强夯置换法

4.强夯置换法施工工艺

一、强夯置换法原理及适用地基

强夯置换法按置换方式的不同，有墩柱式置换和整体式置换法两种形式。

强夯置换碎石墩复合地基属于墩柱式置换的形式，它是利用夯能作为置换软土的手段，即利用强夯将地基土挤密或排开，把块石、碎石、砂砾或其他质地坚硬的散体材料，采用多次填入和夯击，最终形成密实的柱状砂石墩，这种砂石墩与周围混有砂石的墩间土所形成的复合地基。对于饱和粘性土，强夯置换法主要作用是置换作用，其次是排水和动力固结作用。主要适于高压缩性软粘土地基的加固。

整体式置换法又称强夯置换挤淤沉堤，它以密集的点形成线置换或面置换，通过强夯的冲击能将含水量高、抗剪强度低、具有触变性的淤泥挤开，置换以抗剪强度高、级配良好、透水性好的块石、碎石或石渣，形成密实度高、压缩性低、应力扩散性能良好、承载力高的垫层。主要适用于处理淤泥、淤泥质软土地基。

二、强夯置换法施工

强夯置换法施工工艺参见强夯法施工工艺，机具设备、操作步骤基本相同，只是增加了在夯击过程中不断加入散体材料并进行夯实的施工。

1、墩柱式强夯置换法（强夯置换碎石墩复合地基）

1）施工工艺

在施夯的场地上先铺设0.5~1.0米的砂石垫层，再进行施工。夯

孔的施打宜采用隔孔分序跳打的方式，以圆柱形夯锤按夯点布置和顺序夯击，夯坑深度控制在1.5~2.0米，第一遍夯至控制深度后，在夯坑内填充石料，石料最大粒径小于30㎝；将夯坑填满后再进行第二遍夯击，在夯坑深度又达到1.5~2.0米时，再填充石料至地面，然后进行第三遍夯击；将夯坑夯击1米左右深度后，再用石料填平至地面高度后振动碾压三遍。夯击时，第一、二遍每夯点夯击次数根据试夯资料确定，每遍夯3~6击左右，第三遍夯击3击，并按最后一击夯沉量不超过5㎝为控制值。

2）施工参数

施工参数的确定主要依据现场试夯，并应考虑以下各方面因素：（1）夯击能越大，置换深度越深，即要获得较深的置换深度，应加大第一遍夯击的总能量。

（2）置换深度与置换次数成正比，一般采用3~5遍的置换次数。（3）夯坑夯击深度同单位底面积的夯击能量与单位面积的锤底静压力密切相关，夯锤底面积越小，夯击后获得的置换深度越深。（4）夯点布置成三角形、长方形等，主要依据试验资料确定，一般取1.5~3.0倍的夯锤底面积直径。

2、整体式强夯置换法

1）适用范围

适合深度在4~10米之间软土上条带状路堤的地基处理，一般宜将石料挤至软土底层较硬的持力层上。

2）材料使用

选用最大粒径不超过1米、透水不透泥、级配良好、结构密实、抗剪强度高的块石或碎石。

3）施工工艺

先挖除阻碍沉堤的塘堤、路堤及地表硬壳，再抛石压载，抛填厚3~6米为宜，为防止中间厚两侧薄，宜沿抛填体边挖去部分淤泥，增加底宽。宜采用一排排施打方式，必须由抛填中心向两侧逐点夯击。采用50吨夯机时，可分二工序施工，先夯一侧，再夯另一侧；采用100吨夯机时，可一序施工，必要时可进行第二遍夯填。

4）施工参数

（1）单夯夯击能

单夯夯击能应满足将淤泥挤开并将石料夯至底层，数值由试夯确定。

（2）单位面积的单击能

为提高挤淤效果，应提高夯锤底单位面积的静压力和单位面积的单击夯击能。

（3）夯击次数

在挂钩不太困难的情况下，强夯挤淤宜连续夯击不间歇，一般宜一遍至底，夯击次数控制在最后一击下沉量不超过5㎝。

（4）夯点间距

参照试夯资料，要求将夯顶部连成一片，并根据强夯抛填物体实测应力扩散角计算：

S=D+2Htanɑ

式中：S——夯点间距；

D——夯锤直径；

H——抛填体厚度；

ɑ——应力扩散角，块石可取8°~10°。

（5）加固宽度

整体式挤淤置换除了满足路基基地应力扩散要求和施工期间车辆行驶要求外，还要满足挤淤堤的整体稳定和局部稳定。整体式挤淤沉堤宽度应满足下列计算式要求：

L≥（γΗ2/c u）tan（45º-φ/2）+2htan（45º-φ/2）

B´>B+2Ztanɑ

式中：L——整体式置换的宽度；

γ、φ——沉堤填料的密度及内摩擦角

H——施工期间沉堤厚度

c u——淤泥的不排水抗剪强度

B´——接底宽度

B ——基础底面宽度

Z——经强夯置换的地基深度

ɑ——应力扩散角，块石可取8°~10°。

式中第一项为整体稳定要求，第二项为局部稳定的安全储备。

注：

B´>B+2Ztanɑ式中是否为应力扩散角有疑问；

“式中第一项为整体稳定要求，第二项为局部稳定的安全储备”有疑问。

本节疑问较多，见《复合地基设计和施工指南》176页〖强夯置换碎石桩复合地基〗。