李德勝

（貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽550001）

0 引言

強(qiáng)夯置換法是在重錘夯實基礎(chǔ)上發(fā)展而來一種動力加固地基的方法。它使用吊升設(shè)備將很重的錘提升到一定高度使其自由落下，利用沖擊能重復(fù)夯擊鋪在軟土表面的碎、礫石墊層，將其擠入軟土層內(nèi)，占據(jù)軟土位置，起到置換作用，從而在一定范圍內(nèi)提高地基的承載能力，使其壓縮性降低，同時改善地基的受力性能。多年的應(yīng)用表明，該方法的適用性強(qiáng)，加固效果顯著，可有效加固高速公路軟土路基。

1 強(qiáng)夯置換加固原理

由強(qiáng)夯置換法施工原理可知，塊石中的孔隙可為土中孔隙水的排除提供良好的通道，從而縮短了軟土的排水固結(jié)時間，達(dá)到提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性土的濕陷性等目的。

2 施工范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

強(qiáng)夯置換法是對強(qiáng)夯法的發(fā)展。強(qiáng)夯法僅用于處理砂土和碎石土地基，即主要適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基的處理，但對飽和度極高的粘性土，由于超空隙水壓力的存在，處理效果不夠顯著，尤其是用以加固淤泥和淤泥質(zhì)土地基。針對這類地基土，則采用強(qiáng)夯置換法，它可以有效解決飽和度極高的粘性土和淤泥質(zhì)條件下的地基承載問題。

強(qiáng)夯置換法對處理3～7m軟土層有一定的經(jīng)濟(jì)性及可靠性，其優(yōu)點(diǎn)有：相對挖除換填可減少棄土占用耕地面積；減少砂石料用量；相對其他軟土路基處理方式，成本較低、加固效果明顯、操作簡單；缺點(diǎn)是噪音和振動較大，不宜在人口密集的城市及居民區(qū)使用。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場勘察場地，并結(jié)合設(shè)計圖紙，確定需要強(qiáng)夯置換部位。熟悉圖紙等技術(shù)文件，編制詳細(xì)的施工方案，進(jìn)行技術(shù)安全交底。清除場地表土，滿足填筑透水性材料的要求。施工機(jī)械、現(xiàn)場人員及材料齊備，具備開工條件。

3.2 墊層鋪填及夯區(qū)整平

根據(jù)設(shè)計要求的置換厚度，選擇合適的材料（對于路基來說一般是砂礫、碎石等透水性材料）鋪筑墊層，并用推土機(jī)、平地機(jī)等對填料進(jìn)行整平。

3.3 定位放線

現(xiàn)場用全站儀放樣出中線、邊線，并選擇夯點(diǎn)，主夯點(diǎn)橫縱向間距均為6m，副夯點(diǎn)每兩個主夯點(diǎn)間布置一個，用白灰標(biāo)注夯點(diǎn)，以便尋找。

3.4 參數(shù)確定

（1）夯擊能的確定

根據(jù)工程所需的夯擊能和選定的錘重，可確定相應(yīng)的夯錘落距。開工前，應(yīng)檢查夯錘的質(zhì)量和落距。施工過程中，落距應(yīng)通過鋼絲繩長度鎖定控制，并在鋼絲繩上做出落距標(biāo)志。施工過程中對夯錘落距的偏差一般要求控制在30cm以內(nèi)。

（2）夯點(diǎn)間距及布點(diǎn)形式

強(qiáng)夯置換布點(diǎn)形式應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)形狀和寬度按照梅花形布置。第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。

（3）標(biāo)高控制

開工后，首先對施工場地進(jìn)行清理、整平。在標(biāo)出夯點(diǎn)位置后，對夯點(diǎn)逐個進(jìn)行夯前標(biāo)高測量。待強(qiáng)夯整平結(jié)束后，一定要確保夯后標(biāo)高達(dá)到設(shè)計標(biāo)高位置。

3.5 試夯

（1）施工前，應(yīng)先對設(shè)計提出的強(qiáng)夯參數(shù)或其他替代方案進(jìn)行試夯。根據(jù)設(shè)計單位初步確定的參數(shù)提出試驗方案，在施工現(xiàn)場有代表的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗性施工。

（2）通過試夯，以驗證本工藝加固處理的可行性，確定最佳夯擊能、最佳夯擊數(shù)、夯坑間距、間隔周期、地面變形量以及填料的最優(yōu)級配要求和填料量等參數(shù)，用于指導(dǎo)大面積的施工。

（3）強(qiáng)夯置換夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)除應(yīng)通過現(xiàn)場測試確定外，應(yīng)滿足兩擊的平均夯沉量符合規(guī)范及設(shè)計要求，且地基承載力滿足設(shè)計要求。

