強夯置換法是指利用重錘夯擊排開軟土，向夯坑內回填塊石、碎石、砂或其他顆粒材料，最終形成塊(碎石)墩，塊(碎石)墩與周圍混有砂石的夯間土形成複合地基，其承載力和變形模量有較大的提高，而塊(碎)石礅中的空隙為軟土孔隙水的排出提供了良好的通道。經過強夯置換法處理的地基，既提高了地基強度，又改善了排水條件，有利於軟土固結。
基本介紹
- 中文名：強夯置換法
- 外文名：Dynamic replacement
- 作用：處理地基
- 過程：邊夯邊填碎石在地基中設定碎石墩
- 考慮因素：粉土、複合地基等
- 特點：提高地基強度，改善排水條件等
分類,單點置換原理,置換方法與置換效果,形狀、尺寸與施工工藝,
分類
工程實踐中，強夯置換法用於處理含水量過高的黏性土填土和厚度不大的淤泥、淤泥質土地基，都有大量的成功經驗。能夠克服挖土換土不能太深(一般深度3m)粉噴樁不能太淺(一般為大於6m)的局限性，且有成本低、工期短的特點。因此，用於處理黃河沖積平原淺層(小於6m)的軟基。
強夯置換分為：①單點夯擊置換形成獨立的墩置換體形式；②足夠間距的群點置換，形成有序排列的群墩複合地基的置換形式；③密集布置的群點夯擊，形成整體置換的形式等三類。單點夯擊的置換體深度一般為5～7m，最深者8.5m；整體式置換的深度，一般不會超過單點夯擊置換的深度，在淤泥中擠淤置換的深度一般為6m，最深10m(採用特殊工藝)。
單點置換原理
圓柱體形的重錘自高空落下，接觸地面的瞬間夯錘刺入並深陷於土中，在瞬間釋放出大量能量，對被加固土體產生的作用有三個方面：
(1)直接位於錘底面下的土，瞬間承受錘底巨大衝擊壓力，使土體積壓縮並急速地向下推移，在夯坑底面以下形成一個壓實體，其密度大為提高。
(2)位於錘體側邊的土，瞬間受到錘體邊緣的巨大沖切力而發生豎向的剪下破壞，形成一個近乎直壁的圓柱形深坑。
(3)錘體落下衝壓和沖切土體形成夯坑的同時，還產生強烈的震動，基於震動液化、排水固結、震動擠密等聯合作用，使置換體周圍的土體得到加固。
置換方法與置換效果
一次置換形成的夯坑深度一般為夯錘直徑的1～2倍，要求置換體深度大時必須經過多次的置換才能達到目的。第一次置換先夯出一個深度為1～2倍錘徑的夯坑，填滿碎(塊)石等置換材料後，以完全相同於前述的步驟再做第二次置換，直到第”次置換達到預期的目的或置換深度為止。
多次置換所形成的置換體，其形狀、尺寸與置換工藝等多種因素有關。下面根據室內模型試驗和野外原位試驗，探討高飽和度土的強夯置換工藝和置換效果。
形狀、尺寸與施工工藝
1)置換體呈碗底形的圓柱體形，其直徑、深度與夯擊能量直接相關。要求置換深度大，必須提高夯擊能，有效地增加每次的置換深度，並增加置換的次數。
2)要求置換的直徑小、深徑比大，除了採用小直徑夯錘外，還必須提高單擊夯能，有效地增加每一錘的貫入深度。置換體的直徑一般為1.5～1.8倍錘徑，由單擊能量、被置換土體和置換材料性質而定。
3)置換土料的性質對置換體的形狀有很大影響，碎(塊)石等粗粒材料的置換效果良好，置換體的輪廓清晰，當被置換土層為飽和軟土時，不適宜用砂、礫、山皮土作置換料。
4)被置換土體緊緊地被壓縮在置換體下方形成一個冠狀擠密區，其輪廓範圍十分清晰。夯坑為1倍錘徑，被置換土的體積顯著壓縮，密度大為提高。擠密區的底部厚度達1.5～1.8倍錘徑，相當於置換體的直徑。擠密區的直徑可達3倍錘徑。
5)置換地面的隆起量可以反映置換的效果和被置換土體的擠密情況。地面隆起量越大，說明原土被擠密的程度越差，越接近於單純的擠出置換過程。當被置換土體為不易擠密的飽和軟土或原土已經達到不可再擠密的程度時，地面就會發生隆起。
