1、复合地基处理中强夯置换技术的应用摘要：强夯置换法是在强夯法的基础上发展起来的一种地基处理方法，因其特点应用范围广，需要对复合地基处理中的强夯置换技术进行研究，达到提高复合地基的承载力，同时也能在一定程度上减小复合地基的变形的目的。 关键词：复合地基处理；强夯置换技术；应用分析 中图分类号：TU47 文献标识码：A 前言 强夯置换法是 20 世纪 80 年代才开始应用的土地基处理方法，强夯法具有节约成本、实用范围广及缩短工期等优点，已经成为我国地基处理的一项重要技术，在我国已成功应用于多个工程。 一、强夯置换法施工的范围、特点 强夯法施工范围当前，应用强夯法处理的工程范围极为广泛，有工业与民用建
2、筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。总之，强夯法在某种程度上比机械的、化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效。强夯法施工特点工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。为此，强夯法加袋装砂井（或塑料排水带）是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径。 二、强夯置换作用机理分析 强夯置换将块石或者碎石等颗粒较大的材料向坑内进行回填，利用起重机械连续夯锤，在软土地基中形成一种利于强夯排水的置换墩，该墩具有较强的作用，可形成复合地基，实现加
3、强地基的目的。强夯会在地基中形成三个性质不同的分区，即地基表层松动区，加固区和弹性区。当松动区下的土体在体波的作用下，会压密上体，使上体沉降，这样固结了地基就形成了“加固区” ；加固区下面的冲击波随着传播路径的变化以及衰退幅度的增大，就没有充足的力使土体发生形变量了，因此对地基就没有压紧和夯实作用了，因此，这部分区域被称作“弹性区” 。 强夯对地基的土体主要是造成了一种剪切作用，在垂向上造成了破坏，而强夯引起的公路地基的土体侧向位移是比较小的。通过对某高速公路路段地基的强夯效果状况进行检测和分析，我们假定夯坑的周边隆起的部分很小，同时忽略夯坑下，土柱的侧向变形量，在这种情形下，强夯的状态为圆柱
4、体，使强夯加固地基的圆柱体加固模式有了进一步的简化和完善。由于颗粒较饱满的碎石材料的结合力较强，渗透性较低，加上孔隙水压力消散较缓慢的原因，使得加固效果并不稳定或者显著，为此，在施工过程中，应适当给予排水措施，加速软土层在强夯过程中的排水固结，最终达到加强地基的效果。 在处理湿陷性黄土地基时，适宜采用椭圆体加固模式。在强夯冲击作用下，土体发生形变和动力响应，通过对土体中的分区所发生的位移、形变的特点及变化过程，研究出在冲击荷载作用下，土体发生位移变化的范围，呈现出“椭圆体”形状。对于湿陷性黄土地基，运用这种“椭球体”加固模式能更好地达到压紧、加固地基的效果。大多数情况下，强夯置换所采用的材料应
5、是性能好以及级配好的碎石及块石；夯点的数量根据施工现场的试夯结构来确定，点的排列形状应为正方形或者三角形，达到稳固的目的。 三、具体加固途径 1、动力密实 采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相（空气）被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。 2、动力固结 用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力
6、消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。3、动力置换 动力置换可分为整式置换和桩式置换，整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石墩（或桩） 。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用。 四、 复合地基处理中强夯置换技术的应用分析 1、强夯技术处理要求 地基处理结果将直接影响基础设计方案的选择，也对项目成本控制和结构安全性、耐久性起决定作用。因此，经综合考虑，对强夯技术处理提出了以下控制要
7、求： 基础底面设计标高以下 4m 深度范围内地基承载力特征值200kPa，压实系数0.94；4-8m 范围内地基承载力特征值150kPa，压实系数0.92；深度大于 8m，要求地基承载力特征值130kPa，压实系数0.88. 2、施工参数 强夯置换处理采用穿透黑色粉质粘性土层达到强风化花岗片麻岩层；夯击能为 1600KNm，则需要夯击二遍，之间间隔 2-3 周的时间，这样一来，有充足时间消散超静孔隙水的压力；当满夯夯击能要求800KNm 时，则满夯 2 遍。此次夯点的夯击次数根据现场的实夯次数来确定。根据地质钻探资料，采用分期分段施工的策略，进行强夯加固施工。把强夯区域分为有效加固深度不同的区
8、域，一般为 7m-10m 区和4m-7m 区。土体的厚度以及软硬状况，要给予充分考虑，另外在强夯加固前要做好表土的清理工作。在试夯阶段，强夯施工主要选择 18 吨的重锤，从 11m 的高度落下，夯击能量定在 2000kNM 左右，副夯的工具和方法与第一次一致；满夯时，采用锤重 l8t，从 5.6m 高度落下，夯击能量为l000kN.m。夯锤底面要设置通气孔。 本次施工所需要的材料采用级配良好的碎石以及块石等硬质岩石，若粒径小于 5 厘米的碎石量应不超过 20%；若粒径大于 30 厘米的碎石量应小于 30%，同时含泥量不超过 5%。每一遍夯点的夯击数量应按照现场试夯的数量，进而得到实际夯击的数量
9、，并且应满足一下几个条件：夯坑周围地面不应有大幅度的隆起；夯坑不宜过深或者发生起锤困难的现象；累计夯沉量为墩长的 1.5-2 倍；最后两遍所夯击量应小于 50mm。简言之，各夯击点的数量，都应最大限度使土体竖向压缩达到最大化，侧向位移应最小化。 3、复合地基处理中强夯置换技术的应用流程 强夯置换技术的施工流程为：清除表层种植土，平正施工现场，在路基右侧开挖临时排水沟；施工作业面采用 0.5m 厚的碎石，并在施工作业面上多堆放碎石；第一遍夯点的位置标注出来，并实际测量现场地的高程；夯锤应置于夯点的位置，按照由内向外的顺序，选择1600KNm 的夯击能及间隔跳打的方式进行第一遍的施工；夯击并记录坑
10、的深度；在规定的时间后，按照上述的方式进行第二遍强夯置换；采用 800KNm 的击能，满夯两遍，锤印的搭接超过三分之一；将过渡带设置在强夯置换边界的左侧到坡脚以及小号侧 20m 内，采用800KNm 的击能，满夯两遍；在坑内填满碎石土及山皮土等调料，与原地面相平衡；若遇到现场低下水位升高时，则采用人工降低地下水，方式夯坑积水。 结束语 强夯置换法综合了强夯加固和复合地基的优点，能够加强路基的强度，确保施工质量；其不仅能够在地下形成良好的排水通道，而且可有效降低土体中的地下水位，提高土体的强度，满足设计要求，是一种比较理想的地基处理方式。 参考文献 1 张森安,李兰香,何腊平等.强夯碎石桩复合地基处理兰州饱和粉土效果与检测方法探讨J.勘察科学技术,2010,(6):13-17. 2 周宗勇.混凝土砂石强夯置换墩地基处理方法及其应用研究D.同济大学土木工程学院,2008. 3 宝和.强夯及强夯置换技术在客运专线复合地基处理中的应用J.铁道工程学报,2007,24(7):33-37,66.
