摘要：結(jié)合某高速公路軟土地基采用強(qiáng)夯置換碎石樁處理的施工實(shí)踐，探討了強(qiáng)夯置換碎石樁作用機(jī)理和應(yīng)用效果。

　　關(guān)鍵詞：高速公路軟基處理;強(qiáng)夯置換碎石樁;試驗(yàn)分析

　　Abstract: on the basis of some highway soft soil foundation by dynamic compaction replacement stone pile to deal with construction practice, discusses the dynamic compaction gravel pile action mechanism and application effect.

　　Key words: highway soft base processing; dynamic compaction gravel pile; test analysis

　　中圖分類號(hào)：TF03+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編碼：

　　1作用機(jī)理

　　強(qiáng)夯置換碎石樁是在夯坑內(nèi)回填碎石，采用巨大的夯擊能量將塊石夯穿被加固土層并使塊石沉底形成樁體，最終形成由碎石樁、樁間土及碎石墊層組成的復(fù)合地基。由于樁體的加筋作用，地基中應(yīng)力向樁體集中，使其分擔(dān)了大部分基底傳來的荷載;同時(shí)樁體的存在也使得土體中由于強(qiáng)夯引起的超孔隙水壓力迅速消散，加快土體固結(jié)，提高土體抗剪強(qiáng)度。

　　2工程應(yīng)用

　　某高速公路，沿線地下水位高，上部土層以低液限粉土和低液限粘土為主，下部為粉細(xì)紗和中砂，廣泛存在可液化土和軟弱土。為了解決軟弱地基和可液化土的問題，經(jīng)多方論證后確定對(duì)K37+000～+200軟土地基采用強(qiáng)夯置換碎石樁的方法處治。

　　3施工方案

　　3.1起重設(shè)備和夯錘選擇。強(qiáng)夯置換碎石樁設(shè)計(jì)有效加固深度為3.5～4.0m，夯擊能為2000kN·m，落距13.3m。施工根據(jù)以上要求選擇起重設(shè)備、夯錘及自動(dòng)脫鉤器。起重設(shè)備選擇QU2O型履帶吊車，zL-50型裝載機(jī)，夯錘重15t，底面直徑2.0m的平底夯錘及相應(yīng)的脫鉤器，夯錘設(shè)置3個(gè)上下貫通的氣孔，孔徑為250mm，以減少起吊夯錘的吸力，減少夯錘著地前的瞬時(shí)氣墊上拉力所造成的能量損失。

　　3.2夯擊參數(shù)。(1)強(qiáng)夯置換碎石樁在施工中處理的范圍應(yīng)大于路基基礎(chǔ)范圍，一般每邊超出基礎(chǔ)外緣寬度的1/2～2/3，并不小于3m。夯點(diǎn)為正方形網(wǎng)格布設(shè)，夯點(diǎn)間距3m×3m。分三遍完成夯點(diǎn)夯擊，每一次夯點(diǎn)間距均為6.0m。最后再以低夯擊能(1000kN·m)滿夯一遍，其目的是將表面松動(dòng)的表層土夯實(shí)。9個(gè)夯點(diǎn)分3遍夯完。第一次夯4點(diǎn);第二次夯1點(diǎn);第三次夯4點(diǎn)。三次完成9個(gè)夯擊點(diǎn)為3m×3m正方形布置。(2)每遍夯點(diǎn)夯擊次數(shù)可通過現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量的關(guān)系曲線來確定，且應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：①最后一擊的夯沉量一般不大于10cm;②夯坑周圍的地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起;③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難;④每擊的夯沉量不應(yīng)過小，否則加固效果不明顯。試驗(yàn)段通過試夯，確定夯擊能為2000kN·m，夯擊9擊，結(jié)果表明能夠滿足上述要求，加固效果較好。(3)兩遍夯擊之間的時(shí)間間隔，取決于土中超孔隙水壓力消散時(shí)間。通過試夯發(fā)現(xiàn)，間歇時(shí)間與施工所采用的夯擊能及工程地質(zhì)條件關(guān)系很大，對(duì)于粘性土地基，夯完一遍需間歇4~5周才能進(jìn)行下一遍的夯擊。每遍夯擊的間歇時(shí)間也直接影響到夯擊效果，如果間歇時(shí)間過短，孔隙水壓力沒有完全消散，夯擊時(shí)很容易發(fā)生夯坑過深而起錘困難，最后一擊的沉降量也不易控制，夯擊效果受到影響。

　　3.3隆起情況。夯擊過程中，夯點(diǎn)周圍土的隆起與夯擊能、夯擊擊數(shù)及距夯點(diǎn)的距離有關(guān)。三次置換完畢后，地面的平均隆起量分別為12.4cm、16.3cm和15.8cm，累計(jì)隆起44.5cm。滿夯后平均隆起40.1cm。

　　3.4質(zhì)量控制。根據(jù)設(shè)計(jì)要求所達(dá)到的有效加固深度和影響深度，用最后一擊的夯沉量對(duì)夯擊質(zhì)量進(jìn)行控制，一般最后一擊的夯沉量不大于10cm。施工中各夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和夯擊效果是否達(dá)到要求的控制標(biāo)準(zhǔn)，除滿足最后一擊的沉降量要求外，夯坑周圍地面不應(yīng)有過大的隆起現(xiàn)象以及不能因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

