淺析軟土地基處理中強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用

溫建春

摘 要：在公路里程不斷增多的今天，在軟弱地基上建設(shè)公路工程的現(xiàn)象愈加普遍，為有效提升路基承載力，提高工程質(zhì)量，必須重視軟基處理技術(shù)的選擇。強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用，能夠有效增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，提高承載能力，對公路工程建設(shè)質(zhì)量提升意義重大。為此，本文在充分了解強(qiáng)夯置換法作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，對軟土地基處理中強(qiáng)夯置換法的施工工藝及效果檢測進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：軟土地基；強(qiáng)夯置換法；作用機(jī)理

隨著公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來越多道路不得不修建在不良地基上，如軟弱土層等。軟土內(nèi)具有較高含水量，且力學(xué)性能差，如施工不當(dāng)極易影響路基穩(wěn)定性，造成不均勻沉降，從而威脅公路施工安全。為此，必須選用科學(xué)、合理的治理方法對軟土路基進(jìn)行有效處理。強(qiáng)夯法的作用機(jī)理為在地基內(nèi)通過夯錘強(qiáng)大的沖擊力產(chǎn)生沖擊波，從而破壞上部土體結(jié)構(gòu)，或形成動(dòng)力擠壓作用，夯實(shí)土基。通過這種施工技術(shù)，可促使周圍土體擠壓密實(shí)，減小孔隙率，提高土體強(qiáng)度。

1 強(qiáng)夯置換法的作用機(jī)理

樁式置換與整體置換是強(qiáng)夯置換機(jī)制的主要作用體現(xiàn)，其中樁式置換基本可看做碎石樁，也就是說在形成置換樁體環(huán)節(jié)，將有效壓縮塊石樁體下的土體，同時(shí)塊石樁體和附近土體界面將形成豎向剪切破壞，并對附近土體起到擠壓作用，以此有效壓實(shí)，提高其密實(shí)度。此外，樁間土和碎石填料在地基表層可構(gòu)成混合墊層，最后結(jié)合置換樁體同時(shí)形成復(fù)合地基。

除此之外，塊石墩透水性能不錯(cuò)，能夠加速消除超孔隙水壓力，并有效固結(jié)地基。

整體置換是指利用置換功能，向外把軟弱層擠出，構(gòu)成換填墊層。在整個(gè)置換過程中置換材料的特性、置換層厚度等直接決定地基的變形、強(qiáng)度情況。具體應(yīng)用中，以上兩種置換方式相互聯(lián)系、相互作用，如天然地基土性質(zhì)不同，強(qiáng)夯置換所構(gòu)成的復(fù)合地基組成形態(tài)也存在極大不同，如整體置換法常常用于軟弱淤泥質(zhì)土施工。

2 工程概況

某公路工程全長25.5km，路幅寬度為26m，雙向四車道。道路沿線地質(zhì)條件較差，路基上部地層為人工堆填土，含水量大，壓縮性大，屬于軟弱地層，不可作為天然路基，必須對軟弱地層進(jìn)行加固處理，改善地基土的工程特性，達(dá)到道路設(shè)計(jì)的需要，設(shè)計(jì)處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于150kPa。

3 軟土地基處理中強(qiáng)夯置換法施工工藝

該工程選用強(qiáng)夯置換法處理軟土路基，以強(qiáng)夯置換專用夯錘作為施工設(shè)備，1.2m為其直徑，93kpa為錘底靜壓力，1800kJ為單擊夯擊能量，2.5m為夯點(diǎn)中心間距，布設(shè)為正三角形，施工起夯面與卵石層頂面之間的距離可控制在4m左右。利用試夯方式進(jìn)行單點(diǎn)夯施工控制的確定，要求在10cm以內(nèi)控制最后兩擊夯沉量。具體施工工藝如下：

1）施工前，必須將施工場地內(nèi)的雜物清理干凈，并做好開挖工作，要求向起夯面標(biāo)高位置進(jìn)行平整。由于施工現(xiàn)場土質(zhì)松軟，需將砂卵石鋪填到表層，用于工作墊層，其厚度需控制在80cm左右。

2）完成上述施工作業(yè)后，需及時(shí)將第一遍夯點(diǎn)位置準(zhǔn)確標(biāo)出。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)選取隔行不隔點(diǎn)的2遍施工法。

