强夯置换法在市政道路软弱地基处理中的应用研究

蒲俊伟

机械工业第六设计研究院有限公司福建分公司 福建厦门 361000

摘 要：在二十世纪八十年代，强夯置换法是一种最常见的软土地基处理方式，在我国大部分工程项目中都得到了广泛有效应用。由于该方法不需要投入较多的成本，所以在很多市政道路软弱地基处理过程中都获得了良好的应用效果。对此本文针对强夯置换法的加固机理进行分析，并提出该方法在市政道路软弱地基处理过程中的应用措施。
关键词：强夯置换法；市政道路软弱地基；夯实场地；夯实效果；

从加固机理角度来看，强夯置换法和强夯法存在明显差异，它主要是利用重锤高落差产生的冲击能量，在强力的作用下将矿渣和碎石挤入到地基当中，形成单独的粒料墩，在此基础上使每个粒料墩能够形成复合地基，这样一来地基的承载能力就会得到明显提升，沉降也会随之减小。此外，土体会在强夯置换过程中发生破坏，地基土体会形成超孔隙水压力，土体结构强度也会得到有效恢复。

1. 强夯置换法相关概述

在应用强夯置换法加固地基过程中，其主要原理就是利用强夯措施与高饱和度黏土时，在夯坑当中持续添加粗颗粒材料，在软土地基中形成碎石墩。这种碎石墩不仅具有置换作用，同时也可以让建筑物的荷载向桩体集中。并且碎石桩还拥有大直径排水井的功效，在采用强夯法加固细颗粒土期间，通过冲击能可以让地基产生裂缝，确保基土能够得到充分压缩，添加排水通道数量，确保孔隙水可以正常溢出，随着孔隙水压力的逐渐消散来加强土体强度。然而，由于饱和颗粒土的土粘粒含量很大，结合力较强，渗透性能角度，所以强夯处理方式在处理此类地基时，需要科学合理地设计排水路径。而应用强夯置换法可以使碎石桩在市政道路工程路基路面施工中得到充分夯实，为孔隙水的排出提供了高效通道，软土在强夯期间的排水固结速度也能够得到明显提升，桩间土强度越来越强。

2.强夯置换法的加固机理
2.1动力固结

利用强夯置换法处理细颗粒饱和土时，动力固结理论十分重要。在强夯过程中，巨大冲击能量可以在土中形成强大的应力波，对土体原有结构会造成破坏，土体局部会出现发生液化并出现大量裂缝，排水通道因此得到了扩大，孔隙水也便于流出，等到超孔隙水压力消除之后，再进行土体固结。因为软土具有触变性，所以强度也会因此得到恢复^[1]。
2.2动力置换

整式置换和桩式置换是动力置换中两种十分常见的方式。其中，整式置换就是将碎石挤入到淤泥当中，作用机理和土垫层接近。而后者主要是利用强夯的方式将碎石填入到土中，部分碎石桩会间隔夯入道路施工软土当中，形成桩式的碎石桩，其主要作用机理和振冲法所形成的碎石墩相类似，能够在整体上形成一个复合地基。
2.3动力密实

针对多孔隙、粗颗粒和非饱和土使用强夯加固，主要是利用动力密实的机理，也就是所谓的冲击动力荷载，确保土体当中的孔隙变得更小，土体也会变得更加密实，以此来提高市政道路工程的地基土强度。非饱和土在实际夯实过程中，就是将空气从地基土中挤出，夯实形变问题也都是土颗粒在相对位移过程中导致的。
3.强夯置换法在市政道路软弱地基处理中的应用
3.1提前试夯

