强夯置换法在软土路基施工中的应用

赵月

摘要：在公路施工建设中，软土路基处理是一个普遍存在的难题。将公路建于软土路基极易产生沉降、变形、开裂等问题，严重影响公路的质量和安全性。为此，本文在全面了解软土路基特点及危害的基础上，结合工程案例，提出了强夯置换法施工方案，并对其施工关键技术要点和质量问题防治进行了分析与探讨。

关键词：软土路基；强夯置换法；特点；危害

一、软土路基的特点及危害

1、软土路基的特点

软土路基通常由淤泥、泥炭、粘土等软弱土层构成，具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低等特点。在软土地基上进行施工，需要特别注意地基的处理和加固，以确保工程质量。主要特点如表1所示。

序号	特点	内容
1	低强度	软土地基的抗剪强度和承载能力较低，无法承受较大的荷载。
2	高含水量	软土地基的含水量较高，一般大于30%，甚至可以达到饱和状态。
3	高压缩性	软土地基的压缩系数较大，容易受到外力影响而产生变形。
4	不均匀性	软土地基的土质不均匀，各部分之间的物理力学性质差异较大。

表1  软土路基的主要特点

2、软土路基的危害

软土路基对公路工程的危害较多，主要危害如表2所示。

序号	危害	内容
1	沉降	软土路基在荷载作用下容易产生沉降，导致路面变形、开裂，影响行车安全。
2	滑动	软土路基的抗剪强度较低，容易产生滑动现象，导致路基失稳。
3	液化	在地震等外力作用下，软土路基可能产生液化现象，导致地基失效。
4	侵蚀	软土路基容易受到水流的侵蚀，导致路基破坏。

表2  软土路基的危害

这些危害不仅影响公路的质量和安全性，还可能对周围环境造成不良影响。因此，对软土路基进行处理是十分必要的。

二、工程概况

某公路工程所处地质条件复杂，存在较厚杂填土，且极为松散，将大大加大施工难度。本路段软土路基段起讫桩号为K53+495~K55+500段，经钻探结果可知，地下水位为0.60~0.80m，因本路段自然地面以下存在大量饱和粉质粘土、粉土，具有较大含水量、孔隙比等。为提升路基承载力，经决定采用块石强夯置换加固法进行处理。

三、施工方案

结合工程实际，最终决定采用块石强夯置换法进行施工。整体加固设计方案如下：

1、原路基处先将1m厚软土层挖除，换填同样厚度的块石层进行强夯置换处理。将路基坡脚外3m设为处理范围，随后按照天然砂砾（0.3m厚）+土工格栅（一层）+天然砂砾（0.7m）的顺序进行铺筑，并一层一层碾压，最后进行路堤填筑。

2、强夯时，采用圆柱形夯锤，自重为15t，各项参数如表3所示

项目	直径（m）	高度（m）	落距（m）	单击夯击能（KN·m）
参数	1.5	2.0	10	1500

表3  强夯施工参数

3、夯击可分3遍完成，前2遍均为点夯，采用1500KN·m夯击能。第3遍为满夯，按照1/3夯锤底面积进行相互搭接，800KN·m为单击夯击能，每个夯点，夯击次数为5击。

4、当最后两击夯沉量在50mm以下时，可确定夯点夯击次数，且控制在8击以上。

5、根据设计要求，5m为加固深度，按2m为块石墩直径，则0.126为复合地基置换率，要求在2m以内控制块石墩长度。

6、按照规定，需在600mm以内控制块石料最大粒径，且粒径在300~600mm的块石含量需控制在50%以上。

四、施工关键技术要点

1、施工准备

在强夯置换施工前，需要对施工场地进行清理，清除表面的杂物、垃圾等，确保场地平整。根据设计要求，对场地进行测量放样，确定夯点的位置和间距。施工前，还要准备好强夯置换所需的材料，如碎石、砂等，并确保其质量符合设计要求。

2、机械就位

根据工程需要，选择适合的强夯机械，并确保其性能良好、安全可靠。将强夯机械放置在指定位置，调整机械的高度、角度等参数，确保机械处于正常工作状态。

3、夯击施工

根据测量放样的结果，确定每个夯点的位置，并做好标记。根据工程需要，选择适合的夯锤，并确保其质量符合设计要求。操作强夯机械，将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，对地面进行夯击。根据设计要求，控制夯击的次数、能量等参数。根据要求本次强夯换填材料为块石，那么在夯击施工中，即可同时进行填筑于夯击施工，保持一致。随后将填料填筑到夯坑内，保证填筑高度满足设计要求。夯击次数可按照设计要求确定，为前2遍均为点夯，后1遍为满夯，根据要求，夯击数在8击以上即可，结合具体情况，决定以15击为准，最后2击时，若夯沉量在50mm以内，根据现场实际情况，可暂停施工。

