浅谈柱锤强夯置换法地基处理的施工控制

2018-09-12朱飞鸿

居业 2018年8期

朱飞鸿

[摘要]强夯置换法在实际工程中已得到了大量的应用，此种地基处理方法，工艺简单、速度快，但在我国还未形成比较完善的计算方式，所以在工程建设前，需要结合区域的具体情况，建立相应的实验区域来对施工方式进行合理的监测，全面保证其可行性和稳固性，为后续的整体施工提供帮助。本文结合工程实例，对柱锤强夯置换法在软土路基加固处理中的应用进行了分析研究，具有一定的参考意义。

[关键词]强夯置换；柱锤；软土路基；施工控制

文章编号：2095 - 4085（2018） 08 - 0081 - 03

强夯置换法主要是利用重锤自由下落的力量，将粗骨料夯入软土地基的持力层中，从而起到地基加固的作用。强夯置换法以其施工机具易操作、取材方便、施工简单、速度快、工期短、节约资金等优点，被广泛地用于加固软土地基，特别在沿海地区大面积填海造地工程中得到了广泛应用。强夯置换的加固效果与地质条件、夯击能量、施工方法、置换材料等有关。

强夯置换的加固方式主要是利用重锤，先将石块击碎，再利用排水以及挤密的效果来提升材料之间的密实度，加强其坚固性。也就是说强夯置换方式，主是通过改变材料的置换深度以及墩下的加密范围来提高结构的坚固性，进而保证建筑地基的强度和质量。

1 工程概况（图1）

中化泉州石化专用线项目所在地区位于福建省泉州市惠安县辋川镇和东桥镇辖区，湄洲湾外走马埭围垦内，线路全长3. 042km。本次地基处理范围为DK2+400～DK3 +154.5段，长754.5m，宽度为32.6～51.5m，采用柱锤强夯置换法进行处理。本项目场区大部分属滨海冲海积平原地貌，素填土和软土是全线最主要的特殊性岩土，也是本工程最主要的工程地质问题。

1.1素填土

区内素填土为石化厂区新近填筑，稍湿～潮湿，主要为黏土、粉质黏土、砂土，厚0.0～3.5m，工程地质条件较差，工程施工时需对其处理加固。

1.2软土

软土在场地内广泛分布，具有天然含水量高、孔隙比大、高压缩、抗剪强度低、承载力低、透水性弱等不利工程性质。主要为淤泥质粉质粘土，深灰色、青灰色，软塑～流塑，厚2.5～10.Om，其上部为新近填筑的素填土，下部为砂土和粉质黏土。对路基稳定和工后沉降不能满足要求的地段，应对地基进行加固处理。

1.3柱锤强夯置换碎石墩施工工艺（图A）

1.4第一遍8000kN.m能级柱锤强夯置换

夯点间距为3. 5m，正三角形布置，夯锤直径为1.2m，收锤标准为最后两击平均夯沉量不大于200mm。在强夯置换施工过程中，夯坑填料坚持“少喂料，喂好料”的原则，每次填料厚度不超过夯坑深度的2/3，填料量以施工不吸锤、不丢锤为原则。

1.5第二遍3000kN.m能级平锤强夯

夯点为第一遍点原点加固夯，夯锤直径为3.Om，收锤标准为最后两击平均夯沉量不大于50mm，施工完成后根据设计墩顶标高整平场地。

1.6第三遍平锤满夯，能级为2000kN.m

一点两击，夯锤直径3.Om，夯印要求搭接1/3面积，满堂处理。

1.7建立完善的内部质量控制和保障体系

为确保工程施工质量目标的实现，应建立健全质量管理机构，制定质量责任制，在项目实施的各个阶段，制定相应的质量保证措施。建立文件化质量管理体系，包括形成文件的质量方针和质量目标、质量手册、程序文件、施工组织设计、施工技术方案、作业指导书、相关规范和标准等，以及质量保证计划。

1.8加强对“技术规范”和“控制标准”学习

项目部应组织与强夯置换工艺相关的技术规范的学习，掌握强夯置换法质量控制标准：

（1）强夯置换施工的锤重、锤底面积、落距、夯点布置、夯击遍数、夯击数、最后两击的平均夯沉量均符合设计要求。

（2）起夯面标高、起夯面以下一定深度范围内土体的含水量均符合设计要求。

（3）强夯地基允许偏差项目满足要求。

1.9加强对原材料的试验进场控制

墩体材料可采用块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。施工过程中，应建立严格的原材料进场管理制度，划分合格区、待检区、不合格区，合理堆放，以“源头把关、过程控制、精细管理”为原则，确保所进材料质量符合设计及规范要求。

1.10施工关键环节的质量管控

強夯置换法工艺虽然简单，但施工全过程应有专人负责监测工作：

（1）开夯前应检查夯锤重量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；

（2）在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正；

（3）按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量，并形成完整的施工记录。强夯置换地基处理为隐蔽工程，施工过程中必须认真检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，若不符合设计要求时，应及时补夯或采取其他有效措施；

