强夯置换法加固湿软地基现场试验研究

毛洪录，张兴成，王 昊

(1.山东大学土建与水利学院，山东济南 250061;2.聊城市公路工程总公司，山东聊城 252000;3.山东高速集团有限公司，山东济南 250014)

强夯置换法是利用重锤高落差产生的高冲击能将碎石、片石、矿渣等性能较好的材料强力挤入地基中，形成粒料墩，墩与墩间土形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。在强夯置换过程中，土体结构破坏，地基土体产生超孔隙水压力，但随着时间的增加，土体结构强度会得到恢复。粒料墩一般都有较好的透水性，利于土体中超孔隙水压力消散产生固结，适用于加固饱和软黏土地基［1-2］。

1 工程概况

黄泛平原区某在建公路工程，雨季使用强夯法对软弱地基进行加固处治时，部分路段出现“弹簧土”、土基翻浆等现象，由于受建设工期限制，设计改用强夯置换法对其进行加固处理。现场选取试验段，对该种处置方法进行了施工工艺参数设计和加固效果评价［3-6］。

试验段处理长度30m，宽度为36 m。夯锤重100 kN，夯锤落距15m。单点夯击能为1 500 kN·m(满夯时为800 kN·m)，夯点间距6 m×6 m，置换深度为1.5m。共布置夯点50个。试验区沿深度分布的土质参数如表1所示。

2 施工技术参数设计

1)测量放样。用全站仪按施工图要求确定出强夯置换区域，在处治区域以间距6 m按正方形由路中线向路两侧布置第一遍夯点位置，用白灰做出标记，并测量地面高程。处理范围为路中至两侧路基坡脚以外1 m，夯点平面布置见图1。

表1 原状土土质参数

图1 夯点平面布置(单位:m)

2)选择强夯置换区域中心位置的夯点，夯机就位，校验夯锤对中偏差、夯锤落距后开夯，强夯的单点夯击能1 500 kN·m。

3)点夯时，要对每一夯点的能量、夯击次数，每次夯击夯坑沉陷量、夯击周围土的隆起量以及埋设测点要进行量测和记录，并注意夯击振动的影响范围和程度。

4)按由内向外逐点夯击的原则，先夯击路中线处的夯点，然后平行于路中线由内到外向路两侧分别夯击，完成强夯置换区域全部夯点的施工。

5)停夯后向坑内填砖渣直至坑顶填平，记录填料数量。

6)强夯机就位对已回填完砖渣的夯点继续进行夯击，同一夯位最后两击的平均夯沉量＜50mm时，即可止夯，则完成了该夯点的施工。以此类推，完成第一遍点夯施工。

7)用推土机配合挖掘机进行整平后，按1)至6)步骤对第一遍夯击点正方形的中间进行第二遍夯击。

8)用平地机将强夯后的地面刮平并整修。

9)第二遍夯击结束后，低能满夯两遍，满夯夯击能800 kN·m，满夯可采用轻锤或低锤距多次夯击，锤印彼此搭接1/4。

3 试验数据分析及加固效果评价

试验过程中主要是对试验段路基处置过程中的夯沉量、夯击前后的地基承载力进行了量测。夯点置换前后外观效果如图2所示。

图2 置换坑夯击前后外观效果

1)夯沉量

现场对50个夯点的夯沉量进行了检测、记录。根据检测数据可知，在置换后夯击3～4击基本能达到设计要求，第一、二遍点夯的总沉降量平均值分别为35.1 cm，30.4 cm。单夯夯沉量与夯击次数之间的关系如图3所示。第一、二遍点夯的变化规律基本相同。

2)地基承载力

为了检测处置前后地基承载力的变化情况，在试验区内沿纵向布置了6个观测点，进行标准贯入试验，夯击置换前后地基承载力的变化情况如图4所示。

由试验情况来看，强夯置换效果明显，施工工艺参数适合于该类土地基处理，加固后地基承载力超出了设计要求。实践证明，该加固方案可应用于雨季施工，缩短了施工工期，但成本有所提高，而且施工中应该严格控制填筑材料的质量，以及置换深度。

图3 单夯夯沉量与夯击次数关系曲线

图4 夯击置换前后地基承载力变化

4 结论

现场试验和实践应用证明，强夯置换法适用于软土地基的雨季加固施工，可有效缩短工期，且能较大幅度地提升软土地基承载力，是饱和软黏土地基的一种有效加固方法。

［1］王宏祥，闫澍旺，冯守中.强夯置换墩法处理公路软基的机制研究［J］.岩土力学，2009，30(12):3753-3758.

［2］张健，王秀红，史玉芳.强夯置换法在处理饱和软土地基的应用［J］.长安大学学报(建筑与环境科学版)，2004，21(1):33-35.

［3］吴道祥，刘刚，王国强.强夯与强夯置换碎石桩复合地基承载力的试验研究［J］.合肥工业大学学报(自然科学版)，2008，31(4):622-625，630.

［4］姬同庚.强夯置换碎石桩处理高速公路软基的试验研究［J］.路基工程，2007(4):125-127.

［5］徐玉胜，赵有明.强夯置换法处理软土地基的设计参数研究［J］.铁道建筑，2009(2):83-85.

［6］徐玉胜，赵有明，高明显.强夯置换法处理软土地基的模型试验研究［J］.铁道建筑，2011(1):77-80.