強(qiáng)夯置換法在某沿海地區(qū)道路軟土路基中應(yīng)用與分析

王健

大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧大連 116000

1 概述及作用原理

強(qiáng)夯置換法用于處理高飽和度的粉土與軟塑一流塑的黏性土等地基，這種方法是將夯錘提到高處使其自由落下形成夯坑，并不斷夯擊坑內(nèi)回填的砂石等粗顆粒材料，使其形成連續(xù)的密實(shí)的夯置換墩與周圍混有砂石的夯間土形成復(fù)合地基，經(jīng)強(qiáng)夯置換法處理的地基，既提高了地基承載力，又改善了排水條件，有利于軟土的固結(jié)。

強(qiáng)夯置換法具有加固效果顯著、施工期短、施工費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于市政道路、公路、機(jī)場(chǎng)、房屋建筑等工程。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

在擬建場(chǎng)地需要修建市政道路，地層分布及特征自上而下劃分為4個(gè)工程地質(zhì)層，分述如下：

①素填土（Q4lc）：素填土，松散，主要由碎石、礫石及粘性土構(gòu)成，局部有塊石，直徑15-30cm居多，欠固結(jié)，為較差地基土。揭露層厚2-3.8米。

②淤泥質(zhì)黏土（Q4mc）：呈軟-流塑狀態(tài)，高壓縮性，強(qiáng)度低，為不良地基土。揭露層厚2.2-4.5米。地基承載力60KPa。

③礫砂，飽和，稍密，壓縮性低，為一般地基土。揭露層厚3.1-3.6米。地基承載力200KPa。

④強(qiáng)、中風(fēng)化板巖，屬極軟巖-軟巖，遇水易軟化，為良好地基持力層。揭露層厚1.7-2.5米。地基承載力分別為300KPa、1000KPa。

2.2 地基處理方法分析

根據(jù)地勘報(bào)告，擬建場(chǎng)地需要對(duì)素填土層、淤泥質(zhì)黏土層進(jìn)行處理。

（1）強(qiáng)夯法加固素填土層效果明顯，而對(duì)于淤泥質(zhì)黏土層（呈軟-流塑狀態(tài)，高壓縮性）處理效果不明顯；

（2）振沖碎石樁、水泥攪拌樁、CFG樁加固素填土層和淤泥質(zhì)黏土層效果明顯，但擬建場(chǎng)地在素填土層中夾雜較多直徑15-30cm的塊石，且土層較厚無(wú)法挖除，嚴(yán)重影響其施工和處理效果；

（3）強(qiáng)夯置換加固素填土層和淤泥質(zhì)黏土層效果明顯，且擬建場(chǎng)地的處理深度在強(qiáng)夯置換有效加固深度范圍內(nèi)，素填土層中夾雜的塊石對(duì)強(qiáng)夯置換施工工藝影響不大。

綜合以上因素本次設(shè)計(jì)提出強(qiáng)夯置換處理方案。

2.3 強(qiáng)夯置換法

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工確定的試夯參數(shù)。選定合適的區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試，與強(qiáng)夯置換前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯置換效果，確定工程采用的最終各項(xiàng)強(qiáng)夯置換參數(shù)，然后再結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行大面積施工。

（2）試夯設(shè)計(jì)。

①確定有效加固深度及單位夯擊能。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，確定強(qiáng)夯參數(shù)如下：

a.點(diǎn)夯錘直徑1.50m，圓柱形；滿夯錘：直徑2.0-2.4m。

b.點(diǎn)夯夯擊能為3000KN·m；滿夯夯擊能為1000KN·m

c.點(diǎn)夯點(diǎn)距3.0米滿夯點(diǎn)距錘印搭接（1/4）d

d.夯擊遍數(shù)點(diǎn)夯4遍,滿夯1遍

e.墩體材料：采用級(jí)配良好的塊石、碎石、礦渣等堅(jiān)硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30%，含泥(土)量不宜超過全重的5%。