4、满夯施工

在每个夯点完成夯击后，进行满夯施工，对整个场地进行夯实。可以按800KN·m进行满夯施工，保证夯击具有连续性，在满夯施工结束后，对场地进行质量检查，确保场地平整、密实。

五、强夯置换施工问题及处治措施

1、偏夯原因及处治措施

（1）偏夯原因。偏夯是指强夯置换施工过程中，夯锤偏离了预定位置，导致夯击力不均匀分布。这可能是由于施工操作不当、机械故障、土质不均匀等原因引起的。

（2）处治措施。1）加强施工操作人员的培训，确保其能够熟练掌握强夯置换施工的工艺流程和操作技巧，以确保夯锤能够准确落在预定位置。2）定期对机械设备进行检查和维护，确保其处于良好的工作状态，防止因机械故障导致偏夯问题的产生。3）在施工前对土质进行详细勘察，了解土质的含水量、孔隙比、压缩性等指标，以便采取相应的措施对土质进行改良或调整施工参数。4）在强夯置换施工过程中，可以采用GPS定位系统或水准仪等仪器对夯锤的位置进行实时监测，及时发现并纠正偏夯问题。

2、地表过大隆起及翻浆原因及处治措施

（1）地表过大隆起及翻浆原因。地表过大隆起和翻浆是由于强夯置换施工过程中，夯击力过大或过小，导致地基土体产生过大的变形和位移。这可能是由于施工参数设置不当、土质不均匀等原因引起的。

（2）处治措施。1）调整施工参数。根据地质条件和土质情况，适当调整夯击能、夯击次数等施工参数，以控制地基土体的变形和位移。2）加强地质勘察。在施工前进行详细的地质勘察，了解地基土质情况，为施工参数的设置提供科学依据。3）改善土质。通过添加适量的固化剂、石灰等材料，改善地基土质，提高其承载力和稳定性。4）铺设垫层。在强夯置换施工前，铺设一层强度较高的垫层材料，以减少土体变形和位移的影响。5）加强排水措施：在地表设置排水沟或排水管，及时排除地表水，降低地下水位，减少翻浆现象的发生。

3、“橡皮土”原因及处治措施

（1）“橡皮土”原因。“橡皮土”是指强夯置换施工过程中，地基土体出现弹性变形现象，导致地基承载力下降。这可能是由于土质软弱、地下水位高等原因引起的。

（2）处治措施。1）加强土质改良。在施工前对地基土体进行详细勘察，了解土质情况。对于软弱土层，可以通过掺入碎石、砂等硬材料进行改良，提高土体的承载能力。2）控制地下水位。在强夯置换施工过程中，要密切关注地下水位的变化。当发现地下水位过高时，要及时采取措施降低水位，如设置排水沟、抽水设备等。3）调整施工参数。根据土质情况和地下水位情况，合理调整强夯置换施工的参数，如夯击能、夯击次数等，以减少对软土的扰动和破坏。4）加强监测与观测。在强夯置换施工过程中，要加强对地基的监测与观测。当发现“橡皮土”现象时，要及时采取补救措施，如补充夯实、回填硬材料等，以确保地基的稳定性和承载力。

六、结束语

综上所述，随着公路建设事业的迅速发展，强夯置换法在公路路基加固施工中应用非常广泛，为了进一步保证公路路基质量，必须严格按照工程施工现场具体情况，合理确定施工方案，掌握施工技术要点，解决施工质量问题，只有这样才能保证有效加固路基，提高工程施工整体质量，延长工程施工寿命。

参考文献：

[1]岳学军. 市政道路施工中软基加固技术的应用[J]. 工程建设与设计,2018,(2):75-76.

[2]崔涛,栗逢禧,商庆波. 强夯法施工技术在市政道路软土地基处理中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2020,(2):1326.

[3]李佩佩. 强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用探索[J]. 佳木斯职业学院学报,2018,(3):493-494.

[4]刘忠彦. 强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用[J]. 建材与装饰,2018,(40):276-277.