强夯置换在处理淤泥质粘土中的应用

2014-08-15宋振涛肖国挺

天津建设科技 2014年3期

□文/宋振涛肖国挺

1 置换法施工原理

强夯置换法处理软土地基具有挤密作用、排水作用和置换加固作用。它综合了强夯技术和振冲碎石工艺的特点，具有造价低、工期短、便于施工等优点，但强夯时的振冲波和噪声对周边建筑物、居民均有较大影响，距离较近时需慎重考虑。

按普通强夯技术对饱和软土强夯处理时，效果不稳定，强夯置换法就是应用复合地基的理论，而形成的施工技术。它利用重锤自由落下的冲击能，采用强夯工艺先将地表夯成一定深度的夯坑，将块石或碎石等粗骨料填入坑内，再在原夯点夯击，反复进行夯与填，直至达到良好持力层的设计要求，形成一定深度和直径的粗骨料柱状加固体，习惯称块（碎）石墩。同时它挤密夯间土并为空隙压力水的消散提供良好的排水通道，它与土共同作用，成为复合地基，从而提高了夯间土的承载力。

按此工艺夯击时，将块石夯至持力层的表面，同时软土受高压被挤走或上翻，块石与软土位置调换的过程叫置换。

2 工程概况

新溆高速公路K16+950～K18+350段为软土路基段，表土为0.5～0.7 m的耕植土；以下为3.0～7.5 m淤泥质粘土，其性状为黑灰色、软塑-可塑状、饱和，以淤泥为主，富含有机质，具嗅味，局部混较多砂砾，系海相沉积形成，液性指数为2.2，具有高压缩性，属过湿类型土，标准贯入试验实测值平均数为1.1击/30 cm。地下水位埋深0.5～1.0 m。

该路段淤泥深度较大且承载力过低，无法承载施工机械，需先铺筑1.5～2 m山皮土层，使其承载力满足强夯机安置的要求。

3 强夯置换的施工过程

3.1 施工前场地准备工作

1）查明场地范围内地下构筑物、管线和其他设施的位置及标高等参数并采取必要措施加以妥善处理，以免强夯施工时造成损坏。

2）当强夯施工所产生的振动对临近建筑物或其他设施产生有害影响时，应采取防振、隔振或其他必要措施。

3）当场地地下水位高或夯坑内积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散材料进行强夯，场地或夯坑内积水应及时排出。

3.2 起夯面

填筑1.5～2 m的山皮土 (具体厚度以能承受机械重量为原则确定)，考虑处理后淤泥层上填土的稳定性，填筑横向宽度范围应适当加大至路基坡脚外10 m。下面1 m范围内填筑层采用石料含量较多（＞70%）、粒径较大山皮土，但最大粒径不宜超过1 m；上面层采用石料含量较少（≮60%）、粒径较小山皮土，最大粒径≯30 cm。起夯面为该填筑层顶面，起夯面应整平并用轻型压实机械碾压，放置3～5 d后方可进行强夯置换。强夯宽度范围为路基两侧距路中线各43 m。

4 强夯法施工要点

4.1 夯点布置及夯击数

强夯置换应分段进行，最大段落≯200 m，成梅花形插档布置夯点，夯点间距5 m；共夯3遍，先跳夯2遍，夯击能为3 000 kN·m(如夯锤质量20 t，落距为15 m)，前2遍每夯点夯击数为6（如夯坑底已出现淤泥或周边有隆起，可适当减少夯击次数）；最后一遍为低能满夯（夯点间重复1/4夯锤面积），夯击能为2 000 kN·m(如夯锤质量20 t，落距为10 m)，夯击数为3。要求每一强夯段落前两次点夯与最后一次满夯间隔时间至少3 d，满夯完成5 d且验收满足设计要求后方可继续填筑。

4.2 施工步骤

每一个强夯施工段落内，强夯顺序应从路中线向两侧进行，具体施工步骤如下：

1）在以整平好的场地上标出第一遍夯击点位置并测量场地高程；

2）起重机就位，使夯锤对准夯点位置；

3）将夯锤起吊到所要求的高度，放下吊钩，使夯锤脱钩自由下落；

4）重复步骤3，完成该夯点击数；

5）将夯机移至下一夯点；

6）重复步骤2～4，完成第一遍全部夯点的夯击；

7）用推土机将夯坑填平并测量场地高程，停歇至少3 d时间，待土中超静孔隙水压力的消散，再按上述步骤逐遍完成第二遍夯击。若第二遍强夯起夯困难时，应填筑50 cm山皮土并分层碾压后再强夯；

8）用低能量满夯一遍，将场地表层松土夯实并测量夯后场地高程。

4.3 施工记录及数据整理

1）每个夯点的每击夯沉量、夯坑深度、开口大小、夯坑体积、填料量。

2）场地隆起、下沉记录，特别邻近的建、构筑物等。

3）每遍夯击后场地的夯沉量，填料记录。

4）附近建筑物的变形监测。

5）记录最后两击的贯入度，看是否满足设计或试夯要求。

5 检验标准

1）前两遍最后两击的平均夯沉量≯30mm。

2）最后一遍最后两击的平均夯沉量≯10mm。

3）夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

4）不因夯坑过深而发生起锤困难。

5）地表上1.5～2.0 m山皮土满夯结束后应整平压实，3 d后可进行质量验收，夯击整平压实后，压实度应＞90%，要求承载力＞200 kN，20 t压路机碾压后沉降差＜0.5 cm。

强夯置换完成后，放置至少5 d，铺一层土工格栅，再分层填筑路基填料至路床，填土时应动态观测其沉降及侧向位移，填筑速率不宜过快，应控制地基每昼夜沉降量≯10mm，侧向位移量≯5mm。完成后超填60 cm厚的预压土，预压期应超过6月，在此期间需进行沉降监测。预压期后2月须进行4次（每2周一次）沉降观测，达到每次沉降值＜5mm后方可卸荷，卸荷后路床应整平压实，路床顶面经弯沉值、压实度检测合格后方可施工路面结构。