強夯置換在軟土地基處治中的應用

賈平虎

摘要：強夯法這種迅速加固軟土地基的方法又名動力固結(jié)法，是一種快速加固的地基處理方法，該方法是借助起重設(shè)備把重錘提升到一定高度，然后，運用自動脫鉤法讓重錘自由下落，以此沖擊能夯實地基，增強地基土的強度，減小降低土的壓縮性。

【關(guān)鍵詞】強夯置換；地基；動力固結(jié)法

1.項目概況

樂昌至廣州高速公路K137+875～K138+010段位于填方段落，且填方高度較高（約8-9m），施工單位現(xiàn)場開挖后發(fā)現(xiàn)該段落土質(zhì)含水量高，地基承載力低，經(jīng)地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)該區(qū)域上部為粉質(zhì)粘土、下部為中風化灰?guī)r組成，其中粉質(zhì)粘土層上層為軟塑狀粉質(zhì)粘土，其厚度約5-10m，該層地基層載力極低，需處治后才能滿足工程需要。

2.強夯置換方案設(shè)計

2.1 強夯置換

強夯置換法是反復借助起重設(shè)備把重錘提升到一定高度，然后，運用自動脫鉤法讓重錘自由下落以增強軟土地基的強度，減小孔隙水壓力，使地基形成密實墩體的處理方法。根據(jù)本路段地質(zhì)資料及相關(guān)設(shè)計文件，初步確定本次試驗參數(shù)，具體如下：回填料采用最大粒徑不大于60cm，石料強度不小于30mpa開山灰?guī)r。填料首次堆料厚度控制在1m左右；強夯夯擊能量采用1500KN.m，通常是依據(jù)現(xiàn)場夯擊次數(shù)以及夯沉量關(guān)系來確定夯擊的總次數(shù)，需要注意的是，最后兩次夯擊的平均夯沉量不得超過50mm；夯坑現(xiàn)場周圍不能出現(xiàn)過度隆起的地面，而且不能因為夯坑過深而滋生起錘困難問題。

2.2 有效加固深度

有效加固深度指從最初被加固地基土表面算起，經(jīng)強夯地基處理后地基土滿足了設(shè)計要求的加固深度。在現(xiàn)場施工作業(yè)中，軟土地基的土壤性質(zhì)、軟土層深度和、地下水位以及強夯的其他設(shè)計參數(shù)均會影響最終的實測深度，因此應根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗來確定，按下式預估：D=a√Qh，其中，軟土地基a按下表取值為0.5，夯錘重Q為20T，夯距h為7.5m。如表1所示

根據(jù)動力觸探試驗及鉆芯取樣，此段路基軟弱層地基承載力不能滿足設(shè)計要求，通過強夯處理后，可對此段路基進行有效加固；下臥層地質(zhì)情況良好，可以作為承持力層。

2.3科學布置夯擊點與間距

一般情況下，施工技術(shù)人員是根據(jù)地基加固深度和軟土性質(zhì)來確定夯距，通常是在5到9m之間。不可忽視的是，第一次的夯距須大于后來的夯距，這樣能夠避免相鄰的夯擊點在淺層區(qū)進行加固和出現(xiàn)硬殼層，確保夯擊能向更深處傳遞。下一次的夯擊點應取上一次夯擊點的中間，而且后一次要以較低的夯擊能來進行滿夯。

2.4控制好夯擊擊數(shù)

施工技術(shù)人員應根據(jù)現(xiàn)場試夯所得出的夯擊次數(shù)與夯沉量的關(guān)系曲線來確定夯擊擊數(shù)，與此同時，須滿足最后兩次夯擊的平均夯沉量不超過50mm，夯坑現(xiàn)場周圍不能出現(xiàn)過度隆起的地面，而且不能因為夯坑過深而滋生起錘困難問題。

2.5夯擊沉降量及周邊隆起分析

為精確測得夯沉量、周邊拱起量，準確反映夯沉量、周邊隆起量與夯擊次數(shù)曲線關(guān)系，在測量夯坑沉降差時，在夯擊點上放置10cm×10cm厚1cm的鋼板，在距夯擊點4米、5米、6米、8米、10米位置布設(shè)直徑10cm鋼珠。每夯擊一次測量沉降值，可有效避免測量誤差引起的數(shù)據(jù)偏差。且在夯擊完成后連續(xù)測量一段時間，對測量數(shù)據(jù)進行對比分析，分析在強夯后應力釋放過程中沉降及上拱現(xiàn)象。如圖1、圖2。

根據(jù)沉降關(guān)系曲線、周邊隆起關(guān)系曲線分析，當強夯施工所產(chǎn)生的沖擊波對鄰近建筑物存在有害影響時，可采用開挖寬度1.0米，深度2.0米。防震溝的方法截斷部分夯擊時震動波。在強夯區(qū)域有結(jié)構(gòu)物時，應遵循以下規(guī)定：在水平方向，強夯應距離結(jié)構(gòu)物5米以上；在垂直方向，強夯應距離結(jié)構(gòu)物6～10米。

2.6強夯效果

通常，巨大的沖擊可以在土體結(jié)構(gòu)中滋生大量的應力波，進而破壞土體的原有機構(gòu)，導致土體局部出現(xiàn)液化現(xiàn)象，滋生許多裂隙，對此，應適當增加排水通道，使孔隙水能夠順利逸出，等到超孔隙水壓力消散之后，土體就能夠得以固結(jié)，此時，軟土的觸變性和強度均得到了提高。

在測量數(shù)據(jù)中任意選取3組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從下圖數(shù)據(jù)分析，夯擊會隨著每次沉降差的逐漸減小而縮小體積變化指數(shù)，地基承載力會有所增長，然而，體積的變化與承載力的提高并不會依據(jù)夯擊能的算術(shù)級別規(guī)律而增加。夯擊12～14次情況下可達到最后兩擊沉降差小于50mm、周邊隆起較小的技術(shù)要求，且總的沉降趨于穩(wěn)定，夯擊后基本不再沉降，說明已夯擊密實。如圖3、圖4。

3.結(jié)束語

本文通過對樂昌至廣州高速公路K137+875～K138+010段軟土路基采用強夯置換法處理，對夯沉量與夯擊次數(shù)、沉降數(shù)據(jù)、周邊隆起數(shù)據(jù)等進行相關(guān)分析，得出在強夯過程中沉降量能夠滿足設(shè)計要求的60%到90%；影響深度在5到10m之間，夯后壓縮性可降低到200至500%，地基強度能提高到2至5倍；強夯有助于防止地震區(qū)發(fā)生沙土液化現(xiàn)象。在處理大面積作業(yè)時，應采用連續(xù)夯擊法，以此節(jié)約孔隙水消散的間歇時間。

【關(guān)鍵詞】

[1]張學彥，韓京博.淺述強夯置換法在軟土地基處理中的應用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（05）：48-49.

[2]許雪峰.強夯置換法在軟土地基處理中的應用探究[J].建材與裝飾，2017（50）：254-255.