强夯置换法在高速公路软基处理中的应用研究

强夯置换法在高速公路软基处理中的应用研究

许江涛

湖南路桥集团有限责任公司  湖南长沙  410000

摘要：软土路基在高速公路施工项目中十分常见，是影响工程质量的主要因素之一。为避免对公路设施的使用寿命造成影响，人们在进行道路施工期间通常需要对沿线软基路段进行有效的加固处理，以避免其后期发生局部沉降等病害现象。为此本文结合工程实例，讨论了基于强夯置换法进行高速公路软基处理的有效措施。希望能够起到一定的参考作用，促进道路施工质量的全面提升。

关键词：强夯置换法；高速公路软土路基；处理方案

引言：强夯置换适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土地基，其在主要作用原理在于使用碎石等强度性能较为理想的回填材料替换路面原有软土成分，并通过重锤落下产生的冲击势能，来有效提高地基土体的密实度水平。由于强夯置换法具有施工便捷、使用范围广以及成本可控等一系列特点，在高速公路施工项目中极为常见。因此施工单位需要正确把握强夯法的施工处置细节，确保能够有效加强路基施工质量，延长公路工程的使用寿命。

一、工程概况

该项目为福建省莆炎高速公路项目A4合同段，K155+220～K156+080路段中共有3处软基路段，其软土成分主要为软塑粘土、粉质粘土结构，分布深度在3～6m之间。经统计沿线处理总长大约为290m，为了能够有效降低不良地质现象对路基施工造成的影响，先决定对其沿线采取强夯置换工艺进行加固。具体措施为清除地基表面软土部分，随后采用强夯对地基进行加固处理，并换填素土和石渣等稳定材料，使公路路基的稳定性得到有效提高。该项目土方工程量如表一所示。

表一、合同段K155+220～K156+080软基路段挖填方量统计

二、具体施工措施

（一）强夯参数设定

强夯施工的主要原理是通过重锤冲击地面产生的能量，来压缩土壤间隙，使其密实度得到有效提高。因此在施工过程中，工作人员首先需要结合现场实际情况来对强夯参数进行设定，确保能够有效提高路基加固质量[1]。具体可以从以下几个方面入手：

1.影响深度。该项目在施工过程中拟定换填深度为3m，为此工作人员需要结合地下软土的分布厚度，来对夯锤重量与落距进行有效调整，确保能够保障单击夯击的影响范围能够穿透地下软土的分布范围，从而有效提高强夯施工质量。为此根据《强夯地基处理技术规程》（CECS 279-2010），工作人员可以通过以下公式来对强夯影响深度进行测算：

H=

式中，H——表示地基有效影响深度，单位为“m”；

M——表示夯锤自身重量，单位为“t”

h——表示提锤高度，单位为“m”

——表示土壤系数，该项目中取值为0.5.

随后结合现场地质勘测情况，工作人员设定现场单点夯击能的实际参数为1000～3000kN·m，落距控制在8～25m之间。具体参数需要根据现场3个作业面的软土实际情况来进行调整[2]。

2.点位布设。该项目在强夯作业过程中，分别采取了点夯与满夯两种方案进行施工。其中点夯按照4m×4m规格来均匀布设点位，施工过程中需要对作业面连续进行两次点夯施工，要求第二遍夯点位置需要设置在前一遍4个夯点对角线的交点位置，按照插夯的顺序逐一完成现场施工任务；满行作业则需要对作业进行整体施工加固，期间要求前后夯点之间的重叠区域至少控制1/4左右，以避免在现场施工作业期间留下明显盲区。同时在施工过程中，要求前两遍点夯的单点夯击能需要控制在3000kN·m，最后一遍满夯的单点夯击能需要保持在1000kN·m，其中最后两击夯沉量数值需要控制在5cm以下[3]。

