強(qiáng)夯置換在處理淤泥質(zhì)粘土中的應(yīng)用

□文/宋振濤 肖國(guó)挺

1 置換法施工原理

強(qiáng)夯置換法處理軟土地基具有擠密作用、排水作用和置換加固作用。它綜合了強(qiáng)夯技術(shù)和振沖碎石工藝的特點(diǎn)，具有造價(jià)低、工期短、便于施工等優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)夯時(shí)的振沖波和噪聲對(duì)周邊建筑物、居民均有較大影響，距離較近時(shí)需慎重考慮。

按普通強(qiáng)夯技術(shù)對(duì)飽和軟土強(qiáng)夯處理時(shí)，效果不穩(wěn)定，強(qiáng)夯置換法就是應(yīng)用復(fù)合地基的理論，而形成的施工技術(shù)。它利用重錘自由落下的沖擊能，采用強(qiáng)夯工藝先將地表夯成一定深度的夯坑，將塊石或碎石等粗骨料填入坑內(nèi)，再在原夯點(diǎn)夯擊，反復(fù)進(jìn)行夯與填，直至達(dá)到良好持力層的設(shè)計(jì)要求，形成一定深度和直徑的粗骨料柱狀加固體，習(xí)慣稱塊（碎）石墩。同時(shí)它擠密夯間土并為空隙壓力水的消散提供良好的排水通道，它與土共同作用，成為復(fù)合地基，從而提高了夯間土的承載力。

按此工藝夯擊時(shí)，將塊石夯至持力層的表面，同時(shí)軟土受高壓被擠走或上翻，塊石與軟土位置調(diào)換的過(guò)程叫置換。

2 工程概況

新溆高速公路K16+950～K18+350段為軟土路基段，表土為0.5～0.7 m的耕植土；以下為3.0～7.5 m淤泥質(zhì)粘土，其性狀為黑灰色、軟塑-可塑狀、飽和，以淤泥為主，富含有機(jī)質(zhì)，具嗅味，局部混較多砂礫，系海相沉積形成，液性指數(shù)為2.2，具有高壓縮性，屬過(guò)濕類型土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)值平均數(shù)為1.1擊/30 cm。地下水位埋深0.5～1.0 m。

該路段淤泥深度較大且承載力過(guò)低，無(wú)法承載施工機(jī)械，需先鋪筑1.5～2 m山皮土層，使其承載力滿足強(qiáng)夯機(jī)安置的要求。

3 強(qiáng)夯置換的施工過(guò)程

3.1 施工前場(chǎng)地準(zhǔn)備工作

1）查明場(chǎng)地范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物、管線和其他設(shè)施的位置及標(biāo)高等參數(shù)并采取必要措施加以妥善處理，以免強(qiáng)夯施工時(shí)造成損壞。

2）當(dāng)強(qiáng)夯施工所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨近建筑物或其他設(shè)施產(chǎn)生有害影響時(shí)，應(yīng)采取防振、隔振或其他必要措施。

3）當(dāng)場(chǎng)地地下水位高或夯坑內(nèi)積水影響施工時(shí)，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散材料進(jìn)行強(qiáng)夯，場(chǎng)地或夯坑內(nèi)積水應(yīng)及時(shí)排出。

3.2 起夯面

填筑1.5～2 m的山皮土 (具體厚度以能承受機(jī)械重量為原則確定)，考慮處理后淤泥層上填土的穩(wěn)定性，填筑橫向?qū)挾确秶鷳?yīng)適當(dāng)加大至路基坡腳外10 m。下面1 m范圍內(nèi)填筑層采用石料含量較多（＞70%）、粒徑較大山皮土，但最大粒徑不宜超過(guò)1 m；上面層采用石料含量較少（≮60%）、粒徑較小山皮土，最大粒徑≯30 cm。起夯面為該填筑層頂面，起夯面應(yīng)整平并用輕型壓實(shí)機(jī)械碾壓，放置3～5 d后方可進(jìn)行強(qiáng)夯置換。強(qiáng)夯寬度范圍為路基兩側(cè)距路中線各43 m。

4 強(qiáng)夯法施工要點(diǎn)

4.1 夯點(diǎn)布置及夯擊數(shù)

