強夯置換在軟土地基處治中的應用

賈平虎

摘要：強夯法這種迅速加固軟土地基的方法又名動力固結法，是一種快速加固的地基處理方法，該方法是借助起重設備把重錘提升到一定高度，然后，運用自動脫鉤法讓重錘自由下落，以此沖擊能夯實地基，增強地基土的強度，減小降低土的壓縮性。

【關鍵詞】強夯置換；地基；動力固結法

1.項目概況

樂昌至廣州高速公路K137+875～K138+010段位于填方段落，且填方高度較高（約8-9m），施工單位現場開挖后發現該段落土質含水量高，地基承載力低，經地質鉆探發現該區域上部為粉質粘土、下部為中風化灰巖組成，其中粉質粘土層上層為軟塑狀粉質粘土，其厚度約5-10m，該層地基層載力極低，需處治后才能滿足工程需要。

2.強夯置換方案設計

2.1 強夯置換

強夯置換法是反復借助起重設備把重錘提升到一定高度，然后，運用自動脫鉤法讓重錘自由下落以增強軟土地基的強度，減小孔隙水壓力，使地基形成密實墩體的處理方法。根據本路段地質資料及相關設計文件，初步確定本次試驗參數，具體如下：回填料采用最大粒徑不大于60cm，石料強度不小于30mpa開山灰巖。填料首次堆料厚度控制在1m左右；強夯夯擊能量采用1500KN.m，通常是依據現場夯擊次數以及夯沉量關系來確定夯擊的總次數，需要注意的是，最后兩次夯擊的平均夯沉量不得超過50mm；夯坑現場周圍不能出現過度隆起的地面，而且不能因為夯坑過深而滋生起錘困難問題。

2.2 有效加固深度

有效加固深度指從最初被加固地基土表面算起，經強夯地基處理后地基土滿足了設計要求的加固深度。在現場施工作業中，軟土地基的土壤性質、軟土層深度和、地下水位以及強夯的其他設計參數均會影響最終的實測深度，因此應根據當地經驗來確定，按下式預估：D=a√Qh，其中，軟土地基a按下表取值為0.5，夯錘重Q為20T，夯距h為7.5m。如表1所示

根據動力觸探試驗及鉆芯取樣，此段路基軟弱層地基承載力不能滿足設計要求，通過強夯處理后，可對此段路基進行有效加固；下臥層地質情況良好，可以作為承持力層。

2.3科學布置夯擊點與間距

一般情況下，施工技術人員是根據地基加固深度和軟土性質來確定夯距，通常是在5到9m之間。不可忽視的是，第一次的夯距須大于后來的夯距，這樣能夠避免相鄰的夯擊點在淺層區進行加固和出現硬殼層，確保夯擊能向更深處傳遞。下一次的夯擊點應取上一次夯擊點的中間，而且后一次要以較低的夯擊能來進行滿夯。

2.4控制好夯擊擊數

施工技術人員應根據現場試夯所得出的夯擊次數與夯沉量的關系曲線來確定夯擊擊數，與此同時，須滿足最后兩次夯擊的平均夯沉量不超過50mm，夯坑現場周圍不能出現過度隆起的地面，而且不能因為夯坑過深而滋生起錘困難問題。

2.5夯擊沉降量及周邊隆起分析

為精確測得夯沉量、周邊拱起量，準確反映夯沉量、周邊隆起量與夯擊次數曲線關系，在測量夯坑沉降差時，在夯擊點上放置10cm×10cm厚1cm的鋼板，在距夯擊點4米、5米、6米、8米、10米位置布設直徑10cm鋼珠。每夯擊一次測量沉降值，可有效避免測量誤差引起的數據偏差。且在夯擊完成后連續測量一段時間，對測量數據進行對比分析，分析在強夯后應力釋放過程中沉降及上拱現象。如圖1、圖2。

根據沉降關系曲線、周邊隆起關系曲線分析，當強夯施工所產生的沖擊波對鄰近建筑物存在有害影響時，可采用開挖寬度1.0米，深度2.0米。防震溝的方法截斷部分夯擊時震動波。在強夯區域有結構物時，應遵循以下規定：在水平方向，強夯應距離結構物5米以上；在垂直方向，強夯應距離結構物6～10米。

2.6強夯效果

通常，巨大的沖擊可以在土體結構中滋生大量的應力波，進而破壞土體的原有機構，導致土體局部出現液化現象，滋生許多裂隙，對此，應適當增加排水通道，使孔隙水能夠順利逸出，等到超孔隙水壓力消散之后，土體就能夠得以固結，此時，軟土的觸變性和強度均得到了提高。

在測量數據中任意選取3組數據進行統計分析，從下圖數據分析，夯擊會隨著每次沉降差的逐漸減小而縮小體積變化指數，地基承載力會有所增長，然而，體積的變化與承載力的提高并不會依據夯擊能的算術級別規律而增加。夯擊12～14次情況下可達到最后兩擊沉降差小于50mm、周邊隆起較小的技術要求，且總的沉降趨于穩定，夯擊后基本不再沉降，說明已夯擊密實。如圖3、圖4。

3.結束語

本文通過對樂昌至廣州高速公路K137+875～K138+010段軟土路基采用強夯置換法處理，對夯沉量與夯擊次數、沉降數據、周邊隆起數據等進行相關分析，得出在強夯過程中沉降量能夠滿足設計要求的60%到90%；影響深度在5到10m之間，夯后壓縮性可降低到200至500%，地基強度能提高到2至5倍；強夯有助于防止地震區發生沙土液化現象。在處理大面積作業時，應采用連續夯擊法，以此節約孔隙水消散的間歇時間。

【關鍵詞】

[1]張學彥，韓京博.淺述強夯置換法在軟土地基處理中的應用[J].工程建設與設計，2018（05）：48-49.

[2]許雪峰.強夯置換法在軟土地基處理中的應用探究[J].建材與裝飾，2017（50）：254-255.