强夯置换在软土地基处治中的应用

贾平虎

摘要：强夯法这种迅速加固软土地基的方法又名动力固结法，是一种快速加固的地基处理方法，该方法是借助起重设备把重锤提升到一定高度，然后，运用自动脱钩法让重锤自由下落，以此冲击能夯实地基，增强地基土的强度，减小降低土的压缩性。

【关键词】强夯置换；地基；动力固结法

1.项目概况

乐昌至广州高速公路K137+875～K138+010段位于填方段落，且填方高度较高（约8-9m），施工单位现场开挖后发现该段落土质含水量高，地基承载力低，经地质钻探发现该区域上部为粉质粘土、下部为中风化灰岩组成，其中粉质粘土层上层为软塑状粉质粘土，其厚度约5-10m，该层地基层载力极低，需处治后才能满足工程需要。

2.强夯置换方案设计

2.1 强夯置换

强夯置换法是反复借助起重设备把重锤提升到一定高度，然后，运用自动脱钩法让重锤自由下落以增强软土地基的强度，减小孔隙水压力，使地基形成密实墩体的处理方法。根据本路段地质资料及相关设计文件，初步确定本次试验参数，具体如下：回填料采用最大粒径不大于60cm，石料强度不小于30mpa开山灰岩。填料首次堆料厚度控制在1m左右；强夯夯击能量采用1500KN.m，通常是依据现场夯击次数以及夯沉量关系来确定夯击的总次数，需要注意的是，最后两次夯击的平均夯沉量不得超过50mm；夯坑现场周围不能出现过度隆起的地面，而且不能因为夯坑过深而滋生起锤困难问题。

2.2 有效加固深度

有效加固深度指从最初被加固地基土表面算起，经强夯地基处理后地基土满足了设计要求的加固深度。在现场施工作业中，软土地基的土壤性质、软土层深度和、地下水位以及强夯的其他设计参数均会影响最终的实测深度，因此应根据当地经验来确定，按下式预估：D=a√Qh，其中，软土地基a按下表取值为0.5，夯锤重Q为20T，夯距h为7.5m。如表1所示

根据动力触探试验及钻芯取样，此段路基软弱层地基承载力不能满足设计要求，通过强夯处理后，可对此段路基进行有效加固；下卧层地质情况良好，可以作为承持力层。

2.3科学布置夯击点与间距

一般情况下，施工技术人员是根据地基加固深度和软土性质来确定夯距，通常是在5到9m之间。不可忽视的是，第一次的夯距须大于后来的夯距，这样能够避免相邻的夯击点在浅层区进行加固和出现硬壳层，确保夯击能向更深处传递。下一次的夯击点应取上一次夯击点的中间，而且后一次要以较低的夯击能来进行满夯。

2.4控制好夯击击数

施工技术人员应根据现场试夯所得出的夯击次数与夯沉量的关系曲线来确定夯击击数，与此同时，须满足最后两次夯击的平均夯沉量不超过50mm，夯坑现场周围不能出现过度隆起的地面，而且不能因为夯坑过深而滋生起锤困难问题。

2.5夯击沉降量及周边隆起分析

为精确测得夯沉量、周边拱起量，准确反映夯沉量、周边隆起量与夯击次数曲线关系，在测量夯坑沉降差时，在夯击点上放置10cm×10cm厚1cm的钢板，在距夯击点4米、5米、6米、8米、10米位置布设直径10cm钢珠。每夯击一次测量沉降值，可有效避免测量误差引起的数据偏差。且在夯击完成后连续测量一段时间，对测量数据进行对比分析，分析在强夯后应力释放过程中沉降及上拱现象。如图1、图2。

根据沉降关系曲线、周边隆起关系曲线分析，当强夯施工所产生的冲击波对邻近建筑物存在有害影响时，可采用开挖宽度1.0米，深度2.0米。防震沟的方法截断部分夯击时震动波。在强夯区域有结构物时，应遵循以下规定：在水平方向，强夯应距离结构物5米以上；在垂直方向，强夯应距离结构物6～10米。

2.6强夯效果

通常，巨大的冲击可以在土体结构中滋生大量的应力波，进而破坏土体的原有机构，导致土体局部出现液化现象，滋生许多裂隙，對此，应适当增加排水通道，使孔隙水能够顺利逸出，等到超孔隙水压力消散之后，土体就能够得以固结，此时，软土的触变性和强度均得到了提高。

在测量数据中任意选取3组数据进行统计分析，从下图数据分析，夯击会随着每次沉降差的逐渐减小而缩小体积变化指数，地基承载力会有所增长，然而，体积的变化与承载力的提高并不会依据夯击能的算术级别规律而增加。夯击12～14次情况下可达到最后两击沉降差小于50mm、周边隆起较小的技术要求，且总的沉降趋于稳定，夯击后基本不再沉降，说明已夯击密实。如图3、图4。

3.结束语

本文通过对乐昌至广州高速公路K137+875～K138+010段软土路基采用强夯置换法处理，对夯沉量与夯击次数、沉降数据、周边隆起数据等进行相关分析，得出在强夯过程中沉降量能够满足设计要求的60%到90%；影响深度在5到10m之间，夯后压缩性可降低到200至500%，地基强度能提高到2至5倍；强夯有助于防止地震区发生沙土液化现象。在处理大面积作业时，应采用连续夯击法，以此节约孔隙水消散的间歇时间。

【关键词】

[1]张学彦，韩京博.浅述强夯置换法在软土地基处理中的应用[J].工程建设与设计，2018（05）：48-49.

[2]许雪峰.强夯置换法在软土地基处理中的应用探究[J].建材与装饰，2017（50）：254-255.