浅析强夯置换法在道路软基处理中的应用

战军王卫东施进贤

（1.沈阳市市政工程设计研究院青岛开发区分院，山东，青岛，266555）

（2.青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东，青岛，266555）

（3.青岛正东建设集团有限公司，山东，青岛，266555）

【摘要】文章通过对比分析道路软基处理的各种方法，得出强夯置换法在软基处理中效果显著、且造价低、处理时间短，具有其它方法无可比拟的优越性。本文进一步分析了强夯置换法的施工工艺并对设计参数进行了探讨。

【关键词】强夯置换法；滨海道路；软基处理

引言

软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山谷地均有广泛分布。所谓软土，从广义上讲就是强度低、压缩性高的软弱土层。根据空隙比及有机质含量，结合含水量、压缩系数、渗透系数、快剪强度及天然容重等，可将软土划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭等五种类型，前三种天然容重在16~19KN/m3之间，后两种天然容重在10~16KN/m3之间。习惯上常把软粘性土、淤泥质土、淤泥总称为软土。

我国各地的软土都有近似相同的共性，主要表现在：

<1>天然含水量高、空隙比大：含水量在34%~72%之间，空隙比在1.0~1.9之间，饱和度一般大于95%，液限一般为35%~60%，塑性指数为13~30，天然容重约为15~19KN/m3。

<2>透水性差：大部分软土的渗透系数为10-8~10-7cm/s。

<3>压缩性高：压缩系数为0.3~0.5m2/MN,属高压缩性土。

<4>抗剪强度低：其快剪粘聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角在0~5°之间。

<5>具有触变性：一但受到扰动，土的强度明显下降，甚至呈流动状态。

<6>流变性显著：其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的0.4~0.8倍。

在软土地基上修筑路基，若处理不当，往往会发生路基失稳或不均匀沉降，导致道路破坏或不能正常使用。目前，软弱路基处理常用的方法有：a.堆载预压法；b.复合地基处理方法，如粉喷桩、旋喷桩和碎石桩等；c.真空－堆载联合预压法；d.高真空击密法；e.强夯置换法等。这些软基处理方法各具其特点：堆载预压法虽然比较经济、易操作，但施工工期较长，约需两年左右；复合地基处理方法：虽然能缩短施工工期，但处理单价较高，其每平方米的单价是堆载预压方法的2～4倍，适应于涵洞等重要构筑物基础；真空－堆载联合预压法：虽能有效缩短施工期、减少工后沉降等优点,但施工工期仍相对较长；高真空击密法：是一种快速加固软土地基的专利新技术,采用快速高真空排水法快速排出土中自由水,再结合变能量击密法增加土体的密实度，单位面积施工工期为10～25天，是其它常规方法的1/3～1/2，但存在处理单价较高、且仍将进行换填处理等问题。

相比较之下，强夯置换法施工期短、施工费用低，不失为一种处理软路基的有效方法。

1．强夯置换法理论分析及设计

强夯法又称为动力固结法。这种方法是反复将重锤（一般为10-40t）提到高处使其自然落下（一般落距为10-40m）夯击地基，从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。强夯置换法顾名思义是指预先换填一定厚度石渣，然后通过反复点夯地基，使得夯点处形成石渣柱体，从而与周围软基形成复合地基的地基处理方法。

1.1强夯置换法具体施工工艺

软基处理前需根据地质情况换填或回填1.5—3.5m厚石渣，填方区回填前先清除原地表草皮、腐殖土后方可填筑路基。当路基穿过水塘时，必须抽干积水，清除淤泥和腐殖土后方可填筑。路基回填范围上顶均为出人行道外边线1米，两侧放坡坡度按1：1.5。

采用石渣回填至设计路基标高处，然后进行第一遍点夯，达到终锤标准并在应力消散后继续回填至路基设计标高并进行第二遍点夯，达终锤标准并在应力消散后进行第三遍满夯，满夯完成后采用粒径小于10cm的石渣找平并分层碾压至路基设计顶标高；考虑到不同路段强夯后沉降量不同，施工时应结合现状在强夯之前回填应适当高于路基标高。