　　3.5施工要點(diǎn)。(1)首先清理平整場(chǎng)地，測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高，鋪設(shè)80cm厚碎石墊層，以便于機(jī)械行走。測(cè)量放線，放樣標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，偏差不大于±5cm。(2)對(duì)第一遍夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊。在夯前和夯后須測(cè)出夯點(diǎn)處和夯點(diǎn)周圍的地面標(biāo)高，每夯擊一次測(cè)量一次。按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)完成一個(gè)夯點(diǎn)夯擊，即移到另一個(gè)夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊。(3)夯擊時(shí)將夯錘起吊到預(yù)定位置，待夯錘脫鉤自由下落，測(cè)量夯錘頂面標(biāo)高，如果發(fā)現(xiàn)夯錘傾斜，應(yīng)及時(shí)將夯底整平。(4)第一遍夯點(diǎn)完成，靜止一定時(shí)間后，推平夯坑，測(cè)量整平后的地面標(biāo)高，重新放線定位，進(jìn)行第二次、第三次置換。第三次置換完成后，靜止一定時(shí)間，推平夯坑，測(cè)量整平后的地面標(biāo)高。(5)最后進(jìn)行低能滿夯，夯錘彼此搭接四分之一。

　　4試驗(yàn)研究

　　4.1振動(dòng)影響測(cè)試。通過測(cè)試地面振動(dòng)加速度來了解強(qiáng)夯振動(dòng)的影響范圍。觀測(cè)結(jié)果表明，夯擊能為2000kN·m，夯錘底面直徑2.0m的平底夯錘(重15t)時(shí)，夯坑離建筑物的最小距離應(yīng)為30m。為了減少?gòu)?qiáng)夯振動(dòng)對(duì)周圍建筑物的影響，可在夯區(qū)周圍開挖隔振溝，以減小振動(dòng)影響。

　　4.2效果檢測(cè)。強(qiáng)夯置換施工后，分別采用靜載試驗(yàn)、重Ⅱ型動(dòng)力觸探、瑞利波對(duì)復(fù)合地基加固效果進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)。

　　(1)單樁靜載荷試驗(yàn)歷時(shí)19小時(shí)31分鐘，沉降量16.42mm，殘余沉降量6.00mm，取s/b=0.01所對(duì)應(yīng)的荷載，得出單樁承載力基本值為259kPa;樁間土靜載荷試驗(yàn)歷時(shí)58小時(shí)30分鐘，沉降量60.66mm，取s/b=0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，得出單樁承載力基本值為54kPa，復(fù)合地基承載力為149kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。(2)試驗(yàn)加載方式為慢速維持加荷法，總加載重量為設(shè)計(jì)要求的兩倍，加荷等級(jí)分為8級(jí)。每加一級(jí)荷載，單樁靜荷載試驗(yàn)在加荷前后各記錄沉降一次。當(dāng)一小時(shí)內(nèi)沉降增量小于0.10mm時(shí)，即可加下一級(jí)荷載。樁間土靜荷載試驗(yàn)每級(jí)加載后，按間隔10分、10分、10分、15分、15分，以后為每隔半小時(shí)讀一次沉降，當(dāng)連續(xù)兩小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)的沉降量小于0.10mm時(shí)，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。利用重Ⅱ型動(dòng)力觸探對(duì)樁體的密實(shí)度及樁長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，被檢測(cè)的樁體中，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，處理前3～6擊，處理后10～27擊，平均擊數(shù)為18擊，樁體碎石充填較好，且垂直連續(xù)，檢測(cè)結(jié)果表明樁長(zhǎng)達(dá)到6.5m。(3)利用瑞利波法測(cè)出樁間土和樁體兩種瑞利波速，由不同介質(zhì)特性判定樁長(zhǎng)。結(jié)果表明樁長(zhǎng)為3.6～6.5m，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　4.3變形測(cè)試分析。據(jù)路基中線的分層沉降曲線表明，0～2m為亞粘土，相對(duì)沉降量較大。對(duì)于砂土、粉砂土地基，一般沉降發(fā)生在地面以下1～2m范圍內(nèi)(相對(duì)沉降50～100mm)，為強(qiáng)夯松動(dòng)區(qū);2～6m相對(duì)沉降量很小(相對(duì)沉降0～20mm)，為強(qiáng)夯加固區(qū);6～10m相對(duì)沉降量較小(相對(duì)沉降0～40mm)，為強(qiáng)夯影響區(qū);10m以下幾乎無相對(duì)沉降，為強(qiáng)夯非影響區(qū)。

　　5結(jié)論與建議

　　(1)采用強(qiáng)夯置換碎石樁對(duì)軟土地基處理可消除地基土的液化，提高地基的承載力，加固效果顯著，是一種行之有效的軟土地基處理方法，建議在類似工程中推廣應(yīng)用。(2)每遍夯擊孑L隙水壓力的消散時(shí)間為4～5周，施工時(shí)必須保證足夠的間歇時(shí)問才能達(dá)到較好夯擊效果。(3)不同的夯擊能，夯擊產(chǎn)生的振動(dòng)影響范圍不同，其安全距離可用單擊夯擊能的大小來估算。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]王保田.強(qiáng)夯碎石樁的發(fā)展及成樁機(jī)理分析[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，27(6).