強(qiáng)夯置換法處理松軟土地基若干問題探析

蘇業(yè)全

摘要：本文介紹了采用強(qiáng)夯置換法處理松軟土地基的若干重要問題，概述了相關(guān)原理，施工技術(shù)要點以及效果檢測，希望有所作用。

關(guān)鍵詞：松軟土地基；強(qiáng)夯置換法；擠密；加固

在工業(yè)與民用建筑中常常會遇到松軟土地基，為了安全可靠，滿足設(shè)計要求，就要對這類地基進(jìn)行處理，強(qiáng)夯置換法是有效的軟土地基加固手段之一，它能改善地基土的力學(xué)性能，以達(dá)到建筑地基安全、可靠使用的目的，目前在一些工程中得到了廣泛的應(yīng)用。該法施工簡單、所用材料容易獲得，所形成的樁體兼有復(fù)合地基和豎向排水通道的作用，具有對樁體周圍土體擠密的效果。

一、強(qiáng)夯置換法施工原理

強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)夯時的振沖波和噪聲對周邊建筑物、居民均有較大影響，當(dāng)距其較近時要慎重考慮。按普通強(qiáng)夯技術(shù)對飽和軟土地基強(qiáng)夯處理時，效果不穩(wěn)定。

強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行夯與填，直至達(dá)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)慣稱為塊(碎)石墩。同時它擠密夯間土，并為孔隙壓力水的消散提供良好的排水通道，從而提高了夯間土的承載力。它與夯間土共同作用，成為復(fù)合地基。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)換的過程就叫置換。

強(qiáng)夯置換法多用于加固泥炭土、飽和淤泥或淤泥質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)粉土、粉細(xì)砂、填土及黃土等對變形控制要求不嚴(yán)的軟土地基工程。這種方法特別對于建筑在地基表層存在難以清除的塊石或建筑垃圾的軟土地基上的一般工程，強(qiáng)夯置換法較其他軟土地基處理措施有著不可比擬的相對優(yōu)勢。

二、影響強(qiáng)夯置換法加固效果的因素

在工程應(yīng)用中，加固前的樁間土性質(zhì)是確定的，其土工指標(biāo)可被確定為某一數(shù)值。影響強(qiáng)夯置換法加固效果的主要因素有以下3個：

（一）置換率：由樁距、樁徑?jīng)Q定，直接影響復(fù)合地基的承載能力；

（二）加固深度即樁長：直接影響滑動穩(wěn)定性、沉降變形及容許承載力等；

（三）碎石料的性能：影響碎石料的內(nèi)摩擦角及排水效果。

因此，在施工中應(yīng)嚴(yán)格檢控影響以上因素的施工程序，使施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求。

三、強(qiáng)夯的施工

采用強(qiáng)夯施工的方法對于一般的工程而言都大同小異，以下就一般的施工做簡要的論述。

（一）施工準(zhǔn)備

主要包括：

a、編制施工方案，確保質(zhì)量、安全措施切實可行。

b、場地靠民房旁設(shè)減震溝；根據(jù)場的地勢走向，合理布置排水溝。

c、清除原廠房拆除后留下的舊基礎(chǔ)。

d、機(jī)械設(shè)備的檢修維護(hù)，特別是夯錘的重量應(yīng)實測實量，計算重量。

e、石源及運輸路線的考察與選擇。

f、施工場地環(huán)境保護(hù)以及資金準(zhǔn)備等。

首先，選擇試夯點試夯，進(jìn)行試夯檢測。根據(jù)地質(zhì)報告，選擇淤泥較厚的區(qū)域，按設(shè)計樁位布置確定5個夯點，試夯完畢后，間隔2周。用瑞利波檢測成樁的深度和完整性，作一塊2m×2m的壓板(在中心點位)的靜載試驗。根據(jù)試夯情況和檢測情況，確定收錘標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)參數(shù)。

其次，排清地下水。在場地合理布置排水溝，降低地下水水位，從總體上確保強(qiáng)夯效果。另一方面，如果夯坑有水，就會降低夯擊能，而且不安全，因水在重錘夯擊擊時會被濺起，并帶動小石塊飛起，引起不安全隱患。

