发布时间：2022-10-05 10:10 热度：
软土路基强夯置换处理设计与施工 2.3.4单击夯击能
徐英豪
摘要：本文章介绍了软土路基强夯置换处理的设计与施工的问题分析。
关键词：软土路基﹑强夯置换﹑设计﹑施工
1﹑工程地质
此工程位于213国道改扩建工程K1018+148~K1018+840段。该路段上覆地层主要为海相沉积的淤泥及淤泥质亚粘土，层厚1.5~10.5米，该层淤泥质粘性土青灰色，饱和、流塑状态，天然含水量较高（最大可达55%），空隙比大于1.1，压缩系数0.92MPa-1，压缩模量为2.3MPa，该土层具有高压缩性，低强度等特点。下部地层主要为不同风化程度的片岩，强度较好。根据钻孔揭露的地层特征，软土层厚度把该路段分成三个工程地质区段。
1.1 K1018+148~K1018+500段
该段软土厚度1.0~6.0米（层底标高-0.41米~5.66米），与基岩的起伏界面沿路线纵向呈抛物线型，两端软土层较薄，中间（曾家沟桥位区）厚，其岩面纵向坡度为1度~2度30分。其岩面横向近水平呈宽缓的沟谷冲刷沉积地层。该段软土厚度没路线方向变化较大，工程地质条件较差。
1.2 K1018+500~K1018+650段
该段软土厚度0.2~0.7米（层底标高-1.29米~1.47米），层厚较均匀，下伏基岩界面近水平，该段工程地质条件较好。
1.3 K1018+650~K1018+840段
该段最大淤泥质亚粘土厚度10.5m，最小1.4米，层底标高分别为-9.72米和-1.47米，下伏基岩为风化片岩，基岩面横向坡向向东即路线的左侧方向，其坡度为9度39分~12度05分。该路段软土厚度无论沿路线方向还需要沿路线垂直方向变化都较大，与下伏基岩的接触界面坡度较陡，地层变化复杂，工程地质条件较差。
2﹑设计
2.1稳定性分析
该路段平均填土厚度10.2~11.5m之间，根据地质情况，对该路段进行了稳定性验算，除K1018+500~K1018+650段路基稳定之外，其它路基路段在无任何地基处理的情况下其稳定安全系数只有0.60左右，最危险滑动面基本沿基岩层面通过路基坡脚。由于路基下伏淤泥质粘性土性质较差，厚度大而不均且与下伏基岩的接触界面倾角较大，填土高度太高以及施工工期较短等因素，如不进行特殊处理，路基将处于不稳定状态。曾家沟大桥桥台前锥坡填土高度较大，淤泥层厚度6米左右，稳定计算同样不稳定。
2.2处治方法的选择
由于该路基段在路基施工时无论是新路基还是旧路基都进行了抛石挤淤处理，路基下部存在着一定厚度的抛石层，一般不小于1.0米，抛石粒径大且为未风化硬质岩石，大多数能够处理地基稳定的地基处理方法的施工机械都无法穿透该抛石层，所以在众多的地基处理方法中强夯法当属首选。普通强夯法对淤泥和淤泥质土等饱和度较高的粘性土处理效果较差，而强夯置换法是在夯坑内回填块石、碎石、砂或其他粗颗粒材料，通过夯击排开软土，从而在地基中形成有较高强度的块（碎）石墩，和周围的软土构成复合地基，其承载力和变形模量有较大提高，而且块（碎）石墩中空隙为软土的孔隙水排出，提供了良好的通道，从而缩短软土的排水固结时间，起到良好的加固效果。它不仅能够穿透该抛石层。而且与强夯抛石挤淤相结合，其处理后的地层的稳定性要优于其它复合地基处理方法，完全可以满足此段地基处理的需要。
由于曾家沟大桥台桥锥坡部分没有进行抛石处理，如果使用强夯对已施工的桥桩将会有较大的影响。所以锥坡部分处治采用粉喷桩处治方法。
由于千斤沟大桥北桥头淤泥厚度较厚，且基岩而起伏大，桥台桩已施工完毕，无法设置减震带，而采取把千斤沟大桥桥长的方法进行处理。
该段路基处治方法如下：
2.2.1对于路基段采用强夯置换和强夯挤淤加密处治，边坡坡度采用1:2.0；
2.2.2曾家沟桥台前锥坡和台后减震带采用粉喷桩处治；
