置换强夯在软弱地基加固施工中的应用
2015-06-09
1引言
强夯法又称动力固结法，是在重锤夯实基础上创造的一种动力加固地基的方法。它使用吊升设备将很重的锤使其自由落下，产生巨大的冲击能量作用于地基，给地基以冲击和振动，从而在一定范围内使地基的强度提高，压缩性降低，改善地基的受力性能。经过几十年的应用，证明该方法的适用性强，加固效果显著。本文对强夯法在安康市滨江大道三期工程软弱地基加固施工中的应用进行探讨。
工程特点
安康市滨江大道三期建设工程位于汉江江北，施工范围包括道路、提防、路基、营业用房、给排水、涵洞等工程。因为施工区域紧靠汉江北侧，大部分回填区域都处于水下，水坑中多为淤泥、淤质软土等。
3 置换强夯方案的确定原则
本工程施工区域内大型采砂船开采及洪水造成的流塑态淤质软土大量存在，深度介于1~3m，且均位于水位线以下，清理换填难度大。如采用振冲法挤密，桩机就位需大量换填，且粗骨料（卵石）之间夹杂大量流塑态淤质软土，桩体无法成型，达不到挤密加固的效果，故采用挤密法加固的方案不可取。根据《堤防工程施工规范》SL260-985.3.2处理较厚层流塑态淤质软粘土堤基，除堤身自重挤淤法外，目前尚无更有效、更经济的方法。而采用强夯法作为挤密方式具有利用堤身自重以及强夯夯击能进行挤淤的特点，它的施工速度较快、易保证施工质量、造价经济，同时克服了堤身自重挤淤法施工速度缓慢的缺点。根据《公路路基施工技术规范》JTG F10-20064.2.3 填石路堤 ：Ⅰ、对于石灰岩一般硬质岩，在路堤填筑区，最大粒径宜控制在350~500mm，不均匀系数宜控制在15~20范围内较好，同时粒径大于200mm的填料含量应控制在20%~40%，粒径在20mm以下的填料含量应控制在10%~15%范围内。对于砂岩在路堤填筑区，最大粒径宜控制在300~400mm，不均匀系数宜控制在15~20范围内较好，同时粒径大于200mm的填料含量应控制在20%~30%，粒径在20mm以下的填料含量应控制在10%~20%范围内。通过检测结果显示，汉江河道中砂卵石符合填石路基对填料粒径的要求。综上所述，选择汉江河道中级配砂卵石作为工程填筑材料，挤密方式采用强夯法。
对于本工程来说，采用了汉江河道中的天然级配砂卵石作为填筑材料，直接填筑在水坑中的淤泥和淤泥质砂上，在强夯的作用下会起到置换和加固的作用。天然级配砂卵石的粒径和孔隙率都比较大，在强夯的作用下，会给基底的孔隙水形成排出的通道。在强夯施工过程中，下部淤泥的空隙水压力就可以得到消散，因此夯击能不会被孔隙水压力所吸收，从而使强夯效果达到预期的效果。而且在强夯的过程中，天然级配的砂卵石还起到了置换的作用，水坑底部的淤泥会在强夯作用下部分挤出填筑范围，部分进入级配砂卵石的空隙之间，使淤泥在强夯作用下和砂卵石混合，达到固结的效果，从而保证路基填筑质量。
4 试验区域和强夯参数的确定
强夯施工参数包括夯击能、夯点的夯击次数、夯击遍数、夯点间距、夯点布置、加固范围和间歇时间，他们可以通过试夯确定。
本工程制定的试验区处理参数以及试验区检验初步结果如下：
（1）试验区处理参数及目的：试夯区共分3个区；夯击能量：1800KN.m;夯间距：4.0m正方形排列；处理厚度：6～7m；强夯击数：1区、6击，2区、8击，3区、10击。本次试验采用超重型重力触探（N120） 进行试验，试验数量：1区、3点，2区、3点，3区、3点。试验的目的：夯后碎石的地基承载力特征值及密实度满足设计要求。
（2）试验区检验初步结果
Ⅰ承载力特征值
依据有关规范可采用下表取值：
1区：N120锤击数4～31击，平均9.5击，承载力特征值可取300 kPa。
2区：N120锤击数5～40击，平均11.8击，承载力特征值可取400 kPa。
3区：N120锤击数5～44击，平均10.8击，承载力特征值可取400 kPa。
Ⅱ 密实度
密实度可采用下表得碎石土的密实度：
碎石土的密实度
1区：N120锤击数4～31击，稍密～极密。
2区：N120锤击数5～40击，稍密～极密。
3区：N120锤击数5～44击，稍密～极密。
通过试夯，确定强夯施工参数如下：（1）夯击能：点夯夯击能为1800KN·m，平夯为1000KN·m。（2）夯点间距：夯点间距采用4m×4m矩形布置。（3）夯击遍数：点夯采用1800kN· m跳打夯击，夯击遍数为8-10击；平夯采用1000kN· m夯击，夯击遍数为3击。
5强夯检测结果分析
强夯施工完成之后，经陕西省建筑工程质量检测中心对强夯回填的砂卵石进行N120动力触探检测，地基动探击数为4～59击，呈稍密～极密实状态，达到工程质量要求。
6 结语
强夯法是目前基础处理中一种行之有效的施工方法，强夯法适用的条件以及如何合理地确定有关参数就显得十分重要。本文通过理论和实践相结合，验证了置换强夯在软弱地基加固工程中的应用，总结了施工过程中采用置换强夯加固软弱地基、处理基底淤泥及淤质软土的施工方法。