（4）經(jīng)檢測滿足要求后，提交強(qiáng)夯置換試驗段報告，經(jīng)批復(fù)后用于指導(dǎo)大面積施工。

3.6 全面強(qiáng)夯施工

根據(jù)試夯結(jié)果，確定夯擊參數(shù)，并據(jù)此進(jìn)行大面積強(qiáng)夯施工，直至最后兩遍的沉降量滿足設(shè)計要求。

3.7 平整場地并再次強(qiáng)夯

對強(qiáng)夯后的夯點(diǎn)填筑適量透水性材料，布置夯點(diǎn)在整個段落滿夯一遍，再次整平碾壓，并結(jié)束該段落的強(qiáng)夯置換工作。

一般認(rèn)為，為減弱強(qiáng)夯置換過程中對土層的擠壓和隆起效應(yīng)，置換點(diǎn)可采用2、3 遍交叉布置，每遍呈正方形或排與排之間交錯布置，最后再進(jìn)行滿夯。滿夯的目的是加固地基表層的密實度。從大面積復(fù)合地基受力性狀的合理性來看，經(jīng)過2～3 次置換施工后，置換點(diǎn)呈梅花形或正方形布置比較合理，而以前者更好。夯擊點(diǎn)的間距應(yīng)根據(jù)要達(dá)到的承載力大小和原狀土的抗剪度確定，必要時采取較小的間距。

4 控制要點(diǎn)

4.1 填料控制

對于強(qiáng)夯置換法，整體置換法宜采用級配良好、最大粒徑不超過1m、結(jié)構(gòu)密實、不透淤泥、抗剪強(qiáng)度高的塊石或石渣；樁式置換法宜采用級配良好、粒徑大于0.3m 的顆粒含量不超過30%、抗剪強(qiáng)度高的塊石、碎石、石渣、建筑垃圾等粗顆粒材料。

4.2 機(jī)械控制

確保夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)中心，控制夯錘的落距及下落平穩(wěn)性。提升夯錘后應(yīng)回填夯坑至原地面高程。若有傾斜夯坑，則應(yīng)及時填平，使夯擊能向深處傳遞，減小水平向損失。

4.3 技術(shù)控制

認(rèn)真記錄每一擊的夯沉量和周圍土的隆起量，當(dāng)隆起量大于0.25倍的夯沉量時，應(yīng)停止夯擊。以“軟土地基不破壞上部土體結(jié)構(gòu)”為原則，做到：夯坑周圍土體沒有明顯隆起；夯坑深度不會造成提錘困難；前一擊的夯沉量大于后一擊。

土體含水率對強(qiáng)夯效果有很大影響。一般在施工中將含水量控制在最佳含水量的98%～102%。可以采用砂墊層、袋裝砂井、塑料板排水法等排水措施，降低孔隙水壓力。

強(qiáng)夯施工，必須嚴(yán)格按照試驗確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行控制。夯擊深度應(yīng)用水準(zhǔn)儀測量控制。每夯擊一遍后，應(yīng)測量場地平均下沉量，然后將夯坑填平，方可進(jìn)行下一道夯實，施工平均下沉量必須符合設(shè)計要求。強(qiáng)夯時，首先應(yīng)檢驗夯錘是否處于中心，若有偏心，應(yīng)采取在錘邊焊鋼板或增減混凝土等辦法使其平衡，防止夯坑傾斜。夯擊時，落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，夯位正確。如錯位或坑底傾斜度過大，應(yīng)及時將坑整平，予以補(bǔ)夯后方可進(jìn)行下一道工序。強(qiáng)夯結(jié)束后表層會有0.4～0.5m厚的擾動層，屬于薄弱層，強(qiáng)夯結(jié)束后鋪筑墊層用壓路機(jī)碾壓。

4.4 安全控制

強(qiáng)夯地點(diǎn)在距離建筑物較近時，應(yīng)采取必要的防震措施，比如設(shè)防震溝，具體的設(shè)計尺寸由現(xiàn)場試驗決定。高速公路路基兩側(cè)設(shè)隔離溝，防止強(qiáng)夯置換損壞周邊農(nóng)田。

4.5 質(zhì)量檢測

強(qiáng)夯施工結(jié)束后，等待一段時間后對加固地基進(jìn)行質(zhì)量檢驗。除進(jìn)行現(xiàn)場荷載試驗檢測承載力和變形模量外，采用超重型或重型動力觸探測驗置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變換；置換粒料墩的直徑和深度還可采用地質(zhì)雷達(dá)檢測。

5 結(jié)語

強(qiáng)夯置換法是對強(qiáng)夯工藝的發(fā)展和加強(qiáng)。該工藝有地基加固效果較好、施工工藝簡便、造價低等特點(diǎn)，在今后的高速公路工程中將會被更加廣泛的應(yīng)用。

[1] 趙一哲，高云濤，周繼彤.強(qiáng)夯置換法加固軟土路基的工程實踐[J]. 遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2006，（3）：23-24.

[2] 徐建軍，鄭文軍，吳光熊.武廣客運(yùn)專線軟弱地基強(qiáng)夯置換的試驗研究[J].路基工程，2007，（4）：67-68.

[3] 郭文東. 強(qiáng)夯置換法加固填土地基的試驗研究[J].工業(yè)建筑，2006，（S1）：12-13.