強(qiáng)夯法在市政道路建設(shè)中的應(yīng)用探討

劉 瓊

湖南高嶺建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000

1 強(qiáng)夯法的加固機(jī)理

目前，強(qiáng)夯法主要適用于地基的加固和改造，在平時(shí)的作業(yè)活動(dòng)中，常見(jiàn)的處理方式主要有三種：

（1）動(dòng)力固結(jié)：動(dòng)力固結(jié)理論主要是針對(duì)富含細(xì)顆粒飽和土的地基加固而言，對(duì)這類(lèi)地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理時(shí)，機(jī)械所產(chǎn)生的巨大作用力會(huì)導(dǎo)致地基中產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力波，進(jìn)而使得土體的原本結(jié)構(gòu)面貌得到一定程度的變形或加固。地基結(jié)構(gòu)的改變，必然會(huì)引起土體局部的液化現(xiàn)象，并產(chǎn)生較多的裂隙，從而改善土體結(jié)構(gòu)中的排水功能，降低其排水壓力，待超孔隙水壓力徹底消散后，土體逐漸固結(jié)。因?yàn)檐浲辆哂杏|變性，強(qiáng)度可恢復(fù)。

（2）動(dòng)力密實(shí)：強(qiáng)夯法作業(yè)原理為動(dòng)力迷失，主要應(yīng)用于多孔隙、粗顆粒、非飽和土的加固，從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)說(shuō)就是通過(guò)沖擊型動(dòng)力荷載對(duì)土體持續(xù)施加外部壓力，使得土體密實(shí)度提升，孔隙縮小。非飽和土夯實(shí)過(guò)程中，就是借助強(qiáng)夯的外力使得土體中的空氣被充分的擠壓出去，從而使得土顆粒的排列更加緊密，因變形而更加密實(shí)。

（3）動(dòng)力置換：動(dòng)力置換主要包括整式的和樁式的兩種形式。所謂的整式置換法就是利用強(qiáng)夯機(jī)械將所有的碎石等物質(zhì)擠壓融入地基的淤泥之中，該類(lèi)型的工作原理就是相當(dāng)于更換地基的結(jié)構(gòu)層。樁式置換的置換原理在某種程度上來(lái)講與整式動(dòng)力置換相類(lèi)似，不同的是將碎石導(dǎo)入土層中而非淤泥中，部分碎石還會(huì)導(dǎo)入軟土層中，從而形成碎石樁或碎石墩，但最后的目標(biāo)都是通過(guò)置換地基從而形成復(fù)合地基。

2 幾種常見(jiàn)的強(qiáng)夯置換法

建筑工程基礎(chǔ)沉降加固置換原理是使用砂、碎石等材料將軟土置換出，與未經(jīng)加固的部分形成復(fù)合地基，以達(dá)到加固地基的目的。常用的強(qiáng)夯置換法施工流程如圖1所示。

圖1 強(qiáng)夯置換法示意圖

2.1 振沖置換法（或稱(chēng)碎石樁法）碎石樁法

振沖置換法又稱(chēng)為碎石樁法，應(yīng)用單向或者是雙向振動(dòng)的沖頭，噴射高壓水流，經(jīng)過(guò)下沉成孔、碎石填充和振實(shí)等多道工序形成強(qiáng)度較高的碎石樁。樁體和原有粘性土結(jié)合形成的復(fù)合地基，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在提高地基承載，控制總體沉降。但是振沖置換法不宜應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、粉土等區(qū)域的地基處理。對(duì)于不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa的軟土地基，采用碎石樁時(shí)需注重施工控制與工藝方案的編制，以保證最終的處理效果。強(qiáng)夯法對(duì)不同地基具體要求如表1。