（二）主要施工方法

a、夯點由設(shè)計分為建筑區(qū)(有建筑物，四周增加10m)和非建筑區(qū)(活動廣場或道路、環(huán)境部分)。建筑區(qū)采用高能量級施夯，非建筑區(qū)多用低能量級施夯。

b、夯點設(shè)計采取3.5m×3.5m正方式布蓋，共夯3遍，第1遍對主夯點按7m×7m夯間距依次施夯。待完成一段區(qū)域布區(qū)的主夯點后，再對位于夯點對角線的交點的次夯點施夯，在主、次夯點間布置插夯點再行施夯。最后滿夯2遍。

c、強(qiáng)夯后部主要是清除夯后因場地置換而被擠出的表面的軟弱土(或淤泥)，然后再進(jìn)行施夯，不能讓這些軟弱土混雜于夯土中，以保證工程質(zhì)量。

d、監(jiān)測。無論是點夯還是滿夯，監(jiān)測都十分重要，因此，每夯擊1次都必須用水準(zhǔn)儀進(jìn)行1次檢測，且要詳細(xì)編號，對擊數(shù)、夯沉量和最后3擊沉量做好詳細(xì)記錄，它是交工存檔的原始資料。

e、交工面檢查，點夯完成后，要先粗整平場地，對強(qiáng)夯交工面進(jìn)行檢查，如有不足，可通過滿夯時填土給予調(diào)整。

四、施工效果的質(zhì)量檢測

強(qiáng)夯置換施工中采用超重型或重型圓錐動力觸探檢查置換墩著底情況。強(qiáng)夯置換處理后的地基竣工驗收承載力檢驗，應(yīng)在地基處理施工結(jié)束后間隔28天方能進(jìn)行地基檢驗。承載力檢驗除用單墩載荷試驗檢驗外，尚應(yīng)采用動力觸探等有效手段查明置換墩著底情況及承載力密度隨深度的變化。強(qiáng)夯置換地基載荷試驗檢驗和置換墩著底情況檢驗數(shù)量均不應(yīng)少于墩點數(shù)的1％，且不應(yīng)少于3點。

五、設(shè)計及施工注意事項

（一）強(qiáng)夯置換法在處理軟土地基中的應(yīng)用中，個別工程中因設(shè)計、施工不當(dāng)，出現(xiàn)較大幅度的沉降等情況。因此，強(qiáng)夯置換法施工前必須在施工現(xiàn)場選取一個或幾個試驗區(qū)進(jìn)行試夯或試驗性施工，以確定單墩夯擊次數(shù)、夯擊能、施工順序等參數(shù)和實際處理效果。

（二）規(guī)范中規(guī)定置換墩夯料粒徑大于30cm的顆粒含量不應(yīng)超過全重的30%；該工程試夯過程中由于夯料粒徑過大出現(xiàn)夯錘歪斜、置換墩擴(kuò)徑嚴(yán)重的情況。因此，建議采用強(qiáng)夯置換法處理軟土地基時夯料粒徑不宜大于30cm。

（三）強(qiáng)夯置換法處理軟土地基主要利用其置換和排水作用，對置換墩周圍軟土的夯密作用較小。為充分發(fā)揮其排水作用，建議夯料應(yīng)級配良好，多采用碎磚塊、混凝土塊等吸水效果好的建筑垃圾，既可保證吸水排水效果，又可減少夯料單價。

（四）由于軟土的約束力小，置換墩達(dá)到一定深度后橫向位移大于豎向位移，擴(kuò)徑嚴(yán)重，因此采用強(qiáng)夯置換法處理軟土地基時單擊夯擊能不宜大于300KN·m特別是前幾次夯擊更要降低夯擊能，以防夯錘陷入太深。同時，軟土較小的約束力導(dǎo)致置換墩收錘標(biāo)準(zhǔn)難以滿足規(guī)范中最后兩級的平均夯沉量不大于50mm的規(guī)定，因此，建議單墩收錘標(biāo)準(zhǔn)采用累計夯沉量控制。

（五）采用強(qiáng)夯置換法處理深厚層軟土地基時，建議地基處理完成后應(yīng)有一定的靜置期或預(yù)壓期，以便充分利用其排水作用，防止產(chǎn)生較大的工后沉降。

（六）采用強(qiáng)夯置換法處理軟土地基前施工場地需預(yù)鋪厚不小于1.Om的夯料，以利施工機(jī)具運轉(zhuǎn)。

（七）由于強(qiáng)夯施工的安全距離受加固土體、夯擊能、受護(hù)對象結(jié)構(gòu)形式等多種因素的影響，目前規(guī)范中未對強(qiáng)夯或強(qiáng)夯置換的安全距離進(jìn)行系統(tǒng)說明，部分書籍只對強(qiáng)夯的安全距離做了簡要的論述。建議在軟土中施工強(qiáng)夯置換墩距離土工結(jié)構(gòu)物不應(yīng)小于5m，同時應(yīng)在試夯試驗中加以驗證。

強(qiáng)夯置換法在實際工程中得到了大量的應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，此種處理地基的方法，造價僅為采用柱基的l／3～1／4，并且經(jīng)過處理的土層，其物理性得到了很大的改善；土體磁場強(qiáng)度變形降低，大大減小了地基的不均勻沉降，具有極大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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