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第四章强夯法和强夯置换法4.1概述强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，它通过一般10～40t 的重锤和10～40m的落距，对地基土施加很大的冲击能，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、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。
同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。
强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。
具有加固效果显著、施工工期短和施工费用低等优点。
当前，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、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。
总之，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。
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。
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控制要求不严的工程，同时应在设计前通过现场试验确定其适用性和处理效果。
工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。
对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。
但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。
为此，强夯法加袋装砂井(或塑料排水带)是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径。
4.2加固机理强夯法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目前，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，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。
(1)动力密实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。
地基工程强夯置换法施工1加固原理及适用范围强夯置换法是近年来从强夯加固法发展起来的一种新的地基处理方法，属于夯实地基，它主要适用于软弱黏性土地基的加固处理。
加固机理为动力置换，即强夯将碎石整体挤入软弱黏性土成整式置换或间隔夯入淤泥成桩式碎石墩。
按强夯置换方式的不同，强夯置换法又可分为桩式置换和整式置换两种不同的形式。
整式置换是采用强夯将碎石整体挤入软弱黏性土中，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）间隔地夯入软弱黏性土中，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。
2.削强夯置换法的设计应符合下列规定：（1）桩式置换施工设计参数1）桩式置换中，置换深度的大小由土质条件决定，除厚层彻口粉土外，应穿透软土层,到达较硬土层上。
深度不宜超过IOm o2）置换深度又与强夯置换的夯击能量和夯锤的底面积密切相关。
试验表明,单击夯击能量越大，强夯产生的有效加固深度也越深，强夯挤密区域也越大，夯坑深度相应也较深。
同时,在一定范围内，提高单点夯击能，也能大大改善置换加固的效果。
在夯击能量和地质条件一定的情况下，夯坑夯击深度同单位底面积的夯击能量与单位面积锤底静压力密切相关，也即与夯锤底面积有关。
夯锤底面积越小，对地基的楔入效果和贯入力就越大，夯击后获得的置换深度就越深。
因此，强夯置换与普通强夯相比，宜采用锤底面积较小的夯锤，一般夯锤底面直径宜控制在2m以内。
3）夯点的夯击次数应通过现场试夯确定,且应同时满足下列条件①墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；②累计夯沉量为设计墩长的1520倍；③最后两击的平均夯沉量参见强夯法的要求。
4）桩式置换的夯点布置宜采用等边三角形或正方形。
