經(jīng)3個月預(yù)壓（荷載100kPa），沉降值200mm。100kN夯錘，落距13m，夯擊后，場地平均
2、沉降量500mm，基底壓力300kPa。8層住宅竣工后，平均沉降量13mm，而差異沉降則可忽略不計。堆載預(yù)壓與強夯的對比山東科技大學(xué)王清標(biāo)34.1.2強夯法在我國的發(fā)展在地基土中所產(chǎn)生的的沖擊被和動應(yīng)力，可提高土的強度、降低土的壓縮性、改善砂土的振動液化條件和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。對于砂土地基承載力提高2～5倍，壓縮性降低2～10倍。1979年，秦皇島碼頭堆煤場細(xì)砂地基強夯法試驗，共節(jié)省150萬元。1979年，廊坊機械化研究所宿舍工程強夯法處理可液化砂土和粉質(zhì)粘土地基的試驗，取得了較好的加固效果。山東
3、科技大學(xué)王清標(biāo)420世紀(jì)80年代后期，又發(fā)展了強夯置換法。強夯置換法是采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料，用夯錘夯擊形成連續(xù)強夯置換墩，最終形成砂石樁與軟土構(gòu)成的復(fù)合地基，從而提高地基的承載力并減少地基沉降。對于飽和軟土地基，為提高其加固效果，必須設(shè)計排水通道。為此，在軟粘土地基上采用強夯法與袋裝砂井（或塑料排水帶）綜合處理的加固方法也是一種發(fā)展途徑。山東科技大學(xué)王清標(biāo)54.1.3強夯法適用范圍強夯法用于處理碎石土、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。對于軟土地基，處理效果不顯著。強夯置換法用于高飽和度的粉土與軟塑~流塑的粘性土等地基上對變
4、形控制要求不嚴(yán)的工程。《地基處理規(guī)范》規(guī)定：采用強夯置換法前，必須通過現(xiàn)場試驗確定其適用性和處理效果，否則不得采用。（1）施工工藝和施工設(shè)備簡單，適用土質(zhì)范圍廣，加固效果顯著，可取得較高的承載力；（2）具有工效高、施工速度快、節(jié)省加固原材料、施工費用低、耗用勞力少等優(yōu)點。強夯法的特點：山東科技大學(xué)王清標(biāo)6目前，強夯法加固機理有3種不同的加固機理：動力密實、動力固結(jié)和動力置換。加固機理取決于地基土的類別和強夯施工工藝。4.2加固機理強夯法雖然是一種較好的地甚處理方法．但到目前為止還沒有一套成熟和完善的理論和設(shè)計計算方法。在第十屆國際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程會議上，美國Mitchel
5、l教授在“地基處理”的科技發(fā)展水平報告中提到：“強夯法目前已發(fā)展到地基土的大面積加固，深度可達30m。當(dāng)應(yīng)用于非飽和土?xí)r，壓密過程基本上同實驗室中的擊實試驗相同。在飽和無粘性土的情況下，可能會產(chǎn)生液化，其壓密過程同爆破和振動壓密的過程相似。”這種方法對飽和細(xì)顆粒土的效果，成功的和失敗的例于均有報道。對于這類土需要破壞土的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生超孔隙水壓力以及通過裂隙形成排水通道。而強夯法對雜填土特別有效。山東科技大學(xué)王清標(biāo)74.2.1動力密實強夯法加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土體，是動力密實。夯擊能使土的骨架變形，土體孔隙減小變得密實。提高了土的密實度和抗剪強度，使壓縮性減小。夯擊一遍
6、后，夯坑深度0.6～1.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力比夯前提高2～3倍。非飽和土在中等夯擊能量1000～2000kN.m的作用下，主要是產(chǎn)生沖切變形，在加固深度范圍內(nèi)氣相體積大大減少，最大可減少60%。山東科技大學(xué)王清標(biāo)84.2.2動力固結(jié)用強夯法處理細(xì)顆粒飽和土?xí)r，巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。軟土觸變性，使強度得到提高。Menard教授動力固結(jié)理論：①飽和土的壓縮性；②局部液化；③滲透性變化；④觸變恢復(fù)（時間效應(yīng)）與土強度的增
7、長。夯擊一遍的情況山東科技大學(xué)王清標(biāo)9夯擊三遍的情況4.2.2動力固結(jié)a）靜力固結(jié)理論模型（太沙基）b）動力固結(jié)理論模型（Menard）靜力固結(jié)與動力固結(jié)模型比較a）b）加固對象：細(xì)顆粒飽和土。 加固機理：巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部產(chǎn)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利溢出，待孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強度提高。a）飽和土的壓縮性10山東科技大學(xué)王清標(biāo)b）產(chǎn)生液化 孔隙水壓力上升到與覆蓋壓力相等時，土體產(chǎn)生液化。不同于地震時液化，是土體的局部液化。當(dāng)