强夯要求：点夯夯击能根据地质报告确定，一般采用2000-4000KN.m，满夯夯击能1000KN.m，沿路基纵向方向向路基沟槽内回填石渣，并利用回填车辆自然碾压；回填过程中应沿着道路中心线向前向两侧回填，渐次扩展至设计回填宽度。强夯时由道路中心线向两侧进行夯击。

1.2夯击及换填要求

a.夯击要求：要求夯锤为圆锤，直径规格一般为2.2m。满夯各夯点为相互叠压切四分之一圆锤，依次夯击即可。应力消散后应进行静载实验，检查强夯后路基的地基承载力；如达不到设计要求则需进行补夯。

b.夯点间距：夯点间距一般根据压缩层厚度和土质条件确定。压缩层厚度大、土质差时夯点间距应加大，以免形成弹簧土而影响效果。对于软土层较薄、砂性土时夯点间距可采用5-10m，且夯点位置采用等三角形的布置方式。

c.路基填料要求：底层填料选用石碴，石碴粒径10-50cm，重量1-50公斤，含泥量小于5%，石碴采用不易风化、大小级配搭配、结构密实、抗剪强度高、抗压强度以不小于200号的石质为宜；夯坑补料要求填料的最大粒径不宜大于15cm，大小级配搭配，含泥量不大于5%；道路路基顶标高以下0.8米范围内的石渣要求最大粒径不宜大于10cm，大小级配搭配，含泥量不大于5%。路基填料前应先抽干积水。

d.在下次夯击之前必须先将上次夯击过后回壅的淤泥彻底外清，不允许在夯击之前夯坑内存水，各个夯击点位置保持不变，其位置由中线坐标控制，依次夯击直至点夯最后两击的纵向贯入度之和不超过15cm。该遍强夯已完成主体强夯作用，应力消散期约为15天。然后进行满夯。

e.满夯要求：满夯各夯点为相互叠压切四分之一圆锤，依次夯击即可，夯击能采用1000KN.m。

1.3检测标准：

经过强夯加固后，自然级配石碴路堤混有粉质粘土，需对路基的稳定性进行相应计算，计算依据交通部标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96中的规定，考虑路堤自重、路面的增重及行车荷载，采用圆弧条分法和有效固结力法，稳定安全系数均大于1.30。

沉降计算采用e-lgp曲线，公式如下：s=mscsc代表主固结沉降

只计算主固结，次固结、地基条件、荷载强度、加荷速率等因素影响，统一考虑经验系数m。

沉降计算时，按照规范不考虑行车动荷载。

待软土路基处理完毕后需经过检验后再进行下道工序的施工，主要的检验指标参数测设为容许工后沉降、弯沉、土基回弹压缩模量、地基承载力特征值，均达到设计要求后方可进入下道工序。

2．结论与建议

由以上理论及技术分析可知，强夯置换法在处理软弱地基时具有其他地基处理方法无可比拟的优越性，不仅投资低、而且处理周期短，尤其适用于处理滨海地区软弱路基。但在利用强夯处理地基时应注意以下几点：

（1）试夯：强夯正式施工前需划定试夯区，根据初步确定的参数进行试夯实验，与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数；

（2）强夯施工结束后应间隔一定时间才能对地基加固质量进行检验，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取1-2周；对于低饱和度的粉土和粘性土地基可取3-4周。

参考文献：

[1]刘玉卓，公路工程软基处理[M].人民交通出版社，2002

[2]JTJ017－96.公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].人民交通出版社.1996.

[3]JTGD30—2004.公路路基设计规范[S].人民交通出版社.2004.

作者简介：

战军（1979年-）男，山东省青岛市人，中级工程师，硕士研究生，研究方向：道路给排水设计。