夯点的间国巨应视被置换土体的性质（承载力）和上部结构的荷载大小而定，当满堂布置时可取夯锤直径的2.0~3.0倍。
4强夯法与强夯置换法4强夯法与强夯置换法强夯法⼜名动⼒固结法，是⼀种快速加固的地基处理⽅法。
强夯法是指⽤起重机将重锤提到⼀定⾼度，利⽤⾃动脱钩法使重锤⾃由下落，冲击能夯实地基，从⽽提⾼地基⼟的强度、降低⼟的压缩性的⽅法。
1969年，法国的路易斯梅那德（Louis Menard）技术公司⾸次提出强夯法（Dynamic consolidation method）。
强夯法开始适⽤于砂⼟和碎⽯地基，随着技术的发展，逐渐推⼴到细粒⼟地基。
20世纪70年代初，我国引进强夯法，经过⼏⼗年的发展，在路桥、⽔利、建筑⽅⾯得到⼴泛的应⽤，是⽬前最经济、最常⽤的深层地基处理办法之⼀。
强夯法在处理湿陷性黄⼟⽅⾯取得了显著的效果，但是对粘性⼟、淤泥、淤质泥⼟等饱和性较⾼的地基处理效果不是很理想。
1991年深圳建筑科学中⼼⾸创强夯碎⽯挤淤法，打开了我国利⽤强夯法处理饱和性粘⼟地基的新篇章。
4.1加固机理强夯法在⼯程实践中受到⼴泛应⽤，但⽬前仍然没有⼀套完善的指导理论和设计⽅法，对于不同的⼟基有不同的加固机理。
综合归纳，强夯法主要有三个加固机理⽅式：1)动⼒密实（Dynamic Compaction）对于多孔隙、粗颗粒、⾮饱和⼟，是基于动⼒密实的机理。
利⽤冲击型动⼒荷载，减⼩⼟体的孔隙体积，从⽽使⼟体密实。
⼯程实践表明，经夯击⼀遍后，夯坑深度可达0.6~1.0m，夯击后的地基承载⼒可提⾼2～3倍。
2)动⼒固结（Dynamic Consolidation）为解释饱和黏性⼟的强夯效应，Louis Menard提出了动⼒固结模型。
地基⼟的强度的变化规律与孔隙⽔压⼒的状态有关。
进⾏夯击时，孔隙⽔压⼒增⼤，⼟体冲击变形⽽强度减⼩，在液化阶段，强度降低为零；孔隙⽔排出时孔隙⽔压⼒减⼩，此时为⼟的强度增长阶段；孔隙⽔压⼒涨幅为零，此时为⼟的触变恢复阶段。
3)动⼒置换（Dynamic Replacement）对于软黏⼟，往强夯形成的夯坑中填充碎⽯、砂等粗颗粒材料，强⾏夯击，填料挤⼊软⼟中并排开⼟体，形成砂、碎⽯桩与软⼟的复合地基，这种⽅法称为强夯置换法。
强夯置换法名词解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊强夯置换法。
你说这强夯置换法呀，就好比是给土地来一场特别的“改造手术”。
想象一下，有一块土地，它可能有点软，有点弱不禁风，就像一个身体不太好的人。
那怎么让它变得强壮起来呢？这时候强夯置换法就出马啦！强夯置换法呢，就是先把一个重重的锤子，“哐哐”地砸到地上，把土地砸得紧紧实实的。
这就像是给土地做了一次“深度按摩”，让它变得紧致有力量。
可这还不够呢，接着呀，还要把一些好的材料，比如坚硬的石块呀、结实的碎石呀，放到被砸过的地方，就像是给土地穿上了一层坚固的“铠甲”。
这可神奇了呀！经过这么一折腾，原本不咋样的土地就变得超级结实，能承受更大的压力啦。
就好像一个瘦弱的人，经过锻炼和补充营养，变得身强体壮，能挑起重担一样。
你说这强夯置换法是不是很有意思呀？它能让那些软弱的土地变得厉害起来，为我们的建筑呀、工程呀提供坚实的基础。
这不就是变废为宝嘛！而且呀，强夯置换法可不是随随便便就能用的哦。
就像医生做手术一样，得根据土地的具体情况来决定怎么操作。
要是土地太松软了，那锤子就得砸得更用力些；要是需要的强度特别高，那放的好材料就得更多些。
你想想看，要是没有强夯置换法，那我们遇到那些软弱的土地该咋办呢？难道就放弃了吗？那可不行呀！所以说呀，强夯置换法真是个了不起的发明。
它就像是土地的“救星”，让那些原本不太好的土地有了新的生机和希望。
有了它，我们的建筑才能更稳固，我们的工程才能更顺利地进行。
总之呢，强夯置换法真的是太重要啦！它让我们的土地变得更有价值，为我们的生活和建设立下了汗马功劳。
咱可得好好感谢这个神奇的方法呀！。
强夯置换法施工方案1. 简介强夯置换法，又称为“静置换法”或“置换法夯实”，是一种常见的地基处理方法。
该施工方案旨在提供对强夯置换法的全面介绍，包括施工原理、设备要求、施工步骤等内容。
2. 施工原理强夯置换法是通过使用重锤（夯锤）对地基进行连续的打击，将能量传递给地基，使其颗粒稠密，达到加固地基的目的。
夯锤下落时释放的能量会形成地基的压实区域，同时将原有松散土颗粒挤出，使其被替代为更密实的土颗粒。
3. 设备要求进行强夯置换法施工需要以下设备： - 强夯设备：包括夯锤、铲斗、液压系统等。
夯锤的选择应根据地基类型和施工要求确定，确保其能够提供足够的能量和夯击频率。
- 支撑工具：用于支撑夯锤并保持其稳定性。
常见的支撑工具包括钢管桩和支架系统。
- 检测设备：用于监测地基的夯击效果，包括振动监测仪、沉降监测仪等。