（4）碎石墩施工结束后，路堤进行填筑前，设置沉降观测设备，进行沉降观测。

2 强夯碎石墩地基处理成果的质量检测分析

根据施工现场的实际情况，表明对路基工程的软土地基采用柱锤强夯置换法是合理有效的，其加固效果分析如下。

（1）强夯置换施工过程中的各项测试数据和施工记录均符合设计要求。

（2）地基质量检验是在强夯施工后间隔28d进行的，以此确保检验的有效性。

（3）质量检验方法主要是原位测试试验，通过采用平板载荷试验检测承载力，采用重型圆锥动力触探试验检查置换墩体着底情况及密度随深度的变化。本次检测工作包括8个静载点及8个重型圆锥动力触探点，试验结果如下。

1）经处理后，有效加固深度为5.5～ 10. 7m，均符合设计要求。

2）处理后其承载力选取其中两点来说明，其成果见表l，P～S曲线如图2、动力触探曲线如图3所示，加载至最大荷载300kPa时，P～S曲线平缓，沉降较均匀，无明显陡降点，地基承载力特征值值大于等于150kPa，与处理前相比有了显著提高，满足设计要求。

3 柱锤强夯置换施工若干问题的思考

本工程中采用柱锤强夯置换工艺，工艺简单、速度快，处理后的地基，经检测各项指标均符合设计要求，同时施工中也出现了若干问题，可为后续类似工程提供参考。

3.1石料粒径问题

本工程为降低造价而所采用石料为开山石，未经过生产线统一加工，为天然级配，根據现场进料观察，65%左右的石料粒径分布在20～30cm，25%左右的石料粒径分布在30～50cm，其余10%为碎石或者大于50cm的块石，为间断级配。石料粒径整体偏大，而施工所采用柱锤直径为1.2m，落锤后，锤底受力不均匀，出现“偏锤”、“倒锤”等现象，导致夯坑直径增大，且夯坑周围隆起严重，普遍隆起1～1.2m，增加了后期场地整平费用。结合类似工程经验，对柱锤强夯置换法所采用石料粒径控制标准，提出以下几点建议。

（1）墩体材料级配不良或块石过多过大，均易在墩中留下大孔，在后续墩施工或建筑物使用过程中使墩间土挤入孔隙，下沉增加。故石料级配应为连续级配，粒径≥300mm的石料应尽量少。（2）石料的最大粒径不宜大于夯锤直径的1/3，石料的粒径应与夯锤的直径、高度相匹配，且应考虑夯点间距的影响。（3）为保证所形成墩体的完整性并避免较大的隆起量，应适当增加填料的次数而每次填料量不宜过多。

3.2夯点布置及能级优化

本工程采取“隔排跳打”的方式进行施工，施工过程中经常遇到第1排、第3排夯点点施工完成后，施工第2排点时，经常出现夯6～8锤就收锤的假象，少数点夯点击数增加至30锤左右夯沉量也不再增加的现象，其主要原因是夯坑石料外挤严重，且不均匀，施工质量过程控制难度大。针对夯坑石料外挤严重的问题，主要措施。

（1）如前1问题所述，严格控制石料粒径，可能会增加石料成本。（2）增大夯点间距，但根据规范，强夯置换墩间距应根据荷载大小和地基土的性质选定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3倍。夯点间距也不宜过大，否则软基中夯间土加固效果差。（3）在夯点间距不变的前提下，改变设计参数。即在“隔排跳打”的前提下，第1排及第3排按正常能级施工完成后，增大第2排点的能级，比如本项目中由8000kN.m提高至lOOOOkN.m，第一遍点采用“组合能级”施工，且提出“单点锤击数”及“最后两击平均夯沉量”的双控标准，确保工程质量。

3.3“满夯”优化

柱锤强夯置换在主夯及原点加固夯施工完成后，再进行满夯，锤印搭接。满夯施工主要存在以下几点问题。

（1）因锤印要求搭接，施工过程中不便于放点。（2）满夯施工并不形成施工记录。（3）由于土性的差异，满夯施工后场地并不平整，且表层土密实度差异大。

针对上述问题，设计时可根据地表土的性质，改满夯为冲击碾压或振动碾压，提高表层土的密实度，在表层形成一个“硬壳层”，提高地基承载力，且压实后能有效减轻雨季场地被浸泡的风险。

3.4场地标高的控制

强夯置换时地面不可避免要抬高，特别在饱和粘性土中，根据有限资料，隆起的体积可达填人体积的大半，这主要是因为粘性土在强夯置换中密度改变较粉土少，虽有部分软土挤入置换墩体空隙中，或因填料吸水而含水量降低，但隆起的体积还是可观的，应在试夯时仔细记录，做出合理的估计。

4 结语

针对软土路基采用了柱锤强夯置换法处理方案，经实践检验，该方法是有效可行的，满足设计和规范要求。另外，由于柱锤强夯置换法目前在理论上仍有一些问题不够成熟，还有待进一步研究。在使用柱锤强夯置换法处理软土路基时，必须结合具体情况因地制宜，采用合适的施工参数。

参考文献：

[1]阮昆，田志武，王会成，强夯置换法处理软土地基的应用研究[J].交通科技，2012，（04），

[2]张长辉.强夯法在填海地基处理中的应用[J].中国新技术新产品，2010，（13）.

[3]毛洪录，张兴成，王昊.强夯置换法加固湿软地基现场试验研究[J].铁道建筑，2012，（10）.