強夯置換在處理淤泥質粘土中的應用

□文/宋振濤 肖國挺

1 置換法施工原理

強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。它綜合了強夯技術和振沖碎石工藝的特點，具有造價低、工期短、便于施工等優點，但強夯時的振沖波和噪聲對周邊建筑物、居民均有較大影響，距離較近時需慎重考慮。

按普通強夯技術對飽和軟土強夯處理時，效果不穩定，強夯置換法就是應用復合地基的理論，而形成的施工技術。它利用重錘自由落下的沖擊能，采用強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，再在原夯點夯擊，反復進行夯與填，直至達到良好持力層的設計要求，形成一定深度和直徑的粗骨料柱狀加固體，習慣稱塊（碎）石墩。同時它擠密夯間土并為空隙壓力水的消散提供良好的排水通道，它與土共同作用，成為復合地基，從而提高了夯間土的承載力。

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，塊石與軟土位置調換的過程叫置換。

2 工程概況

新溆高速公路K16+950～K18+350段為軟土路基段，表土為0.5～0.7 m的耕植土；以下為3.0～7.5 m淤泥質粘土，其性狀為黑灰色、軟塑-可塑狀、飽和，以淤泥為主，富含有機質，具嗅味，局部混較多砂礫，系海相沉積形成，液性指數為2.2，具有高壓縮性，屬過濕類型土，標準貫入試驗實測值平均數為1.1擊/30 cm。地下水位埋深0.5～1.0 m。

該路段淤泥深度較大且承載力過低，無法承載施工機械，需先鋪筑1.5～2 m山皮土層，使其承載力滿足強夯機安置的要求。

3 強夯置換的施工過程

3.1 施工前場地準備工作

1）查明場地范圍內地下構筑物、管線和其他設施的位置及標高等參數并采取必要措施加以妥善處理，以免強夯施工時造成損壞。

2）當強夯施工所產生的振動對臨近建筑物或其他設施產生有害影響時，應采取防振、隔振或其他必要措施。

3）當場地地下水位高或夯坑內積水影響施工時，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散材料進行強夯，場地或夯坑內積水應及時排出。

3.2 起夯面

填筑1.5～2 m的山皮土 (具體厚度以能承受機械重量為原則確定)，考慮處理后淤泥層上填土的穩定性，填筑橫向寬度范圍應適當加大至路基坡腳外10 m。下面1 m范圍內填筑層采用石料含量較多（＞70%）、粒徑較大山皮土，但最大粒徑不宜超過1 m；上面層采用石料含量較少（≮60%）、粒徑較小山皮土，最大粒徑≯30 cm。起夯面為該填筑層頂面，起夯面應整平并用輕型壓實機械碾壓，放置3～5 d后方可進行強夯置換。強夯寬度范圍為路基兩側距路中線各43 m。

4 強夯法施工要點

4.1 夯點布置及夯擊數

強夯置換應分段進行，最大段落≯200 m，成梅花形插檔布置夯點，夯點間距5 m；共夯3遍，先跳夯2遍，夯擊能為3 000 kN·m(如夯錘質量20 t，落距為15 m)，前2遍每夯點夯擊數為6（如夯坑底已出現淤泥或周邊有隆起，可適當減少夯擊次數）；最后一遍為低能滿夯（夯點間重復1/4夯錘面積），夯擊能為2 000 kN·m(如夯錘質量20 t，落距為10 m)，夯擊數為3。要求每一強夯段落前兩次點夯與最后一次滿夯間隔時間至少3 d，滿夯完成5 d且驗收滿足設計要求后方可繼續填筑。

4.2 施工步驟

每一個強夯施工段落內，強夯順序應從路中線向兩側進行，具體施工步驟如下：

1）在以整平好的場地上標出第一遍夯擊點位置并測量場地高程；

2）起重機就位，使夯錘對準夯點位置；

3）將夯錘起吊到所要求的高度，放下吊鉤，使夯錘脫鉤自由下落；

4）重復步驟3，完成該夯點擊數；

5）將夯機移至下一夯點；

6）重復步驟2～4，完成第一遍全部夯點的夯擊；

7）用推土機將夯坑填平并測量場地高程，停歇至少3 d時間，待土中超靜孔隙水壓力的消散，再按上述步驟逐遍完成第二遍夯擊。若第二遍強夯起夯困難時，應填筑50 cm山皮土并分層碾壓后再強夯；

8）用低能量滿夯一遍，將場地表層松土夯實并測量夯后場地高程。

4.3 施工記錄及數據整理

1）每個夯點的每擊夯沉量、夯坑深度、開口大小、夯坑體積、填料量。

2）場地隆起、下沉記錄，特別鄰近的建、構筑物等。

3）每遍夯擊后場地的夯沉量，填料記錄。

4）附近建筑物的變形監測。

5）記錄最后兩擊的貫入度，看是否滿足設計或試夯要求。

5 檢驗標準

1）前兩遍最后兩擊的平均夯沉量≯30mm。

2）最后一遍最后兩擊的平均夯沉量≯10mm。

3）夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。

4）不因夯坑過深而發生起錘困難。

5）地表上1.5～2.0 m山皮土滿夯結束后應整平壓實，3 d后可進行質量驗收，夯擊整平壓實后，壓實度應＞90%，要求承載力＞200 kN，20 t壓路機碾壓后沉降差＜0.5 cm。

強夯置換完成后，放置至少5 d，鋪一層土工格柵，再分層填筑路基填料至路床，填土時應動態觀測其沉降及側向位移，填筑速率不宜過快，應控制地基每晝夜沉降量≯10mm，側向位移量≯5mm。完成后超填60 cm厚的預壓土，預壓期應超過6月，在此期間需進行沉降監測。預壓期后2月須進行4次（每2周一次）沉降觀測，達到每次沉降值＜5mm后方可卸荷，卸荷后路床應整平壓實，路床頂面經彎沉值、壓實度檢測合格后方可施工路面結構。

6 結語

通過該工程實踐表明，采用強夯置換處理較大深度淤泥質粘土地基可使填筑的山皮土層在強夯的反復夯擊作用下形成一定深度和強度的板結加固體，同時淤泥受高壓被擠走或上翻，使路基的承載力得到很大提升。

[1]肖 婧.強夯法地基處理在工程實踐中的具體應用[J].長沙大學學報，2006，（5）：22-24.

[2]王 兵.強夯法施工及注意事項[J].交通標準化，2005，（8）：117-119.