4. 施工步骤强夯置换法施工的步骤如下：步骤一：准备工作1.确定施工范围和目标，制定详细的施工计划。
2.根据地基情况选择合适的夯锤和支撑工具，并保证其正常运行。
3.清理施工现场，确保工作区域的平整和安全。
步骤二：预处理1.根据实际情况，进行必要的地面改良工作，如移除大块的岩石或树根，平整地表等。
步骤三：布设监测点1.在施工区域内布设一定数量的监测点，用于监测地基的夯击效果和后续工程的影响。
步骤四：强夯施工1.将夯锤悬挂在支撑工具上，并按照设计要求进行夯击。
2.控制夯锤的落锤高度、夯击频率和夯击位置，确保施工效果。
3.持续进行强夯施工，直至达到设计要求为止。
步骤五：监测与控制1.在夯击过程中，监测并记录夯锤的落锤高度、夯击频率和夯击位置等参数。
2.进行地基的振动监测和沉降监测，根据监测数据进行实时调整和控制。
步骤六：验收与总结1.完成施工后，对施工区域进行检查和清理。
2.根据监测数据和实际情况，评估施工质量，进行验收。
3.总结施工经验，完善施工记录，为以后的类似项目提供参考。
5. 安全注意事项在进行强夯置换法施工时，需要注意以下安全事项： - 操作人员应熟悉施工流程和操作规程，穿着符合安全要求的个人防护装备。
强夯置换施工工艺工法1、前言1、1工艺工法概况强夯置换法是在强夯法和软弱地基换填或者强填相结合而发展起来的一种地基处理方法。
它是采用在软弱地基上换填或者强填一定厚度的碎石、砂砾等透水性材料，利用强夯法的高能量冲击和挤压，将这些粗颗粒料挤压入土中，形成整体层式置换的地基，从而大大地基加固的目的。
1、2工艺原理强夯置换法加固地基作用机理类似于强夯法，首先在需要强夯置换处理的地基表面填筑一层（厚度根据设计或现场地基软弱地基情况而定）透水性材料（主要为砂砾、碎石、片石等），然后用几吨或几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实，这种强大的夯击能在地基中产生强烈的冲击波（其中体积波起主导作用，包括纵波和横波）和动应力。
从夯击点发出的纵波和横波向地基纵深方向传播，使地基土经历孔隙压缩、局部液化、可变渗透（动力排水）和时效触变恢复等几个阶段，使原地基土压缩，同时利用强夯法的高能量冲击和振动，将这些粗颗粒料夯入地基内，形成整体层式置换的复合地基。
2、工艺工法特点2、1强夯置换法适用范围广，可处理的地基土类型广泛。
2、2强夯法加固地基效果显著，强夯加固后可立即投入使用。
2、3强夯法加固地基投入设备少、施工简便、加固费用低，更适用于大规模地基加固。
2、4强夯法加固地基时，可根据上部结构需要，在原地面上选择加固范围，具有直观性和灵活性等特点。
2、5强夯法加固仅改变原地基的物理特性，对地基土及周围环境亦不产生任何化学污染。
3、适用范围强夯置换法除了适用于处理碎石土、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外，还适用于处理高饱和度的粉土和软塑～流塑的粘性土等地基对变形控制要求不严的工程。
目前已用于公路、铁路机场、房屋建筑等多方面，效果良好。
4、主要引用标准《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006《强夯地基技术规程》YSJ209-92YBJ25-92设计图纸、合同文件总监办下发的关于强夯施工的工艺要求5、施工工法根据设计文件或者现场地基情况，确定要强夯置换的部位、深度、面积。
强夯置换施工工艺强夯置换施工工艺一、适用范围强夯置换法主要适用于加固砂土和碎石土地基，用于提高地基承载力，减少沉降量，还可处理饱和砂土地基，消除液化，隔振液化，消除湿陷性黄土的不均匀沉降。
二、施工准备1、在强夯置换之前应对地质条件进行详细勘察，查明可能存在的软弱夹层，以便确定夯击能量及置换深度。
2、在强夯置换之前，应按设计要求进行测量放样，确定夯点位置。
3、根据夯击能量和置换深度，确定铺设厚度和坡度。
三、施工工艺1、平整场地：根据设计要求平整场地，清除置换范围内的树根、生活垃圾和杂物等。
2、铺设垫层：在平整后的场地上铺设垫层，垫层材料可采用天然级配砂石或碎石，垫层厚度应根据设计要求确定。
3、夯击置换：采用夯击设备进行夯击置换，根据设计要求确定夯击能量和次数。
在夯击过程中应加强观测，发现异常情况应及时采取措施。
4、检测验收：在完成夯击置换后应对地基进行检测验收，检测地基承载力和压缩模量是否符合设计要求。
四、注意事项1、在强夯置换过程中应加强观测，发现异常情况应及时采取措施。
2、在强夯置换后应对地基进行检测验收，检测地基承载力和压缩模量是否符合设计要求。
3、在强夯置换过程中应注意环境保护，减少噪声、振动和灰尘对周围环境的影响。
五、优缺点优点：强夯置换法具有施工速度快，加固效果显著，适用范围广等优点。
