高速公路软基强夯置换碎石桩处理分析

　　1、作用机理

　　强夯置换碎石桩是在夯坑内回填碎石，采用巨大的夯击能量将块石夯穿被加固土层并使块石沉底形成桩体，最终形成由碎石桩、桩间土及碎石垫层组成的复合地基。由于桩体的加筋作用，地基中应力向桩体集中，使其分担了大部分基底传来的荷载；同时桩体的存在也使得土体中由于强夯引起的超孔隙水压力迅速消散，加快土体固结，提高土体抗剪强度。

　　强夯置换碎石桩

　　2、工程应用

　　某高速公路，沿线地下水位高，上部土层以低液限粉土和低液限粘土为主，下部为粉细纱和中砂，广泛存在可液化土和软弱土。为了解决软弱地基和可液化土的问题，经多方论证后确定对K37+000～+200软土地基采用强夯置换碎石桩的方法处治。

　　强夯置换碎石桩

　　3、施工方案

　　3.1起重设备和夯锤选择。强夯置换碎石桩设计有效加固深度为3.5～4.0m，夯击能为2000kNm，落距13.3m。施工根据以上要求选择起重设备、夯锤及自动脱钩器。起重设备选择QU2O型履带吊车，zL-50型装载机，夯锤重15t，底面直径2．0m的平底夯锤及相应的脱钩器，夯锤设置3个上下贯通的气孔，孔径为250mm，以减少起吊夯锤的吸力，减少夯锤着地前的瞬时气垫上拉力所造成的能量损失。

　　3.2夯击参数。

　　（1）强夯置换碎石桩在施工中处理的范围应大于路基基础范围，一般每边超出基础外缘宽度的1/2～2/3，并不小于3m。夯点为正方形网格布设，夯点间距3m×3m。分三遍完成夯点夯击，每一次夯点间距均为6.0m。最后再以低夯击能（1000kNm）满夯一遍，其目的是将表面松动的表层土夯实。9个夯点分3遍夯完。第一次夯4点；第二次夯1点；第三次夯4点。三次完成9个夯击点为3m×3m正方形布置。

　　（2）每遍夯点夯击次数可通过现场试夯得到的夯击次数和夯沉量的关系曲线来确定，且应同时满足下列要求：

　　①最后一击的夯沉量一般不大于10cm；

　　②夯坑周围的地面不应发生过大的隆起；

　　③不因夯坑过深而发生起锤困难；

　　④每击的夯沉量不应过小，否则加固效果不明显。试验段通过试夯，确定夯击能为2000kNm，夯击9击，结果表明能够满足上述要求，加固效果较好。

　　（3）两遍夯击之间的时间间隔，取决于土中超孔隙水压力消散时间。通过试夯发现，间歇时间与施工所采用的夯击能及工程地质条件关系很大，对于粘性土地基，夯完一遍需间歇4~5周才能进行下一遍的夯击。每遍夯击的间歇时间也直接影响到夯击效果，如果间歇时间过短，孔隙水压力没有完全消散，夯击时很容易发生夯坑过深而起锤困难，最后一击的沉降量也不易控制，夯击效果受到影响。

　　3.3隆起情况。夯击过程中，夯点周围土的隆起与夯击能、夯击击数及距夯点的距离有关。三次置换完毕后，地面的平均隆起量分别为12.4cm、16.3cm和15.8cm，累计隆起44.5cm。满夯后平均隆起40.1cm。

　　3.4质量控制。根据设计要求所达到的有效加固深度和影响深度，用最后一击的夯沉量对夯击质量进行控制，一般最后一击的夯沉量不大于10cm。施工中各夯点的夯击次数和夯击效果是否达到要求的控制标准，除满足最后一击的沉降量要求外，夯坑周围地面不应有过大的隆起现象以及不能因夯坑过深而发生起锤困难。

　　3.5施工要点。

　　（1）首先清理平整场地，测量场地标高，铺设80cm厚碎石垫层，以便于机械行走。测量放线，放样标出第一遍夯点位置，偏差不大于±5cm。

　　（2）对第一遍夯点进行夯击。在夯前和夯后须测出夯点处和夯点周围的地面标高，每夯击一次测量一次。按规定标准完成一个夯点夯击，即移到另一个夯点进行夯击。

　　（3）夯击时将夯锤起吊到预定位置，待夯锤脱钩自由下落，测量夯锤顶面标高，如果发现夯锤倾斜，应及时将夯底整平。

　　（4）第一遍夯点完成，静止一定时间后，推平夯坑，测量整平后的地面标高，重新放线定位，进行第二次、第三次置换。第三次置换完成后，静止一定时间，推平夯坑，测量整平后的地面标高。

　　（5）最后进行低能满夯，夯锤彼此搭接四分之一。

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