強(qiáng)夯置換法加固濕軟地基現(xiàn)場試驗研究

毛洪錄，張興成，王 昊

(1.山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東濟(jì)南 250061;2.聊城市公路工程總公司，山東聊城 252000;3.山東高速集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014)

強(qiáng)夯置換法是利用重錘高落差產(chǎn)生的高沖擊能將碎石、片石、礦渣等性能較好的材料強(qiáng)力擠入地基中，形成粒料墩，墩與墩間土形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減小沉降。在強(qiáng)夯置換過程中，土體結(jié)構(gòu)破壞，地基土體產(chǎn)生超孔隙水壓力，但隨著時間的增加，土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會得到恢復(fù)。粒料墩一般都有較好的透水性，利于土體中超孔隙水壓力消散產(chǎn)生固結(jié)，適用于加固飽和軟黏土地基［1-2］。

1 工程概況

黃泛平原區(qū)某在建公路工程，雨季使用強(qiáng)夯法對軟弱地基進(jìn)行加固處治時，部分路段出現(xiàn)“彈簧土”、土基翻漿等現(xiàn)象，由于受建設(shè)工期限制，設(shè)計改用強(qiáng)夯置換法對其進(jìn)行加固處理。現(xiàn)場選取試驗段，對該種處置方法進(jìn)行了施工工藝參數(shù)設(shè)計和加固效果評價［3-6］。

試驗段處理長度30m，寬度為36 m。夯錘重100 kN，夯錘落距15m。單點夯擊能為1 500 kN·m(滿夯時為800 kN·m)，夯點間距6 m×6 m，置換深度為1.5m。共布置夯點50個。試驗區(qū)沿深度分布的土質(zhì)參數(shù)如表1所示。

2 施工技術(shù)參數(shù)設(shè)計

1)測量放樣。用全站儀按施工圖要求確定出強(qiáng)夯置換區(qū)域，在處治區(qū)域以間距6 m按正方形由路中線向路兩側(cè)布置第一遍夯點位置，用白灰做出標(biāo)記，并測量地面高程。處理范圍為路中至兩側(cè)路基坡腳以外1 m，夯點平面布置見圖1。

表1 原狀土土質(zhì)參數(shù)

圖1 夯點平面布置(單位:m)

2)選擇強(qiáng)夯置換區(qū)域中心位置的夯點，夯機(jī)就位，校驗夯錘對中偏差、夯錘落距后開夯，強(qiáng)夯的單點夯擊能1 500 kN·m。

3)點夯時，要對每一夯點的能量、夯擊次數(shù)，每次夯擊夯坑沉陷量、夯擊周圍土的隆起量以及埋設(shè)測點要進(jìn)行量測和記錄，并注意夯擊振動的影響范圍和程度。

4)按由內(nèi)向外逐點夯擊的原則，先夯擊路中線處的夯點，然后平行于路中線由內(nèi)到外向路兩側(cè)分別夯擊，完成強(qiáng)夯置換區(qū)域全部夯點的施工。

5)停夯后向坑內(nèi)填磚渣直至坑頂填平，記錄填料數(shù)量。

6)強(qiáng)夯機(jī)就位對已回填完磚渣的夯點繼續(xù)進(jìn)行夯擊，同一夯位最后兩擊的平均夯沉量＜50mm時，即可止夯，則完成了該夯點的施工。以此類推，完成第一遍點夯施工。

7)用推土機(jī)配合挖掘機(jī)進(jìn)行整平后，按1)至6)步驟對第一遍夯擊點正方形的中間進(jìn)行第二遍夯擊。

8)用平地機(jī)將強(qiáng)夯后的地面刮平并整修。

9)第二遍夯擊結(jié)束后，低能滿夯兩遍，滿夯夯擊能800 kN·m，滿夯可采用輕錘或低錘距多次夯擊，錘印彼此搭接1/4。

3 試驗數(shù)據(jù)分析及加固效果評價

試驗過程中主要是對試驗段路基處置過程中的夯沉量、夯擊前后的地基承載力進(jìn)行了量測。夯點置換前后外觀效果如圖2所示。

圖2 置換坑夯擊前后外觀效果

1)夯沉量

現(xiàn)場對50個夯點的夯沉量進(jìn)行了檢測、記錄。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)可知，在置換后夯擊3～4擊基本能達(dá)到設(shè)計要求，第一、二遍點夯的總沉降量平均值分別為35.1 cm，30.4 cm。單夯夯沉量與夯擊次數(shù)之間的關(guān)系如圖3所示。第一、二遍點夯的變化規(guī)律基本相同。

2)地基承載力

為了檢測處置前后地基承載力的變化情況，在試驗區(qū)內(nèi)沿縱向布置了6個觀測點，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，夯擊置換前后地基承載力的變化情況如圖4所示。

由試驗情況來看，強(qiáng)夯置換效果明顯，施工工藝參數(shù)適合于該類土地基處理，加固后地基承載力超出了設(shè)計要求。實踐證明，該加固方案可應(yīng)用于雨季施工，縮短了施工工期，但成本有所提高，而且施工中應(yīng)該嚴(yán)格控制填筑材料的質(zhì)量，以及置換深度。

圖3 單夯夯沉量與夯擊次數(shù)關(guān)系曲線

圖4 夯擊置換前后地基承載力變化

4 結(jié)論

現(xiàn)場試驗和實踐應(yīng)用證明，強(qiáng)夯置換法適用于軟土地基的雨季加固施工，可有效縮短工期，且能較大幅度地提升軟土地基承載力，是飽和軟黏土地基的一種有效加固方法。

［1］王宏祥，閆澍旺，馮守中.強(qiáng)夯置換墩法處理公路軟基的機(jī)制研究［J］.巖土力學(xué)，2009，30(12):3753-3758.

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［3］吳道祥，劉剛，王國強(qiáng).強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換碎石樁復(fù)合地基承載力的試驗研究［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，31(4):622-625，630.

［4］姬同庚.強(qiáng)夯置換碎石樁處理高速公路軟基的試驗研究［J］.路基工程，2007(4):125-127.

［5］徐玉勝，趙有明.強(qiáng)夯置換法處理軟土地基的設(shè)計參數(shù)研究［J］.鐵道建筑，2009(2):83-85.

［6］徐玉勝，趙有明，高明顯.強(qiáng)夯置換法處理軟土地基的模型試驗研究［J］.鐵道建筑，2011(1):77-80.