缺点：强夯置换法需要大量的能源和设备，施工成本较高，同时可能会对周围环境产生噪声、振动和灰尘等影响。
六、发展前景随着建筑行业的不断发展，强夯置换法作为一种有效的地基处理方法，其应用前景广阔。
未来，随着技术的不断进步和设备的不断更新，强夯置换法将会更加完善，更好地服务于建筑行业。
4.强夯置换法施工工艺
一、强夯置换法原理及适用地基
强夯置换法按置换方式的不同，有墩柱式置换和整体式置换法两种形式。
强夯置换碎石墩复合地基属于墩柱式置换的形式，它是利用夯能作为置换软土的手段，即利用强夯将地基土挤密或排开，把块石、碎石、砂砾或其他质地坚硬的散体材料，采用多次填入和夯击，最终形成密实的柱状砂石墩，这种砂石墩与周围混有砂石的墩间土所形成的复合地基。
对于饱和粘性土，强夯置换法主要作用是置换作用，其次是排水和动力固结作用。
主要适于高压缩性软粘土地基的加固。
整体式置换法又称强夯置换挤淤沉堤，它以密集的点形成线置换或面置换，通过强夯的冲击能将含水量高、抗剪强度低、具有触变性的淤泥挤开，置换以抗剪强度高、级配良好、透水性好的块石、碎石或石渣，形成密实度高、压缩性低、应力扩散性能良好、承载力高的垫层。
主要适用于处理淤泥、淤泥质软土地基。
二、强夯置换法施工
强夯置换法施工工艺参见强夯法施工工艺，机具设备、操作步骤基本相同，只是增加了在夯击过程中不断加入散体材料并进行夯实的施工。
1、墩柱式强夯置换法（强夯置换碎石墩复合地基）
1）施工工艺
在施夯的场地上先铺设0.5~1.0米的砂石垫层，再进行施工。
夯
孔的施打宜采用隔孔分序跳打的方式，以圆柱形夯锤按夯点布置和顺序夯击，夯坑深度控制在1.5~2.0米，第一遍夯至控制深度后，在夯坑内填充石料，石料最大粒径小于30㎝；将夯坑填满后再进行第二遍夯击，在夯坑深度又达到1.5~2.0米时，再填充石料至地面，然后进行第三遍夯击；将夯坑夯击1米左右深度后，再用石料填平至地面高度后振动碾压三遍。
夯击时，第一、二遍每夯点夯击次数根据试夯资料确定，每遍夯3~6击左右，第三遍夯击3击，并按最后一击夯沉量不超过5㎝为控制值。
2）施工参数
施工参数的确定主要依据现场试夯，并应考虑以下各方面因素：（1）夯击能越大，置换深度越深，即要获得较深的置换深度，应加大第一遍夯击的总能量。
（2）置换深度与置换次数成正比，一般采用3~5遍的置换次数。
（3）夯坑夯击深度同单位底面积的夯击能量与单位面积的锤底静压力密切相关，夯锤底面积越小，夯击后获得的置换深度越深。
（4）夯点布置成三角形、长方形等，主要依据试验资料确定，一般取1.5~3.0倍的夯锤底面积直径。
2、整体式强夯置换法
1）适用范围
适合深度在4~10米之间软土上条带状路堤的地基处理，一般宜将石料挤至软土底层较硬的持力层上。
2）材料使用
选用最大粒径不超过1米、透水不透泥、级配良好、结构密实、抗剪强度高的块石或碎石。
3）施工工艺
先挖除阻碍沉堤的塘堤、路堤及地表硬壳，再抛石压载，抛填厚3~6米为宜，为防止中间厚两侧薄，宜沿抛填体边挖去部分淤泥，增加底宽。
宜采用一排排施打方式，必须由抛填中心向两侧逐点夯击。
采用50吨夯机时，可分二工序施工，先夯一侧，再夯另一侧；采用100吨夯机时，可一序施工，必要时可进行第二遍夯填。
4）施工参数
（1）单夯夯击能
单夯夯击能应满足将淤泥挤开并将石料夯至底层，数值由试夯确定。
（2）单位面积的单击能
为提高挤淤效果，应提高夯锤底单位面积的静压力和单位面积的单击夯击能。
（3）夯击次数
在挂钩不太困难的情况下，强夯挤淤宜连续夯击不间歇，一般宜一遍至底，夯击次数控制在最后一击下沉量不超过5㎝。
（4）夯点间距
参照试夯资料，要求将夯顶部连成一片，并根据强夯抛填物体实测应力扩散角计算：
S=D+2Htanɑ
式中：S——夯点间距；
D——夯锤直径；
H——抛填体厚度；
ɑ——应力扩散角，块石可取8°~10°。
（5）加固宽度
整体式挤淤置换除了满足路基基地应力扩散要求和施工期间车辆行驶要求外，还要满足挤淤堤的整体稳定和局部稳定。
整体式挤淤沉堤宽度应满足下列计算式要求：
L≥（γΗ2/c u）tan（45º-φ/2）+2htan（45º-φ/2）
B´>B+2Ztanɑ
式中：L——整体式置换的宽度；
γ、φ——沉堤填料的密度及内摩擦角
H——施工期间沉堤厚度
c u——淤泥的不排水抗剪强度
B´——接底宽度
B ——基础底面宽度
Z——经强夯置换的地基深度
ɑ——应力扩散角，块石可取8°~10°。
式中第一项为整体稳定要求，第二项为局部稳定的安全储备。
注：
B´>B+2Ztanɑ式中是否为应力扩散角有疑问；
“式中第一项为整体稳定要求，第二项为局部稳定的安全储备”有疑问。
本节疑问较多，见《复合地基设计和施工指南》176页〖强夯置换碎石桩复合地基〗。
