王健

大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116000

1 概述及作用原理

强夯置换法用于处理高饱和度的粉土与软塑一流塑的黏性土等地基，这种方法是将夯锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石等粗颗粒材料，使其形成连续的密实的夯置换墩与周围混有砂石的夯间土形成复合地基，经强夯置换法处理的地基，既提高了地基承载力，又改善了排水条件，有利于软土的固结。

强夯置换法具有加固效果显著、施工期短、施工费用低等优点，已广泛用于市政道路、公路、机场、房屋建筑等工程。

2 工程实例

2.1 工程概况

在拟建场地需要修建市政道路，地层分布及特征自上而下划分为4个工程地质层，分述如下：

①素填土（Q4lc）：素填土，松散，主要由碎石、砾石及粘性土构成，局部有块石，直径15-30cm居多，欠固结，为较差地基土。揭露层厚2-3.8米。

②淤泥质黏土（Q4mc）：呈软-流塑状态，高压缩性，强度低，为不良地基土。揭露层厚2.2-4.5米。地基承载力60KPa。

③砾砂，饱和，稍密，压缩性低，为一般地基土。揭露层厚3.1-3.6米。地基承载力200KPa。

④强、中风化板岩，属极软岩-软岩，遇水易软化，为良好地基持力层。揭露层厚1.7-2.5米。地基承载力分别为300KPa、1000KPa。

2.2 地基处理方法分析

根据地勘报告，拟建场地需要对素填土层、淤泥质黏土层进行处理。

（1）强夯法加固素填土层效果明显，而对于淤泥质黏土层（呈软-流塑状态，高压缩性）处理效果不明显；

（2）振冲碎石桩、水泥搅拌桩、CFG桩加固素填土层和淤泥质黏土层效果明显，但拟建场地在素填土层中夹杂较多直径15-30cm的块石，且土层较厚无法挖除，严重影响其施工和处理效果；

（3）强夯置换加固素填土层和淤泥质黏土层效果明显，且拟建场地的处理深度在强夯置换有效加固深度范围内，素填土层中夹杂的块石对强夯置换施工工艺影响不大。

综合以上因素本次设计提出强夯置换处理方案。

2.3 强夯置换法

（1）根据现场施工确定的试夯参数。选定合适的区域进行现场试验，并对试验场地进行测试，与强夯置换前测试数据进行对比，检验强夯置换效果，确定工程采用的最终各项强夯置换参数，然后再结合实际情况进行大面积施工。

（2）试夯设计。

①确定有效加固深度及单位夯击能。根据本工程的特点，确定强夯参数如下：

a.点夯锤直径1.50m，圆柱形；满夯锤：直径2.0-2.4m。

b.点夯夯击能为3000KN·m；满夯夯击能为1000KN·m

c.点夯点距3.0米满夯点距锤印搭接（1/4）d

d.夯击遍数点夯4遍,满夯1遍

e.墩体材料：采用级配良好的块石、碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%，含泥(土)量不宜超过全重的5%。

f.处理宽度：根据路基坡脚及管线预埋位置综合考虑。

②强夯置换控制标准。

a.复合地基承载力特征值为fspk=140kPa；

b.墩底穿过软弱土层，且达到设计墩长；

c.累计夯沉量达到设计墩长的1.5-2.0倍；

d.最后二击平均沉降量≤50mm

③强夯置换法施工。

施工前对场地范围内的地下构筑物和各种地下管线，应采取安全措施，避免因施工而造成损坏。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应在适当位置设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施，沟底宽度宜大于50cm，沟深要超过已有构筑物基础50cm，且不小于2m[1]。

a.清理、平整施工场地，当场地表土软弱或地下水位较高，应于其上铺设一层厚度为1-2m的夯填料作为施工垫层或采用人工降低地下水位使地下水位低于坑底面以下2m，以便于强夯设备的行走移动；

b.测量平整后的场地高程，进行置换墩夯点位置放样。

c.起重机就位。

d.夯锤置于夯点位置，测量夯前锤顶高程。

e.将夯锤起吊到设计高度，启动脱钩器，使夯锤自由下落。利用夯锤的势能，冲切垫层，形成夯坑。

f.在夯坑内用推土机推填进墩体材料，直至与坑周原始场地标高持平，记录填料数量，继续夯击，使填料逐渐向下延长。如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准后，完成一个墩体的夯击，并移位至下一根置换墩墩位。

g.按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点施工。

h.推平场地，测量场地地面高程。

i.分层碾压密实。

④强夯置换施工过程中质量控制。

a.开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。

b.按设计要求检查夯坑填料的质量，记录夯坑填料使用数量。

c.检查每个夯点的夯击次数、每击夯坑沉降量及夯坑周边土体的侧向位移量。

d.检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。

e.强夯后表层80cm应分层碾压至路床顶设计标高，压实度达到设计标准。

f.夯击时应注意施工安全。

⑤施工质量检验。

a.施工结束后应间隔28d方能对地基质量进行检验。

b.应采用复合地基载荷试验法进行复合地基的承载力检测。复合地基载荷试验数量不应少于总墩数的1%，且不少于3点。

c.置换墩着底情况检验数量不应少于墩点数的1%，且不应少于3点。

3 结论与分析

施工结束后通过荷载试验和重型及超重型动力触探试验检测，检测结果均满足设计要求，达到理想的效果。

（1）强夯置换法加固软土基础，其置换深度是有限的，与地质条件、强夯参数等有关，一般在8-9m。

（2）影响强夯置换效果的主要因素：置换率，直接影响符合地基的承载能力；加固深度，直接影响滑动稳定性沉降变形及容许变形；填料的性能，影响填料的内摩擦角及排水效果。

（3）强夯置换法的动力固结效应是显著的，一般可使桩间土的强度增长达到150%以上，具体增长率应以实地检测结果为准。