3.施工方案。经过前期设定之后，该项目最终决定采用点夯+满夯联合处理的方式进行施工。期间为保证现场施工质量，工作人员需要根据作业面软土分布的实际情况来灵活调整工艺参数，以确保能够最终满足现场施工需求。详细方案如表二所示。

表二、现场强夯施工作业实际参数

确定最终施工方案之后，工作人员需要在现场随机选择试点进行检测，并结合静载实验等方式来检验强夯施工效果是否符合设计要求。从而确保能够有效提高现场施工质量，并根据实际需求来进行地基加固处理工作，保证施工任务能够顺利完成。

（二）强夯置换施工

在完成强夯参数设定之后，工作人员需要正式展开施工任务。期间首先将地表以下80cm～120cm区域内的软土成分全部清除，随后由工作人员填筑片石材料，按照设定的强夯参数来对作业面进行加固处理，期间使片石材料能够被有效挤入地面软土当中，形成稳定的支撑桩体结构。随后在完成强夯作业之后，工作人员需要在作业面填筑30cm厚的粒料垫层作为缓冲区域，并配合两层土工格栅结构来进一步加强地基部分的稳定。这一过程中土工格栅需要采用上下错层摊铺方案，避免接缝位置处于同一截面当中。同时要求土工隔栅间距为30cm，彼此搭接宽度需要控制早30cm以上，从而确保能够对路面上部构筑物起到稳定的支撑效果

[4]。

作业期间为了保证现场施工质量，工作人员在每次进行夯击作业之前，需要选用合理材料来对夯坑进行填筑。要求填筑石料的粒径不可超过15cm，此外石料的强度等级需要控制在4级以上，确保能够有效提高碎石的加固效果。

（三）施工注意事项

在现场作业期间，为了确保施工顺利完成，工作人员除了需要加强施工参数设计以外，还需要重点加强施工细节控制，以确保能够有效提高现场施工施工质量，并进一步提高软基处理效果，具体包括一下几个方面：

1.点位设置。在进行点位设定的过程中，工作人员需要首先结合施工设计图纸来确定作业面的基准点所在，选择其中至少2个基准点作为现场平面的永久控制点。从而以此为基础分别确定点位所在，并在施工过程中随时进行检验校对。

2.垂直度控制。工作作人员在施工过程中，需要全程关注夯锤的落点情况，一旦发现夯锤出现倾斜情况，需要立刻使用级配填料对夯点区域进行填补修整，使重锤能够有效加强对路基的处置效果[5]。

3.静置时间控制。在完成强夯作业之后，工作人员需要对作业面进行一定周期的静置处理。期间具体标准需要根据地下孔隙水的压力情况来进行判断，要求其压力消散至90%以后才可进行下一步施工任务。
结语：综上所诉，本文结合工程实例，对强夯置换法在高速公路软基处理中的具体应用措施展开了深入研究。强调施工单位需要结合现场实际情况来合理设定施工各项参数，同时在现场作业期间需要严格加强材料、工艺以及细节把控，如此才能够有效提高地基施工质量，并延长公路使用寿命。
参考文献：

[1]胡祥群,岑建,杨国栋. 斜墙土石坝和抛石挤淤结合强夯置换法在某尾矿库加高工程中的应用[J]. 中国矿山工程,2021,50(1):68-71.

[2]潘宇雄,杨永康,黄照雄. 强夯+强夯置换法处理淤泥质土及上覆厚层填土试验研究[J]. 广东土木与建筑,2020,27(5):15-20.

[3]吴其泰. 强夯置换法在回填土地基处理中的设计参数优化及应用实践[J]. 土工基础,2021,35(2):106-110.

[4]赵永祥,刘波,高玉杰,等. 预成孔置换强夯法在软土地基中的试验研究[J]. 长江科学院院报,2022,39(10):116-120,127.

[5]何潘. 置换强夯和普通强夯交替加固地基在膨胀土中的应用[J]. 有色金属设计,2022,49(3):84-88.