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(lái)的荷載；同時(shí)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(xiàn)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(wèn)題，經(jīng)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2000kNm，落距13.3m。施工根據以上要求選擇起重設備、夯錘及自動(dòng)脫鉤器。起重設備選擇QU2O型履帶吊車(chē)，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(gè)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(zhù)地前的瞬時(shí)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(diǎn)為正方形網(wǎng)格布設，夯點(diǎn)間距3m×3m。分三遍完成夯點(diǎn)夯擊，每一次夯點(diǎn)間距均為6.0m。最后再以低夯擊能（1000kNm）滿(mǎn)夯一遍，其目的是將表面松動(dòng)的表層土夯實(shí)。9個(gè)夯點(diǎn)分3遍夯完。第一次夯4點(diǎn)；第二次夯1點(diǎn)；第三次夯4點(diǎn)。三次完成9個(gè)夯擊點(diǎn)為3m×3m正方形布置。（2）每遍夯點(diǎn)夯擊次數可通過(guò)現場(chǎng)試夯得到的夯擊次數和夯沉量的關(guān)系曲線(xiàn)來(lái)確定，且應同時(shí)滿(mǎn)足下列要求：①最后一擊的夯沉量一般不大于10cm；②夯坑周?chē)�的地面不應發(fā)生過(guò)大的隆起；③不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難；④每擊的夯沉量不應過(guò)小，否則加固效果不明顯。試驗段通過(guò)試夯，確定夯擊能為2000kNm，夯擊9擊，結果表明能夠滿(mǎn)足上述要求，加固效果較好。（3）兩遍夯擊之間的時(shí)間間隔，取決于土中超孔隙水壓力消散時(shí)間。通過(guò)試夯發(fā)現，間歇時(shí)間與施工所采用的夯擊能及工程地質(zhì)條件關(guān)系很大，對于粘性土地基，夯完一遍需間歇4~5周才能進(jìn)行下一遍的夯擊。每遍夯擊的間歇時(shí)間也直接影響到夯擊效果，如果間歇時(shí)間過(guò)短，孔隙水壓力沒(méi)有完全消散，夯擊時(shí)很容易發(fā)生夯坑過(guò)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(guò)程中，夯點(diǎn)周?chē)�土的隆起與夯擊能、夯擊擊數及距夯點(diǎn)的距離有關(guān)。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(mǎn)夯后平均隆起40.1cm。

　　3.4 質(zhì)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(zhì)量進(jìn)行控制，一般最后一擊的夯沉量不大于10cm。施工中各夯點(diǎn)的夯擊次數和夯擊效果是否達到要求的控制標準，除滿(mǎn)足最后一擊的沉降量要求外，夯坑周?chē)�地面不應有過(guò)大的隆起現象以及不能因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。

　　3.5 施工要點(diǎn)。（1）首先清理平整場(chǎng)地，測量場(chǎng)地標高，鋪設80cm厚碎石墊層，以便于機械行走。測量放線(xiàn)，放樣標出第一遍夯點(diǎn)位置，偏差不大于±5cm。（2）對第一遍夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊。在夯前和夯后須測出夯點(diǎn)處和夯點(diǎn)周?chē)�的地面標高，每夯擊一次測量一次。按規定標準完成一個(gè)夯點(diǎn)夯擊，即移到另一個(gè)夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊。（3）夯擊時(shí)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(fā)現夯錘傾斜，應及時(shí)將夯底整平。（4）第一遍夯點(diǎn)完成，靜止一定時(shí)間后，推平夯坑，測量整平后的地面標高，重新放線(xiàn)定位，進(jìn)行第二次、第三次置換。第三次置換完成后，靜止一定時(shí)間，推平夯坑，測量整平后的地面標高。（5）最后進(jìn)行低能滿(mǎn)夯，夯錘彼此搭接四分之一。

　　4 試驗研究

　　4.1 振動(dòng)影響測試。通過(guò)測試地面振動(dòng)加速度來(lái)了解強夯振動(dòng)的影響范圍。觀(guān)測結果表明，夯擊能為2000kNm，夯錘底面直徑2.0m的平底夯錘（重15t）時(shí)，夯坑離建筑物的最小距離應為30m。為了減少強夯振動(dòng)對周?chē)�建筑物的影響，可在夯區周?chē)�開(kāi)挖隔振溝，以減小振動(dòng)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(dòng)力觸探、瑞利波對復合地基加固效果進(jìn)行了試驗檢測。

　�。�1）單樁靜載荷試驗歷時(shí)19小時(shí)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(shí)58小時(shí)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(mǎn)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(shí)內沉降增量小于0.10mm時(shí)，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(shí)讀一次沉降，當連續兩小時(shí)內，每小時(shí)的沉降量小于0.10mm時(shí)，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。利用重Ⅱ型動(dòng)力觸探對樁體的密實(shí)度及樁長(cháng)進(jìn)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(cháng)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(zhì)特性判定樁長(cháng)。結果表明樁長(cháng)為3.6～6.5m，滿(mǎn)足設計要求。

　　4.3 變形測試分析。據路基中線(xiàn)的分層沉降曲線(xiàn)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(fā)生在地面以下1～2m范圍內（相對沉降50～100mm），為強夯松動(dòng)區；2～6m相對沉降量很�。ㄏ鄬Τ两�0～20mm），為強夯加固區；6～10m相對沉降量較�。ㄏ鄬Τ两�0～40mm），為強夯影響區；10m以下幾乎無(wú)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(zhù)，是一種行之有效的軟土地基處理方法，建議在類(lèi)似工程中推廣應用。（2）每遍夯擊孑L隙水壓力的消散時(shí)間為4～5周，施工時(shí)必須保證足夠的間歇時(shí)問(wèn)才能達到較好夯擊效果。（3）不同的夯擊能，夯擊產(chǎn)生的振動(dòng)影響范圍不同，其安全距離可用單擊夯擊能的大小來(lái)估算。