強(qiáng)夯置換應(yīng)分段進(jìn)行，最大段落≯200 m，成梅花形插檔布置夯點(diǎn)，夯點(diǎn)間距5 m；共夯3遍，先跳夯2遍，夯擊能為3 000 kN·m(如夯錘質(zhì)量20 t，落距為15 m)，前2遍每夯點(diǎn)夯擊數(shù)為6（如夯坑底已出現(xiàn)淤泥或周邊有隆起，可適當(dāng)減少夯擊次數(shù)）；最后一遍為低能滿夯（夯點(diǎn)間重復(fù)1/4夯錘面積），夯擊能為2 000 kN·m(如夯錘質(zhì)量20 t，落距為10 m)，夯擊數(shù)為3。要求每一強(qiáng)夯段落前兩次點(diǎn)夯與最后一次滿夯間隔時(shí)間至少3 d，滿夯完成5 d且驗(yàn)收滿足設(shè)計(jì)要求后方可繼續(xù)填筑。

4.2 施工步驟

每一個(gè)強(qiáng)夯施工段落內(nèi)，強(qiáng)夯順序應(yīng)從路中線向兩側(cè)進(jìn)行，具體施工步驟如下：

1）在以整平好的場(chǎng)地上標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)位置并測(cè)量場(chǎng)地高程；

2）起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置；

3）將夯錘起吊到所要求的高度，放下吊鉤，使夯錘脫鉤自由下落；

4）重復(fù)步驟3，完成該夯點(diǎn)擊數(shù)；

5）將夯機(jī)移至下一夯點(diǎn)；

6）重復(fù)步驟2～4，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊；

7）用推土機(jī)將夯坑填平并測(cè)量場(chǎng)地高程，停歇至少3 d時(shí)間，待土中超靜孔隙水壓力的消散，再按上述步驟逐遍完成第二遍夯擊。若第二遍強(qiáng)夯起夯困難時(shí)，應(yīng)填筑50 cm山皮土并分層碾壓后再?gòu)?qiáng)夯；

8）用低能量滿夯一遍，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。

4.3 施工記錄及數(shù)據(jù)整理

1）每個(gè)夯點(diǎn)的每擊夯沉量、夯坑深度、開(kāi)口大小、夯坑體積、填料量。

2）場(chǎng)地隆起、下沉記錄，特別鄰近的建、構(gòu)筑物等。

3）每遍夯擊后場(chǎng)地的夯沉量，填料記錄。

4）附近建筑物的變形監(jiān)測(cè)。

5）記錄最后兩擊的貫入度，看是否滿足設(shè)計(jì)或試夯要求。

5 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1）前兩遍最后兩擊的平均夯沉量≯30mm。

2）最后一遍最后兩擊的平均夯沉量≯10mm。

3）夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起。

4）不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。

5）地表上1.5～2.0 m山皮土滿夯結(jié)束后應(yīng)整平壓實(shí)，3 d后可進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，夯擊整平壓實(shí)后，壓實(shí)度應(yīng)＞90%，要求承載力＞200 kN，20 t壓路機(jī)碾壓后沉降差＜0.5 cm。

強(qiáng)夯置換完成后，放置至少5 d，鋪一層土工格柵，再分層填筑路基填料至路床，填土?xí)r應(yīng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)其沉降及側(cè)向位移，填筑速率不宜過(guò)快，應(yīng)控制地基每晝夜沉降量≯10mm，側(cè)向位移量≯5mm。完成后超填60 cm厚的預(yù)壓土，預(yù)壓期應(yīng)超過(guò)6月，在此期間需進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。預(yù)壓期后2月須進(jìn)行4次（每2周一次）沉降觀測(cè)，達(dá)到每次沉降值＜5mm后方可卸荷，卸荷后路床應(yīng)整平壓實(shí)，路床頂面經(jīng)彎沉值、壓實(shí)度檢測(cè)合格后方可施工路面結(jié)構(gòu)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該工程實(shí)踐表明，采用強(qiáng)夯置換處理較大深度淤泥質(zhì)粘土地基可使填筑的山皮土層在強(qiáng)夯的反復(fù)夯擊作用下形成一定深度和強(qiáng)度的板結(jié)加固體，同時(shí)淤泥受高壓被擠走或上翻，使路基的承載力得到很大提升。

[1]肖 婧.強(qiáng)夯法地基處理在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（5）：22-24.

[2]王 兵.強(qiáng)夯法施工及注意事項(xiàng)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005，（8）：117-119.