2.2.3千斤沟大桥北桥头采取把千斤沟大桥桥长接长一孔25米的方法进行处理。
2.3 强夯处治设计
2.3.1强夯处治路段划分
根据地层特征，软土层的厚度将加固路段划分为三个区段，即A、B、C区段，在A、B区段中又根据软土层的厚度以及施工工艺的不同又细分为A1-1、A1-2、A2-1、A2-2、B1、B2、B3分区，A区段对应里程桩号为K1018+140~K1018+258.5及K1018+368.5~K1018+500;B区段为K1018+650~K1018+840；C区段对应桩号为K1018+500~K1018+650。详细分区具体见表1。
2.3.2强夯处治深度
本次强夯处治深度为风化片岩上覆淤泥及淤泥质亚粘土层的厚度，从0.2米到10.5米不等，由软土层厚度确定，至少要处理到风化片岩岩面。处理厚度见表1。
2.3.3强夯处治宽度
强夯处治宽度（见图1）对不稳定段（A、B区）为原沈大路肩按1:1.05放坡后坡脚外2.0米开始（施打第一排强夯点）至新加宽设计路基坡脚外4米（A区段）或7米（B区段），对稳定段（C区）主要为坡度1：1.75变为1：2.0后的加宽部分，其处理范围为1：2.0路基抛石坡角以内4米至坡脚以外2米。详细分区具体见表1。
单击夯击能根据不同的处理深度确定不同的单击夯击能，对于A1-1、A1-2、B1、C区单击夯击能应不小于1000KN.m，对于A2-1、A2-2、B2区单击夯击能不应小于2000 KN.m，对于B3区单击夯击能应不小于3000KN.m。
2.3.5强夯处治标准
本次强夯处理需要对要求处理范围内的淤泥进行全面置换，强夯后抛石层与下伏基岩要紧密结合，不再存在软弱夹层，夯击后的抛石层要达到中密至密实状态，复合地基承载力达到180Kpa。
3 ﹑强夯施工
3.1设置减震带、平整场地
在曾家沟桥两侧桥头设置宽5米，深3米的防震沟，防止强夯对已施工的桥桩基础产生震动影响，考虑地面稳定和首击夯沉量过大，在原设计没有抛石的路段抛石达到高程 0.5米后整平碾压，对已填筑路基的路段要挖除到原抛石高度，强夯施工后的设计地面高程为0.5米即抛石设计高程为0.5米，水位高程按0.00米计算。
3.2夯点布设
夯点布设采用正方形插挡法，夯点间距为4米，每遍夯点间距为8米。
3.3施工顺序
根据现场实际情况，从新线中心线向左施工和从基岩深线向基岩埋深大处施工。
3.4主要强夯机具设备
主机为32吨，履带起重吊车，支架18.0米，普通夯锤重15吨，雪茄形夯锤重20吨。其它有铲车、水准仪等。
3.5单击夯锤起吊高度计算
A1-1、A1-2、B1、C区：最小高度1000/150=6.66米，采用起吊高度10米，实际夯击能为150×10=1500KN.m
A2-1、A2-2、B2区：最小高度2000/150=13.3米，采用起吊高度14米，实际夯击能为150×14=2100KN.m
B3区：最小高度3000/200=15米，采用起吊高度15米，实际夯击能为200×15=3000KN.m
3.6强夯
在单击遍数及夯点夯击次数上，直到最后两击的夯沉量不大于5cm，最后一遍为低能量满夯。在发生过大隆起的夯点周围采用加点补夯的方法，控制地面隆起的高度，增加挤实密度，在B3区，淤泥厚度达到10.5 米，为达到设计要求，使石料与基岩结合紧密，平均每个夯点夯击次数达到120次，填料96方。
3.7强夯材料
使用当地黄旗村产石碴，石料粒径为5~20cm，小于5cm粒径含量为18.7%，边强夯边向夯坑内加石碴，直至淤泥底板。
3.8强夯完工后，防震沟回填砂砾进行粉喷桩处理。
4﹑结束语
施工完毕后，进行了钻孔取芯锥探测试和静载试验，检测结果如下：路基上部回填土层加固及下部淤泥层的挤密效果达到预期目的。碎石穿过淤泥层与下伏基岩层接触良好。