表1 強(qiáng)夯法對(duì)不同地基要求

2.2 石灰樁加固法

石灰樁加固法是在軟土地基中使用設(shè)備鉆孔，在鉆孔中填充生石灰固化劑，從而形成強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的樁體。選用生石灰材料的主要目的為充分發(fā)揮出生石灰吸水、膨脹、放熱等性能，改善樁體周邊土體的物理力學(xué)性質(zhì)，此時(shí)樁與土結(jié)合，提高了地基的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了加固的最終目的。

軟弱粘性土地基在處理過(guò)程中普遍會(huì)采用石灰樁加固法。

2.3 強(qiáng)夯置換加固法

強(qiáng)夯置換加固法適用于厚度＜6m的軟弱土層，夯實(shí)與填充碎石作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，構(gòu)建深度3～6m、直徑為2m的碎石樁體，和周邊土體結(jié)合形成了復(fù)合地基。強(qiáng)夯置換法應(yīng)用于含有軟粘土地基處理中效果最佳。

2.4 水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)法

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）工藝要點(diǎn)是合理確定石屑、粉煤灰、水泥配比，添加適量的水，拌和均勻，后通過(guò)振動(dòng)沉管打樁機(jī)或者是其他專(zhuān)業(yè)設(shè)備制成粘結(jié)性較強(qiáng)的樁。相鄰樁間的土通過(guò)褥墊層形成了復(fù)合地基。在市政道路軟土地基處理中，水泥粉煤灰碎石樁多應(yīng)用于填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基處理作業(yè)中。

2.5 柱錘沖擴(kuò)加固法

柱錘沖擴(kuò)加固法是利用直徑為0.2～0.6m、長(zhǎng)度在2～6m之間、質(zhì)量為1～6t的柱樁錘沖擴(kuò)成孔，在其中填充碎磚三合土等材料，反復(fù)夯擊，形成樁。相鄰樁間的土通過(guò)褥墊層形成復(fù)合地基。對(duì)于帶有填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黃土等成分的地基處理十分有效。

3 強(qiáng)夯法的優(yōu)點(diǎn)

3.1 對(duì)土體的適應(yīng)性較強(qiáng)

一般情況下可以在各類(lèi)土體中展開(kāi)該作業(yè)，例如砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土等，以及部分難以處理的含有大塊碎石土、建筑、工業(yè)垃圾等成份的雜填土，都可借助置換法使得軟土地基得以加固壓實(shí)。

3.2 強(qiáng)夯后的地基更加堅(jiān)固

地基在經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯處理后，其承載能力、厚度、堅(jiān)實(shí)度等均可得到有效的改善。

3.3 強(qiáng)夯施工機(jī)具較為單一

履帶式起重機(jī)是強(qiáng)夯作業(yè)中最為主要的工具，在使用過(guò)程中通常與龍門(mén)架等設(shè)施相配合，從而更好地提高該起重機(jī)的起吊能力和穩(wěn)定性。

3.4 減少材料浪費(fèi)

由于強(qiáng)夯處理作業(yè)多是在原地基或回填土方前直接開(kāi)展的，所以一般也不需要其他材料的配合使用，在很大程度上減少了材料的浪費(fèi)。

3.5 節(jié)約造價(jià)成本

強(qiáng)夯工藝的優(yōu)勢(shì)之處在于并不需要太多的建筑施工材料，與其他建筑施工工藝相比，在購(gòu)置、運(yùn)輸、制作、打入費(fèi)用，除了消耗油料和人工費(fèi)用等方面就有了較大的節(jié)約，總體造價(jià)成本也會(huì)隨之有效下降。

4 強(qiáng)夯法的常遇問(wèn)題、原因概括及應(yīng)對(duì)措施

4.1 強(qiáng)夯作業(yè)后土層的下沉量與規(guī)定指標(biāo)具有較大差異

（1）含有淤泥或粉砂土的土壤中展開(kāi)強(qiáng)夯作業(yè)，容易加快其中的液體流動(dòng)速率，從而增強(qiáng)土體的不穩(wěn)定性。

