強夯置換在處理淤泥質(zhì)粘土中的應(yīng)用

□文/宋振濤 肖國挺

1 置換法施工原理

強夯置換法處理軟土地基具有擠密作用、排水作用和置換加固作用。它綜合了強夯技術(shù)和振沖碎石工藝的特點，具有造價低、工期短、便于施工等優(yōu)點，但強夯時的振沖波和噪聲對周邊建筑物、居民均有較大影響，距離較近時需慎重考慮。

按普通強夯技術(shù)對飽和軟土強夯處理時，效果不穩(wěn)定，強夯置換法就是應(yīng)用復(fù)合地基的理論，而形成的施工技術(shù)。它利用重錘自由落下的沖擊能，采用強夯工藝先將地表夯成一定深度的夯坑，將塊石或碎石等粗骨料填入坑內(nèi)，再在原夯點夯擊，反復(fù)進行夯與填，直至達到良好持力層的設(shè)計要求，形成一定深度和直徑的粗骨料柱狀加固體，習(xí)慣稱塊（碎）石墩。同時它擠密夯間土并為空隙壓力水的消散提供良好的排水通道，它與土共同作用，成為復(fù)合地基，從而提高了夯間土的承載力。

按此工藝夯擊時，將塊石夯至持力層的表面，同時軟土受高壓被擠走或上翻，塊石與軟土位置調(diào)換的過程叫置換。

2 工程概況

新溆高速公路K16+950～K18+350段為軟土路基段，表土為0.5～0.7 m的耕植土；以下為3.0～7.5 m淤泥質(zhì)粘土，其性狀為黑灰色、軟塑-可塑狀、飽和，以淤泥為主，富含有機質(zhì)，具嗅味，局部混較多砂礫，系海相沉積形成，液性指數(shù)為2.2，具有高壓縮性，屬過濕類型土，標準貫入試驗實測值平均數(shù)為1.1擊/30 cm。地下水位埋深0.5～1.0 m。

該路段淤泥深度較大且承載力過低，無法承載施工機械，需先鋪筑1.5～2 m山皮土層，使其承載力滿足強夯機安置的要求。

3 強夯置換的施工過程

3.1 施工前場地準備工作

1）查明場地范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物、管線和其他設(shè)施的位置及標高等參數(shù)并采取必要措施加以妥善處理，以免強夯施工時造成損壞。

2）當強夯施工所產(chǎn)生的振動對臨近建筑物或其他設(shè)施產(chǎn)生有害影響時，應(yīng)采取防振、隔振或其他必要措施。

3）當場地地下水位高或夯坑內(nèi)積水影響施工時，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散材料進行強夯，場地或夯坑內(nèi)積水應(yīng)及時排出。

3.2 起夯面

填筑1.5～2 m的山皮土 (具體厚度以能承受機械重量為原則確定)，考慮處理后淤泥層上填土的穩(wěn)定性，填筑橫向?qū)挾确秶鷳?yīng)適當加大至路基坡腳外10 m。下面1 m范圍內(nèi)填筑層采用石料含量較多（＞70%）、粒徑較大山皮土，但最大粒徑不宜超過1 m；上面層采用石料含量較少（≮60%）、粒徑較小山皮土，最大粒徑≯30 cm。起夯面為該填筑層頂面，起夯面應(yīng)整平并用輕型壓實機械碾壓，放置3～5 d后方可進行強夯置換。強夯寬度范圍為路基兩側(cè)距路中線各43 m。

4 強夯法施工要點

4.1 夯點布置及夯擊數(shù)

強夯置換應(yīng)分段進行，最大段落≯200 m，成梅花形插檔布置夯點，夯點間距5 m；共夯3遍，先跳夯2遍，夯擊能為3 000 kN·m(如夯錘質(zhì)量20 t，落距為15 m)，前2遍每夯點夯擊數(shù)為6（如夯坑底已出現(xiàn)淤泥或周邊有隆起，可適當減少夯擊次數(shù)）；最后一遍為低能滿夯（夯點間重復(fù)1/4夯錘面積），夯擊能為2 000 kN·m(如夯錘質(zhì)量20 t，落距為10 m)，夯擊數(shù)為3。要求每一強夯段落前兩次點夯與最后一次滿夯間隔時間至少3 d，滿夯完成5 d且驗收滿足設(shè)計要求后方可繼續(xù)填筑。

4.2 施工步驟

每一個強夯施工段落內(nèi)，強夯順序應(yīng)從路中線向兩側(cè)進行，具體施工步驟如下：

1）在以整平好的場地上標出第一遍夯擊點位置并測量場地高程；

2）起重機就位，使夯錘對準夯點位置；

3）將夯錘起吊到所要求的高度，放下吊鉤，使夯錘脫鉤自由下落；

4）重復(fù)步驟3，完成該夯點擊數(shù)；

5）將夯機移至下一夯點；

6）重復(fù)步驟2～4，完成第一遍全部夯點的夯擊；

7）用推土機將夯坑填平并測量場地高程，停歇至少3 d時間，待土中超靜孔隙水壓力的消散，再按上述步驟逐遍完成第二遍夯擊。若第二遍強夯起夯困難時，應(yīng)填筑50 cm山皮土并分層碾壓后再強夯；

8）用低能量滿夯一遍，將場地表層松土夯實并測量夯后場地高程。

4.3 施工記錄及數(shù)據(jù)整理

1）每個夯點的每擊夯沉量、夯坑深度、開口大小、夯坑體積、填料量。

2）場地隆起、下沉記錄，特別鄰近的建、構(gòu)筑物等。

3）每遍夯擊后場地的夯沉量，填料記錄。

4）附近建筑物的變形監(jiān)測。

5）記錄最后兩擊的貫入度，看是否滿足設(shè)計或試夯要求。

5 檢驗標準

1）前兩遍最后兩擊的平均夯沉量≯30mm。

2）最后一遍最后兩擊的平均夯沉量≯10mm。

3）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。

4）不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

5）地表上1.5～2.0 m山皮土滿夯結(jié)束后應(yīng)整平壓實，3 d后可進行質(zhì)量驗收，夯擊整平壓實后，壓實度應(yīng)＞90%，要求承載力＞200 kN，20 t壓路機碾壓后沉降差＜0.5 cm。

強夯置換完成后，放置至少5 d，鋪一層土工格柵，再分層填筑路基填料至路床，填土?xí)r應(yīng)動態(tài)觀測其沉降及側(cè)向位移，填筑速率不宜過快，應(yīng)控制地基每晝夜沉降量≯10mm，側(cè)向位移量≯5mm。完成后超填60 cm厚的預(yù)壓土，預(yù)壓期應(yīng)超過6月，在此期間需進行沉降監(jiān)測。預(yù)壓期后2月須進行4次（每2周一次）沉降觀測，達到每次沉降值＜5mm后方可卸荷，卸荷后路床應(yīng)整平壓實，路床頂面經(jīng)彎沉值、壓實度檢測合格后方可施工路面結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)語

通過該工程實踐表明，采用強夯置換處理較大深度淤泥質(zhì)粘土地基可使填筑的山皮土層在強夯的反復(fù)夯擊作用下形成一定深度和強度的板結(jié)加固體，同時淤泥受高壓被擠走或上翻，使路基的承載力得到很大提升。

[1]肖 婧.強夯法地基處理在工程實踐中的具體應(yīng)用[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2006，（5）：22-24.

[2]王 兵.強夯法施工及注意事項[J].交通標準化，2005，（8）：117-119.