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第三章强夯和强夯置换笔记3.13.20121.作用是提高地基土的强度，降低土的压缩性，改善砂土的抗液化条件，消除失陷性黄土的失陷性，提高土层的均匀程度，减少差异沉降。2.强夯置换：在夯坑内回填块石，碎石或其他出颗粒材料，强行夯入排开软土，形成砂石桩与软土复合地基。3.强夯法适合处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土、失陷性黄土、杂填土等地基，强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软-流塑的粘性土等对变形控制要求不严的工程。4.优点：施工简单，加固效果好，使用经济等优点。不适用于加固淤泥和淤泥质土地基。5.由于土的物理性质（颗粒大小，形状，级配等），类型（饱和否，砂型，粘性）加固效果不同。6.加固多空隙，粗颗粒，非饱和土是基于动力密实的机理：用冲击性的动力荷载，是空隙减少，土体密实，强度提高。7．过程：空气被挤出，土颗粒移动。8.最佳夯击能是：强夯过程中，平均隆起量小于沉降量，当夯击次数增加到两者相当时，动力挤密不明显。此时对应的夯击能量就是~9.动力固结理论：冲击能量产生应力波，破坏结构，产生裂隙，增加排水通道，超孔隙水消散，固结。10.饱和土压缩性2.产生液化，液化度是孔隙水压力与液化压力之比3.渗透性变化4.触变恢复。3月16.201211.动力置换：能转化为波，波传入土中，产生三个效果：一，孔隙压密，土体高度液化。二，夯点产生裂缝，形成排水通道。三，各种颗粒重新排列12.四个曲线，三个概念13.静力固结与动力固结作用对比14.强夯分多遍进行夯实，间隔一段时间，夯点有一定的间距；重力夯实是夯一个点，接着是半夯，不需要间隔时间。强夯法重锤夯实冲剪--对锤底压密对锤底压密孔隙水可以消除，饱和土可以压密孔隙水不可以排除，饱和土不能压密主压实区，次压实区压实锤底土结构破坏去对无粘性土，存在压密区振密作用不明显间隔一定距离夯点连续相叠先重后轻，先深后浅，最后满夯不要求分遍夯实，间隔一定时间，使孔隙水压力消散不要求锤重大于80KN落距大于6米锤重小，落距小试用范围：各种饱和土，非饱和土的粗颗粒细颗粒土，对厚层深度渗透系数小于10乘以-5的饱和粘性土地下水位在0.8米以上的稍湿土层，不适用于含水量很高的很湿的土。有效夯实系数为a=（v-v'）/vv是夯坑体积，v’是隆起体积强夯法设计要点：1、深度的确定，H=艾尔法*根号（M*H）M是夯锤的质量单位是T，Ｈ时落距，艾尔法是系数，根据地基土性质确定，对软土可取０.５，黄土可取０.３４.强夯的有效加固深度根据现场试夯，或者当地经验确定，其次哈可以根据单机夯击能（Ｍ，Ｈ）和地基土类型查表算出强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换，采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。1)饱和土的压缩性2)局部产生液化3)渗透性变化4)触变恢复表静力固结理论与动力固结理论的模型间区别主要表现为以下四个主要特性，①含有少量气泡的可压缩液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的③弹簧刚度为变数④活塞有摩阻力动力置换可分为整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩(或墩)间隔地夯入软土中，形成桩式(或墩式)的碎石墩(或桩)。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用。单击夯击能为夯锤重与落距的乘积。一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大,夯击击数少,夯击遍数也相应减少,加固效果和技术经济较好。整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并可通过试验确定。在一般情况下，对粗颗粒土可取1000～3000kN·m/m2，对细颗粒土可取1500～4000kN·m/m2。但对饱和粘性土所需的能量不能一次施加，否则土体会产生侧向挤出，强度反而有所降低，且难于恢复。根据需要可分几遍施加，两遍间可间歇一段时间，这样可逐步增加土的强度，改善土的压缩性。一般国内夯锤可取10～25t。夯锤材质最好用铸钢，也可用钢板为外壳内灌混凝土的锤。夯锤的平面一般为圆形，夯锤中设置若干个上下贯通的气孔，孔径可取250～300mm，它可减小起吊夯锤时的吸力(在上海金山石油化工厂的试验工程中测出，夯锤的吸力达三倍锤重)；又可减少夯锤着地前的瞬时气垫的上托力。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40kPa，对砂性土和碎石填土，一般锤底面积为2～4m2；对一般第四纪粘性土建议用3～4m2；对于淤泥质土建议采用4～6m2；对于黄土建议采用4.5～5.5m2。同时应控制夯锤的高宽比，以防止产生偏锤现象，如黄土，高宽比可采用1:2.5～1:2.8。夯锤确定后，根据要求的单点夯击能量，就能确定夯锤的落距。国内通常采用的落距是8～25m。对相同的夯击能量，常选用大落距的施工方案，这是因为增大落距可获得较大的接地速度，能将大部分能量有效地传到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形的能量。1)夯击点布置夯击点布置一般为三角形或正方形。强夯处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。2)夯击点间距夯击点间距(夯距)的确定，一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小。以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。1)夯击击数每遍每夯点的夯击击数应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：a.最后两击的夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000kN·m时为50mm；当单击夯击能为4000～6000kN·m时为100mm；当单击夯击能大于6000kN·m时为200mm；b.夯坑周围地面不应发生过大隆起；c.不因夯坑过深而发生起锤困难。总之，各夯击点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为4～10击。2)夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质和平均夯击能确定。可采用点夯2～3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。(5)垫层铺设对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度一般为0.5～2.0m。铺设的垫层不能含有粘土。