（2）在地下水位過(guò)高或地基土含水量過(guò)大的土壤中展開(kāi)強(qiáng)夯作業(yè)，會(huì)使得其中的水量因遭受擠壓而產(chǎn)生波動(dòng)。

4.1.1 應(yīng)對(duì)措施

在含有淤泥或粉砂土的土壤中展開(kāi)強(qiáng)夯作業(yè)前，可以預(yù)先于土層表面鋪設(shè)一層0.5～2.0m厚度的砂石層。

根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)調(diào)整夯擊的力度或人為的改變地下水位高度后開(kāi)展強(qiáng)夯作業(yè)。

4.1.2 原因概括

強(qiáng)夯作業(yè)后，實(shí)際的強(qiáng)夯效果并未達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，主要表現(xiàn)在影響深度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求：

（1）土質(zhì)的質(zhì)地并不相同，有可能摻雜一定的砂卵石，使得夯擊的效果受到部分影響；

（2）施工地段可能遇到障礙物或會(huì)影響施工效果的砂礫石；

（3）夯錘的重量、落地間距或夯擊次數(shù)、擊拍力度等都未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試而作出錯(cuò)誤的判斷，使得土體的壓實(shí)度因此變得更加不均勻；

（4）夯擊的次數(shù)過(guò)于繁多，使得部分土層壓實(shí)過(guò)度甚至形成硬層，夯擊作業(yè)對(duì)土層的影響深度也會(huì)因此被阻礙；

（5）相鄰兩次的夯擊作業(yè)時(shí)間間隔未準(zhǔn)確把握，相鄰兩次強(qiáng)夯作業(yè)之間的時(shí)間間隔過(guò)短就會(huì)導(dǎo)致土層內(nèi)的孔隙來(lái)不及消解，相鄰兩次強(qiáng)夯作業(yè)之間的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致原有的夯擊影響力度被削弱。

4.1.3 應(yīng)對(duì)措施

強(qiáng)夯作業(yè)正式開(kāi)始之前，首先要查明地質(zhì)實(shí)情，針對(duì)不同的土層或土夾層采用不同的夯實(shí)方法，這要要求靈活選擇夯擊的能量，在遇到障礙物的情況下，必須要仔細(xì)清掃處理。作業(yè)過(guò)程中夯錘重量的選擇、落地間距等具體的強(qiáng)夯數(shù)值必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試才能將其確定。強(qiáng)夯作業(yè)一般需要重復(fù)，但每一次之間都需要有一段緩沖時(shí)間，該時(shí)間的長(zhǎng)短主要靠土壤的性質(zhì)決定，例如粘土或沖積土需要有至少20d的緩沖時(shí)間。

如果一次強(qiáng)夯作業(yè)達(dá)不到預(yù)期的夯擊深度，可適當(dāng)增加夯擊的次數(shù)或增加夯錘的重量。

4.2 強(qiáng)夯后土壤松散膨松，遇水易凹陷

4.2.1 原因概括

（1）強(qiáng)夯后的平整工作沒(méi)有按時(shí)開(kāi)展，也沒(méi)有借助低能夯再次進(jìn)行拍平壓實(shí)工作；（2）市政道路施工過(guò)程中有機(jī)動(dòng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)使其受影響；（3）強(qiáng)夯時(shí)，忽略對(duì)凍土層的處理，待天氣回溫后土層松軟膨脹。

4.2.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）強(qiáng)夯完成后應(yīng)對(duì)凹坑進(jìn)行細(xì)節(jié)彌補(bǔ)，借助較低力度的夯錘仔細(xì)壓實(shí)平整；（2）強(qiáng)夯作業(yè)進(jìn)行中應(yīng)嚴(yán)禁機(jī)動(dòng)車(chē)輛對(duì)其干擾；（3）冬季的強(qiáng)夯作業(yè)應(yīng)特別注意對(duì)凍土層的處理。