在市政道路工程软弱地基处理过程中应用强夯法是一个循序渐进的过程，其中提前试夯是首要环节，试夯结束之后才能够进行弱夯和强夯，这样就可以保证整个过程能够有条不紊地进行，保证了市政道路地基工程的施工质量^[2]。对此，在实际施工过程中，必须要结合市政道路工程的实际情况，在使用强夯置换法之前对强夯加固深度、夯击能、夯击次数、间隔时间等参数进行确定，从选择具有代表性的区域展开试夯，进行严格对比，对强夯施工相关参数和指标精准性进行校验。如果试夯结果不符合标准要求，那么就要对强夯置换法的具体参数和各项指标进行调整，利用分析对比法来确定整个施工方案，保证市政道路地基施工的整体质量。除此之外，还要通过强夯观测和分析数据，为市政道路软弱地基提供科学合理的处理保障，以便对路基填筑过程中的沉降问题和稳定动态进行观测，工作基点和校核基点也要遵循一级导线点进行敷设。
3.2平整夯实场地

在市政道路软弱地基强夯施工之前，需要对地基的地形地貌展开科学评估，确定好夯锤的地面高度，选择合适的施工设备^[3]。同时，还要以整个市政道路地基具体情况为参考依据，将市政道路下方的管线位置和周边构筑物安全距离进行确认，并清楚标明，在此基础上，强夯的位置一定要尽可能地避开地下管线和地下支护等相关设施。在设计过程中做好施工应急预案，避免对市政道路开展强夯施工时对地下管线和周边设施造成不必要的破坏。
3.3做好垫层和降水处理

针对地基表面为细土颗粒而且地下水位较高的市政道路地基强夯施工中，需要提前设置2-5厘米厚度的垫层来提高强夯的效果。并且，垫层材料要保持相对柔软。与此同时，强夯一般都会受地下水高度所限制，所以必须要对地下水位进行人为降低，使强夯期间的地面硬度和距离等相关因素可以满足实际施工要求，并确保施工期间所用到的各种机械设备保持正常运转状态，避免夯坑出现积水问题。

3.4强化夯实效果

在市政道路软弱地基使用强夯置换法是，采用由浅到深的巩固法是其基本原则。在此过程中，首先需要对深层土质进行巩固，随后再对中深度和地表层土质进行巩固。按照此原则，在最后一遍强夯结束之后，就要利用推土机来填平夯坑，也正因如此，市政道路的软弱地基表层土质就会呈现出一种十分疏松的状态。另外，因为强夯过程中会产生剧烈振动，如果处理不科学，那么就会对周边已经经过夯实的地基带来不小的影响，严重影响着市政道路软弱地基的强夯效果。而一旦在夯实地基检验过程中没有实现预期效果，那么就说明该区域的地基夯实工作并没有得到充分落实。对此，为了有效解决这一问题，必须要在最后一遍夯实之后来实施二次低能量夯实。

对于土质较为松散的情况而言，如果采用强夯方式就会出现十分严重的形变问题，强夯难度也会明显提升。面对这样的情况，市政道路地基表层土在强夯过程中，一定要重点提高支持力度^[4]。在以往大量的施工当中，如果支持力层不达标，就会出现十分明显的沉降问题，因此做好表层土处理工作是整个松散图纸夯实期间的重要环节。在施工需求能够满足小夯锤使用的前提下，必须要要保证满夯频率得到明显提升，这也是市政道路软弱地基夯实质量得到充分保证的重要途径。
结束语：

综上所述，强夯置换法是市政道路工程路基施工中的一种新型施工技术，伴随着强夯置换法应用范围的不断扩大，施工技术水平也在明显提升，施工效益呈现出明显上升趋势。对此，市政道路施工人员在将该方法应用在市政软基处理中时，也要考虑该区域内的土质情况，结合工程项目的具体特点，制定出科学合理的施工方案，从而保证市政道路工程的整体施工质量。
参考文献：

[1]李丹.抛石挤淤强夯置换法在公路软土路基施工中的应用[J].交通世界,2021(22):99-100+108.

[2]王艺洋.强夯置换法在冻土特殊路基处理中的应用[J].交通世界,2021(18):102-103.

[3]刘志辉.市政道路施工中软土路基处理技术研究[J].工程技术研究,2021,6(10):78-80.

[4]吴其泰.强夯置换法在回填土地基处理中的设计参数优化及应用实践[J].土工基础,2021,35(02):106-110.