摘要：結合某高速公路軟土地基采用強夯置換碎石樁處理的施工實踐，探討了強夯置換碎石樁作用機理和應用效果。
關鍵詞：高速公路軟基處理;強夯置換碎石樁;試驗分析
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：TF03+1 文獻標識碼：A 文章編碼：
1作用機理
強夯置換碎石樁是在夯坑內回填碎石，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合地基。由于樁體的加筋作用，地基中應力向樁體集中，使其分擔了大部分基底傳來的荷載;同時樁體的存在也使得土體中由于強夯引起的超孔隙水壓力迅速消散，加快土體固結，提高土體抗剪強度。
2工程應用
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，經多方論證后確定對K37+000～+200軟土地基采用強夯置換碎石樁的方法處治。
3施工方案
3.1起重設備和夯錘選擇。強夯置換碎石樁設計有效加固深度為3.5～4.0m，夯擊能為2000kN·m，落距13.3m。施工根據以上要求選擇起重設備、夯錘及自動脫鉤器。起重設備選擇QU2O型履帶吊車，zL-50型裝載機，夯錘重15t，底面直徑2.0m的平底夯錘及相應的脫鉤器，夯錘設置3個上下貫通的氣孔，孔徑為250mm，以減少起吊夯錘的吸力，減少夯錘著地前的瞬時氣墊上拉力所造成的能量損失。
3.2夯擊參數。(1)強夯置換碎石樁在施工中處理的范圍應大于路基基礎范圍，一般每邊超出基礎外緣寬度的1/2～2/3，并不小于3m。夯點為正方形網格布設，夯點間距3m×3m。分三遍完成夯點夯擊，每一次夯點間距均為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的表層土夯實。9個夯點分3遍夯完。第一次夯4點;第二次夯1點;第三次夯4點。三次完成9個夯擊點為3m×3m正方形布置。(2)每遍夯點夯擊次數可通過現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量的關系曲線來確定，且應同時滿足下列要求：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發生過大的隆起;③不因夯坑過深而發生起錘困難;④每擊的夯沉量不應過小，否則加固效果不明顯。試驗段通過試夯，確定夯擊能為2000kN·m，夯擊9擊，結果表明能夠滿足上述要求，加固效果較好。(3)兩遍夯擊之間的時間間隔，取決于土中超孔隙水壓力消散時間。通過試夯發現，間歇時間與施工所采用的夯擊能及工程地質條件關系很大，對于粘性土地基，夯完一遍需間歇4~5周才能進行下一遍的夯擊。每遍夯擊的間歇時間也直接影響到夯擊效果，如果間歇時間過短，孔隙水壓力沒有完全消散，夯擊時很容易發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，夯點周圍土的隆起與夯擊能、夯擊擊數及距夯點的距離有關。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，累計隆起44.5cm。滿夯后平均隆起40.1cm。
3.4質量控制。根據設計要求所達到的有效加固深度和影響深度，用最后一擊的夯沉量對夯擊質量進行控制，一般最后一擊的夯沉量不大于10cm。施工中各夯點的夯擊次數和夯擊效果是否達到要求的控制標準，除滿足最后一擊的沉降量要求外，夯坑周圍地面不應有過大的隆起現象以及不能因夯坑過深而發生起錘困難。
3.5施工要點。(1)首先清理平整場地，測量場地標高，鋪設80cm厚碎石墊層，以便于機械行走。測量放線，放樣標出第一遍夯點位置，偏差不大于±5cm。(2)對第一遍夯點進行夯擊。在夯前和夯后須測出夯點處和夯點周圍的地面標高，每夯擊一次測量一次。按規定標準完成一個夯點夯擊，即移到另一個夯點進行夯擊。(3)夯擊時將夯錘起吊到預定位置，待夯錘脫鉤自由下落，測量夯錘頂面標高，如果發現夯錘傾斜，應及時將夯底整平。(4)第一遍夯點完成，靜止一定時間后，推平夯坑，測量整平后的地面標高，重新放線定位，進行第二次、第三次置換。第三次置換完成后，靜止一定時間，推平夯坑，測量整平后的地面標高。(5)最后進行低能滿夯，夯錘彼此搭接四分之一。
4試驗研究
4.1振動影響測試。通過測試地面振動加速度來了解強夯振動的影響范圍。觀測結果表明，夯擊能為2000kN·m，夯錘底面直徑2.0m的平底夯錘(重15t)時，夯坑離建筑物的最小距離應為30m。為了減少強夯振動對周圍建筑物的影響，可在夯區周圍開挖隔振溝，以減小振動影響。
4.2效果檢測。強夯置換施工后，分別采用靜載試驗、重Ⅱ型動力觸探、瑞利波對復合地基加固效果進行了試驗檢測。
(1)單樁靜載荷試驗歷時19小時31分鐘，沉降量16.42mm，殘余沉降量6.00mm，取s/b=0.01所對應的荷載，得出單樁承載力基本值為259kPa;樁間土靜載荷試驗歷時58小時30分鐘，沉降量60.66mm，取s/b=0.015所對應的荷載，得出單樁承載力基本值為54kPa，復合地基承載力為149kPa，滿足設計要求。(2)試驗加載方式為慢速維持加荷法，總加載重量為設計要求的兩倍，加荷等級分為8級。每加一級荷載，單樁靜荷載試驗在加荷前后各記錄沉降一次。當一小時內沉降增量小于0.10mm時，即可加下一級荷載。樁間土靜荷載試驗每級加載后，按間隔10分、10分、10分、15分、15分，以后為每隔半小時讀一次沉降，當連續兩小時內，每小時的沉降量小于0.10mm時，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。利用重Ⅱ型動力觸探對樁體的密實度及樁長進行檢測，被檢測的樁體中，標準貫入錘擊數，處理前3～6擊，處理后10～27擊，平均擊數為18擊，樁體碎石充填較好，且垂直連續，檢測結果表明樁長達到6.5m。(3)利用瑞利波法測出樁間土和樁體兩種瑞利波速，由不同介質特性判定樁長。結果表明樁長為3.6～6.5m，滿足設計要求。
4.3變形測試分析。據路基中線的分層沉降曲線表明，0～2m為亞粘土，相對沉降量較大。對于砂土、粉砂土地基，一般沉降發生在地面以下1～2m范圍內(相對沉降50～100mm)，為強夯松動區;2～6m相對沉降量很小(相對沉降0～20mm)，為強夯加固區;6～10m相對沉降量較小(相對沉降0～40mm)，為強夯影響區;10m以下幾乎無相對沉降，為強夯非影響區。
5結論與建議
(1)采用強夯置換碎石樁對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用。(2)每遍夯擊孑L隙水壓力的消散時間為4～5周，施工時必須保證足夠的間歇時問才能達到較好夯擊效果。(3)不同的夯擊能，夯擊產生的振動影響范圍不同，其安全距離可用單擊夯擊能的大小來估算。
參考文獻：
[1]王保田.強夯碎石樁的發展及成樁機理分析[J].河海大學學報：自然科學版，1999，27(6).
