淺析軟土地基處理中強夯置換法的應用

溫建春

摘 要：在公路里程不斷增多的今天，在軟弱地基上建設公路工程的現象愈加普遍，為有效提升路基承載力，提高工程質量，必須重視軟基處理技術的選擇。強夯置換法的應用，能夠有效增強路基穩定性，提高承載能力，對公路工程建設質量提升意義重大。為此，本文在充分了解強夯置換法作用機理的基礎上，對軟土地基處理中強夯置換法的施工工藝及效果檢測進行了分析與探究。

關鍵詞：軟土地基；強夯置換法；作用機理

隨著公路建設規模的不斷擴大，越來越多道路不得不修建在不良地基上，如軟弱土層等。軟土內具有較高含水量，且力學性能差，如施工不當極易影響路基穩定性，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、合理的治理方法對軟土路基進行有效處理。強夯法的作用機理為在地基內通過夯錘強大的沖擊力產生沖擊波，從而破壞上部土體結構，或形成動力擠壓作用，夯實土基。通過這種施工技術，可促使周圍土體擠壓密實，減小孔隙率，提高土體強度。

1 強夯置換法的作用機理

樁式置換與整體置換是強夯置換機制的主要作用體現，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節，將有效壓縮塊石樁體下的土體，同時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，提高其密實度。此外，樁間土和碎石填料在地基表層可構成混合墊層，最后結合置換樁體同時形成復合地基。

除此之外，塊石墩透水性能不錯，能夠加速消除超孔隙水壓力，并有效固結地基。

整體置換是指利用置換功能，向外把軟弱層擠出，構成換填墊層。在整個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、強度情況。具體應用中，以上兩種置換方式相互聯系、相互作用，如天然地基土性質不同，強夯置換所構成的復合地基組成形態也存在極大不同，如整體置換法常常用于軟弱淤泥質土施工。

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，必須對軟弱地層進行加固處理，改善地基土的工程特性，達到道路設計的需要，設計處理后的復合地基承載力特征值不小于150kPa。

3 軟土地基處理中強夯置換法施工工藝

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

1）施工前，必須將施工場地內的雜物清理干凈，并做好開挖工作，要求向起夯面標高位置進行平整。由于施工現場土質松軟，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）完成上述施工作業后，需及時將第一遍夯點位置準確標出。根據設計要求，應選取隔行不隔點的2遍施工法。

3）機械就位后，在夯點位置放置夯錘，并對脫鉤裝置限位鋼絲繩進行適當調整，保證在夯擊能量規定內合理控制夯錘落高，隨后即可進行強夯置換施工。

4）夯擊施工時，可同時進行夯擊與填筑施工，要求及時將天然級配砂卵石填筑到夯坑內。如夯坑深度過大將加重起錘難度，或極易出現坑壁坍塌問題，此時可將材料及時填入夯坑，直至填滿，并對填料量進行準確記錄。如夯點附近土體凸起，極易對施工進度造成嚴重影響，此時可通過挖掘機及時將凸出土體清理干凈，并向場外指定地點運送，夯擊施工應保證夯擊次數、夯擊效果與設計要求相符，待檢驗合格后，即可結束夯擊施工。

5）一個置換墩體夯擊作業結束后，如夯點附近仍存有凸起土體，需再次通過挖掘機進行清除，要求清理到砂石工作墊層底面標高即可，并進行砂石工作墊層填補施工，保證其平整性。

6）完成上述作業后，需移機至下個夯點，重復上述施工工藝，完成強夯置換施工。

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

4 強夯置換效果的檢測和評價分析

為了檢驗強夯置換的加固及處理效果，施工結束后14d檢測單位對強夯置換區域進行了平板載荷試驗，土工取樣試驗，標準貫入實驗、重型（Ⅱ）動力觸探實驗。

夯墩問土采用載荷板面積0.5m，直徑0.8m的試驗裝置，最大加荷200kPa（為設計要求100kPa的2倍）；夯墩采用載荷板面積3.14m，直徑2.0m的試驗裝置，最大加荷900kPa（為設計要求450kPa的2倍）。對載荷試驗原始數據進行整理、計算，繪制p～s曲線（夯墩間土和夯墩各選一條曲線），根據曲線的特征，分析得出載荷試驗成果，強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，滿足設計要求。

施工后一年的定期觀測表明，沉降在施工完后的3個月就已趨于穩定，總沉降量較小（平均為16.1mm，小于設計計算量），各觀測點沉降較均勻。 說明經強夯置換處理后，沉降能很快完成，總沉降量、差異沉降較小，比設計預期效果還要好。

5 結束語

綜上所述，強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。同時，強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，具有強夯密實和深層置換雙重功能。在軟土地基加固施工中，強夯置換法的應用，可有效提升工程質量，對推動公路工程建設事業發展意義重大。

參考文獻

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