专业知识（二）辅导：强夯和强夯置换法

4.1.1基本概念
1强夯法:又称强夯法或强夯法。这种方法是将质量一般为10 ~ 40 t(最高可达200t)的夯锤反复提升到一定高度(一般为10 ~ 40 m)，使其自由下落，对地基土进行强烈冲击。通过巨大的冲击和振动能量，提高地基的承载力，降低其压缩性，改善其性能。
2强夯置换法:在强夯形成的夯坑内回填块石、碎石等粗粒材料，然后用夯锤夯实。重复此程序连续施工形成墩，称为强夯置换墩。
[例1]下面哪种方法叫动态合并法？()
A、振冲法；
B .强夯；
C .强夯置换法；
D、沉管压实法；
答案:B
4.1.2适用范围
1强夯法:适用于低饱和度的碎石土、砾石土、粉土、粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土的处理。
2强夯置换法:当变形控制不严格时，可用于处理高饱和粉土、流塑至软塑粘性土等地基。具有加固效果明显、工期短、成本低的优点。目前已在堆场、高速公路、机场、房建、油罐等工程中使用，普遍效果良好。
对于强夯置换法，设计前必须通过现场试验确定其适用性。
4.1.3加固机理
1强夯法:它在极短的时间内对地基土施加巨大的冲击能量，这种巨大能量的突然释放会对土体造成一系列的物理变化；如土壤结构破坏或液化；固结和压实；触变性恢复等。结果提高了地基的强度，压实了孔隙，消除了一定范围内的湿陷性。如图4.1-1所示，强夯作用下地基土的状态可分为四个区域，即膨胀区I、压实区II、弱化作用区III和未加固区IV；其中，强度提高明显的区域为II区，压实区深度为加固深度。目前有两种理论来解释强夯的效果，即Menard的强夯理论和冲击破坏压缩理论。Menard根据强夯后饱和粘土的一系列物理现象提出了强夯模型，用以解释荷载与沉降关系的滞后效应。饱和土壤的压缩性；土骨架压缩模量和渗透系数的变化。针对粗粒土地基提出了冲击压缩理论，用于解释夯击过程中地面大量沉降、压实度和强度提高的现象。
虽然强夯法在工程实践中已被证明是地基处理的有效方法之一，但目前还没有成熟的理论和设计计算方法，需要进一步完善。现场试验和测试表明，强夯和静置过程中的夯击能、土体变形、孔隙水压力和强度特性随时间变化有一定的关系。地基强度的提高与土中孔隙水压力的消散有关。在夯实的初始阶段，由于土壤的液化或结构性破坏，土壤的强度降低到很小的水平。然后随着孔隙水压力的逐渐消散，土体的强度相应增加，最后阶段是土体的触变恢复阶段。此外，还观察到在夯击过程中，夯坑周围出现垂直裂缝，夯坑内出现气水现象。随着孔隙水压力的逐渐消散，土颗粒重新组合，裂隙闭合，地基土的强度逐渐增加。此外，
研究表明，强夯引起的砂土液化可以降低地基在未来地震下的液化势。
2强夯置换法
强夯置换不仅在土体中形成墩体，而且在加固土层为深厚饱和粉土、淤泥时，还能压实墩间土和墩底以下土。因此，强夯置换的加固深度应包括墩体置换深度和墩下加密范围。同时，桥墩本身也是超大直径的排水体，有利于加速土壤固结。因此，强夯置换墩的加固原理相当于强夯(加密)、碎石墩和超大直径排水井的总和。
对于粉土，强夯置换墩可视为墩间土的复合地基。但在粉土等流塑状态的粘性土中，宜将单墩荷载试验确定的单墩承载力除以单墩的加固面积作为加固地基的承载力，不考虑墩间土的承载力，来自地基的荷载应全部由桥墩承担。
[例2]强夯法处理不良地基。现场试验表明，膨胀区底部0.8m(地面以下，下同)，压实区底部4.8m，弱化区底部6.3m，以下为未加固区。治疗后，
1。基础的有效钢筋厚度为()m.
A、4.8；
B、4.0；
C、6.3；
D，5.5
答案:B
2。理论上，原地地基的承载力是()。
A区和I区；
B区和II区；
C区和III区；
D区和IV区；
答:A
[例3]对于以软粘土为主，含少量杂填土、素填土等的软弱地基。，地基处理采用强夯置换法，加固地基承载力按()考虑。
A、成型的强夯置换墩与墩间土共同形成复合地基；
B、压实后墩间土的承载力；
C、成型的强夯置换墩的承载力，不考虑墩间土的承载力；
D、换填墩与墩间土的承载力按一半计算；
答:C
4.1.4设计
工程实践表明，强夯加固地基时，必须根据场地的地质条件和工程要求，正确选择各项强夯参数，才能取得较好的效果。
强夯法和强夯置换法的加固设计包括加固深度h、锤重w、落锤距离h等参数的确定，其中锤重w与落锤距离h的乘积Wh称为夯击能，表示每次冲击作用于土体的冲击能量。