f.處理寬度：根據(jù)路基坡腳及管線預(yù)埋位置綜合考慮。

②強(qiáng)夯置換控制標(biāo)準(zhǔn)。

a.復(fù)合地基承載力特征值為fspk=140kPa；

b.墩底穿過軟弱土層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)；

c.累計(jì)夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的1.5-2.0倍；

d.最后二擊平均沉降量≤50mm

③強(qiáng)夯置換法施工。

施工前對(duì)場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下構(gòu)筑物和各種地下管線，應(yīng)采取安全措施，避免因施工而造成損壞。當(dāng)強(qiáng)夯施工所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物或設(shè)備會(huì)產(chǎn)生有害的影響時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并采取挖隔振溝等隔振或防振措施，溝底寬度宜大于50cm，溝深要超過已有構(gòu)筑物基礎(chǔ)50cm，且不小于2m[1]。

a.清理、平整施工場(chǎng)地，當(dāng)場(chǎng)地表土軟弱或地下水位較高，應(yīng)于其上鋪設(shè)一層厚度為1-2m的夯填料作為施工墊層或采用人工降低地下水位使地下水位低于坑底面以下2m，以便于強(qiáng)夯設(shè)備的行走移動(dòng)；

b.測(cè)量平整后的場(chǎng)地高程，進(jìn)行置換墩夯點(diǎn)位置放樣。

c.起重機(jī)就位。

d.夯錘置于夯點(diǎn)位置，測(cè)量夯前錘頂高程。

e.將夯錘起吊到設(shè)計(jì)高度，啟動(dòng)脫鉤器，使夯錘自由下落。利用夯錘的勢(shì)能，沖切墊層，形成夯坑。

f.在夯坑內(nèi)用推土機(jī)推填進(jìn)墩體材料，直至與坑周原始場(chǎng)地標(biāo)高持平，記錄填料數(shù)量，繼續(xù)夯擊，使填料逐漸向下延長(zhǎng)。如此重復(fù)直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)后，完成一個(gè)墩體的夯擊，并移位至下一根置換墩墩位。

g.按由內(nèi)而外，隔行跳打原則完成全部夯點(diǎn)施工。

h.推平場(chǎng)地，測(cè)量場(chǎng)地地面高程。

i.分層碾壓密實(shí)。

④強(qiáng)夯置換施工過程中質(zhì)量控制。

a.開夯前應(yīng)檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求。

b.按設(shè)計(jì)要求檢查夯坑填料的質(zhì)量，記錄夯坑填料使用數(shù)量。

c.檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)、每擊夯坑沉降量及夯坑周邊土體的側(cè)向位移量。

d.檢查施工過程中的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)夯和采取其它有效措施。

e.強(qiáng)夯后表層80cm應(yīng)分層碾壓至路床頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

f.夯擊時(shí)應(yīng)注意施工安全。

⑤施工質(zhì)量檢驗(yàn)。

a.施工結(jié)束后應(yīng)間隔28d方能對(duì)地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

b.應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)法進(jìn)行復(fù)合地基的承載力檢測(cè)。復(fù)合地基載荷試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于總墩數(shù)的1%，且不少于3點(diǎn)。

c.置換墩著底情況檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于墩點(diǎn)數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3點(diǎn)。

3 結(jié)論與分析

施工結(jié)束后通過荷載試驗(yàn)和重型及超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到理想的效果。

（1）強(qiáng)夯置換法加固軟土基礎(chǔ)，其置換深度是有限的，與地質(zhì)條件、強(qiáng)夯參數(shù)等有關(guān)，一般在8-9m。

（2）影響強(qiáng)夯置換效果的主要因素：置換率，直接影響符合地基的承載能力；加固深度，直接影響滑動(dòng)穩(wěn)定性沉降變形及容許變形；填料的性能，影響填料的內(nèi)摩擦角及排水效果。

（3）強(qiáng)夯置換法的動(dòng)力固結(jié)效應(yīng)是顯著的，一般可使樁間土的強(qiáng)度增長(zhǎng)達(dá)到150%以上，具體增長(zhǎng)率應(yīng)以實(shí)地檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。