3）機(jī)械就位后，在夯點(diǎn)位置放置夯錘，并對脫鉤裝置限位鋼絲繩進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證在夯擊能量規(guī)定內(nèi)合理控制夯錘落高，隨后即可進(jìn)行強(qiáng)夯置換施工。

4）夯擊施工時(shí)，可同時(shí)進(jìn)行夯擊與填筑施工，要求及時(shí)將天然級配砂卵石填筑到夯坑內(nèi)。如夯坑深度過大將加重起錘難度，或極易出現(xiàn)坑壁坍塌問題，此時(shí)可將材料及時(shí)填入夯坑，直至填滿，并對填料量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。如夯點(diǎn)附近土體凸起，極易對施工進(jìn)度造成嚴(yán)重影響，此時(shí)可通過挖掘機(jī)及時(shí)將凸出土體清理干凈，并向場外指定地點(diǎn)運(yùn)送，夯擊施工應(yīng)保證夯擊次數(shù)、夯擊效果與設(shè)計(jì)要求相符，待檢驗(yàn)合格后，即可結(jié)束夯擊施工。

5）一個(gè)置換墩體夯擊作業(yè)結(jié)束后，如夯點(diǎn)附近仍存有凸起土體，需再次通過挖掘機(jī)進(jìn)行清除，要求清理到砂石工作墊層底面標(biāo)高即可，并進(jìn)行砂石工作墊層填補(bǔ)施工，保證其平整性。

6）完成上述作業(yè)后，需移機(jī)至下個(gè)夯點(diǎn)，重復(fù)上述施工工藝，完成強(qiáng)夯置換施工。

基于上述施工工藝，該軟基處理工程中16～48擊為單點(diǎn)夯夯擊次數(shù)范圍，6～42m?為單點(diǎn)填料數(shù)量范圍。通過分析可得，該施工段土的勻質(zhì)性不足，在施工中應(yīng)重視最后兩擊夯沉量控制，為保證強(qiáng)夯置換深度滿足設(shè)計(jì)要求，同樣還需有效控制單點(diǎn)夯擊次數(shù)最小值。因深層受上層強(qiáng)夯施工的影響較大，因此，在完成強(qiáng)夯置換施工后，無需滿夯處理。

4 強(qiáng)夯置換效果的檢測和評價(jià)分析

為了檢驗(yàn)強(qiáng)夯置換的加固及處理效果，施工結(jié)束后14d檢測單位對強(qiáng)夯置換區(qū)域進(jìn)行了平板載荷試驗(yàn)，土工取樣試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、重型（Ⅱ）動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)。

夯墩問土采用載荷板面積0.5m，直徑0.8m的試驗(yàn)裝置，最大加荷200kPa（為設(shè)計(jì)要求100kPa的2倍）；夯墩采用載荷板面積3.14m，直徑2.0m的試驗(yàn)裝置，最大加荷900kPa（為設(shè)計(jì)要求450kPa的2倍）。對載荷試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算，繪制p～s曲線（夯墩間土和夯墩各選一條曲線），根據(jù)曲線的特征，分析得出載荷試驗(yàn)成果，強(qiáng)夯置換后夯墩承載力特征值（fpk）不小于450kPa，夯墩間土的承載力特征值（fsk）不小于lOOkPa，壓縮模量E不小于10MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

施工后一年的定期觀測表明，沉降在施工完后的3個(gè)月就已趨于穩(wěn)定，總沉降量較?。ㄆ骄鶠?6.1mm，小于設(shè)計(jì)計(jì)算量），各觀測點(diǎn)沉降較均勻。 說明經(jīng)強(qiáng)夯置換處理后，沉降能很快完成，總沉降量、差異沉降較小，比設(shè)計(jì)預(yù)期效果還要好。

5 結(jié)束語

綜上所述，強(qiáng)夯置換法適用的地基類型較廣，且具備施工簡單、加固范圍選擇靈活、加固效果良好等特點(diǎn)。同時(shí)，強(qiáng)夯置換法具有改善深層地基液化及提高地基承載力的作用，處理深度較大，具有強(qiáng)夯密實(shí)和深層置換雙重功能。在軟土地基加固施工中，強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用，可有效提升工程質(zhì)量，對推動(dòng)公路工程建設(shè)事業(yè)發(fā)展意義重大。

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