第5章强夯法与强夯置换法ppt课件.ppt
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1、地基处理Ground Treatment,重庆交通大学河海学院吴文雪,第5章 强夯法和强夯置换法Chapter 5 Dynamic Consolidation and Dynamic Consolidation with Replacement,5.1 概 述5.1 Introduction,强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法,通过1040t的重锤和1040m的落距,对地基土施加很大的冲击能。我国1978年在天津新港进行了试验。 在地基土中所出现的冲击波和动应力,可提高地基土的强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时,夯击能还可提高土
2、层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。,夯 锤 起 吊,夯 锤 起 吊,15吨夯锤,25吨夯锤,40吨夯锤,夯 锤 下落,对于饱和粘性土地基,近年来发展了强夯置换法,这是利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基,在地基中形成碎石墩,并与墩间土形成碎石墩复合地基,提高地基承载力和减小沉降。 强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形要求不严的工程。 强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。,应用情况 应用强夯法和强夯置换法处理的工程范围极为广泛,有工业与民用建筑、仓
3、库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。 强夯法在某种程度上比机械的、化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效。,它是重锤夯实法的基础上发展起来的,但又与重锤夯实法迥然不同的一项新技术。 强夯法与以往的机械夯实、爆炸夯实等比较有以下特点:1.平均每次夯击能量比普通夯法能量大的多。2.以往的夯实方法,能量不大,仅限于表层加固,而强夯法能根据地基的加固要求来确定夯击点间距及夯击方式,依次按需要加固的深度进行改良,使地基深层得到加固。3.施工中,夯击能量可以分几遍进行夯击。4.地基经过强夯加固后,能消除不均匀沉降现象,这是任何天然地基所不能达到的。,5.2 加固机理5.2 Mechani
4、sm,经强夯处理后地基的承载力可提高25倍,压缩性可降低200500,影响深度达到10m以上。 强夯法加固地基的机理,目前尚不完全清楚。一般认为强夯加固地基主要是利用强大的夯击能给地基一冲击力,并在地基中产生冲击波,在冲击力作用下,夯锤对上部土体进行冲切,土体结构破坏,形成夯坑,并对周围土进行动力挤压。,加固机理: 1.动力密实 2.动力固结 3.动力置换 4.震动波压密理论 取决于地基土的类别和强夯施工工艺。,5.2 加固机理5.2 Mechanism,1.动力密实 多孔隙、粗颗粒、非饱和土:用冲击型动力荷载,土体被破坏,土颗粒相互靠拢,排出孔隙中的气体、颗粒重新排列,土在动荷载作用下被挤密
5、压实,强度提高,压缩性降低。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。,5.2 加固机理5.2 Mechanism,2.动力固结用强夯法处理细颗粒饱和土时,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。,5.2 加固机理5.2 Mechanism,5.2 加固机理5.2 Mechanism,3.动力置换动力置换是指在冲击能量作用下,强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中,置
6、换饱和软土,形成密实的砂、石层或桩。,5.2 加固机理5.2 Mechanism,3.动力置换整式置换: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: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,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,5.2 加固机理5.2 Mechanism,目前强夯置换中常用的三种情况: 1)当地基表层为具有适当厚度的砂垫层、下卧层为压缩性的淤泥质软土时,采用低能量夯,通过强夯将表层砂挤入软土层中,形成一根砂桩,这种砂桩的
7、承载力很高,同时,下卧的软土也可通过置换砂桩加速固结,强度得以提高。动力置换砂桩2)同上,软地基的表面也常堆填一层一定厚度的碎石料,利用夯锤冲击成孔,再次回填碎石料,夯实成碎石桩。动力置换碎石桩,5.2 加固机理5.2 Mechanism,3)在厚35米的淤泥质软土层上面抛填石块,利用抛石自重和夯锤冲击力使石块坐到硬土层上,淤泥大部分被挤走,少量留在石缝中,形成强夯置换的块石层。利用石块之间的相互接触,提高地基承载力。亦类似于垫层中的“抛石挤淤”法,同时下卧层的软土也得以快速固结,提高了下卧层的强度。动力置换挤淤,5.2 加固机理5.2 Mechanism,4.震动波压密理论 强夯时,重锤由高
8、处自由落下,产生强大的动能(振动源)作用于地基土中,动能变成波能,从震源向深层扩散,能量释放于一定范围的地基中,使土体得到不同程度的压密加固。强大的夯击能,使土体表层产生剪切压缩和侧向挤压等,而横波的存在,使土体表层松动,当达到一定深度范围时,只有压缩波(纵波)才对土体起压密加固作用。随加固深度的增加,纵波强度衰减,而压密作用逐渐减少。,5.2 加固机理5.2 Mechanism,强夯设计任务 对于不同土类强夯法的作用不同: 1. 软土地基,提高地基承载力和减少沉降量; 2. 饱和砂土和粉土,消除液化趋势; 3. 黄土和新近堆积黄土,消除湿陷性、提高承载力。,5.3 设 计5.3 Design
9、,强夯参数选择一、有效加固深度二、单击夯击能三、最佳夯击能四、夯击遍数五、间歇时间六、夯击点布置及间距七、处理范围八、承载力确定九、现场测试,5.3 设 计5.3 Design,1、有效加固深度 强夯法的有效加固深度是指起夯面算起的强夯有效影响地基深度,该深度范围内,土的物理力学指标已达到或超过设计值。该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。 它是选择地基处理方法的重要依据,反映处理效果的重要参数 。,5.3 设 计5.3 Design,5.3 设 计5.3 Design,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夯锤质量(kN); h落距(m);
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