随着我国科技的不断进步与发展，强夯置换法的应用越来越广泛，也受到了企业及施工单位的重视，本文就其在高填方地基处理中的应用进行了分析。

 

　　二、工程概述

 

　　该铁路专用线位于广西钦州港开发区，站场地基的原始地貌为海岸丘陵，场地中不远为一条北东走向，宽约60～110m，深8～9m的天然沟，是沟通南北水流的唯一通道，现已人工挖山、填方回填整平，并经初步夯实，地势平坦.地面标高9.25～7.19m，相对高差2.06m，整个厂区地层主要由第四系的素填土、海陆相沉积层和泥岩、砂岩、泥质砂岩组成，分述如下：

 

　　1.素填土：由山体挖方区的全风化～中等风化的砂岩、泥岩、页岩组成，局部覆盖粉土，厚度0.5m～15.1m，综合确定的承载力特征值fak=140kPa，呈稍密～密实，稍湿～饱和状态，随上部荷载的增加产生较大的不均匀沉降，应进行加固处理.

 

　　2.海陆相沉积层：该层在场地原始冲沟低洼处均有分布，包括以下亚层：

 

　　-1层淤泥质粘性土：黑色、灰黑色，有腥臭味，局部夹有粉质粘土薄层，呈软塑状态.分布较广泛，厚度0.2～12.5m，fak=60kPa.

 

　　-5砂：黑色、灰黑色，有腥臭味，岩性不均匀，局部夹有粘土薄层，呈松散～稍密、很湿～饱和状态.局部分布，厚度0.5m～2.2m，呈透镜体状，fak=100kPa.

 

　　以下为泥岩、砂岩、泥质砂岩，结构稳定，具有一定的承载力.

 

　　场地地下水类型主要为填土层中的上层潜水与赋存于基岩节理、层理、裂隙中的基岩裂隙水，水量不大.地下水稳定水位埋深为0.60～2、92m，受季节性江水影响.建筑场地抗震设防烈度为7度.

 

　　站场地基总面积为137497m2，为防止工后沉降，需进行地基处理，处理深度应至基岩强风化带顶面.

 

　　三、强夯加固机理的作用方式

 

　　1.动力夯实

 

　　采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力夯实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，夯击过程中不存在较高的超静孔隙水压力影响，夯击效率较高，夯击力使土体结构改变，产生不可恢复的体积变形，夯击后有效加固深度范围内，土体颗粒存在一定的定向趋密排列。夯击后地基土体原有结构破坏，地基土体结构重组，呈十分紧密的薄层状排列，从而提高地基土强度。对于饱和砂土、粉土在夯击过程中将产生一定程度的液化。

 

　　弹性半空间中的波体系。强夯的瞬时冲击所引起的振动，在土中是以振动波的形式向地下传播的。这种振动波被分为体波和面波两大类。体波包括压缩波(P波)和剪切波(S波)，这些波在土体内部传播。而面波包括瑞利波(R波)和乐甫波，只能在地表土层中传播。不论强夯法还是块石强夯置换法来加固地基时都必须施加强力夯击，当夯锤从一定的高度落下时，在夯击地面上会产生一种冲击波，并在土体或块石层中以波的形式向四周传播，这种振动即可分为体波和面波两大类。如前所述，体波包括压缩波和剪切波，面波包括瑞雷波和乐甫波。在夯击过程中首先到达的是压缩波，它使土体受压或受拉，能使超孔隙水压力骤增，地基土的抗剪强度降低；随后到达的是剪切波，它会导致上体结构遭到破坏，形成夯坑，并对周围土体产生挤压。

 

　　2.动力固结

 

　　饱和度较高的粘性土的强夯加固问题主要是动力固结机理，粘性土渗透性较低，夯击所引起的孔隙水压力消散比较慢，尤其当夯击过程中上部土体结构被破坏而导致排水路径被破坏时，土体渗透性将进一步降低，这将导致孔隙水压力得不到消散而产生橡皮土现象，使得土体只产生剪切变形而没有体积压密。该现象在对于饱和软粘土(特别是淤泥和淤泥质土)的强夯加固问题尤为突出。从目前研究来看，对饱和软粘土的强夯加固问题仍要持慎重态度，需要充分考虑孔隙水压力的影响来设计夯击施工参数。

 

　　四、“强夯（置换）法”施工的检测

 

　　“强夯（置换）法”处理填土地基是用改变强夯锤径（扁形锤改为柱形锤），在强大夯击能作用下成孔，再回填原杂填土或置换料（最好是含有一定比例的粗骨料土.碎石或建筑垃圾），继续在原点夯击，直至达到一定的收锤标准。柱锤点夯击完成后，即深处土体挤密和置换墩体已形成，在对场地进行普通夯击，这样地基处理有效深度加大，形成一块置换墩体与板结土体共同作用的复合体，有效的提高了土体承载力，降低地基的沉降，可解决普通强夯有效加固深度过小的缺陷，并且可以完全做到在柱下或墙下直接布墩，解决压力应力集中的直接传递问题。因此可以做到就地取材作为墩体填料，故与人工挖孔桩方案相比较可以节省50%以上造价。通过以上技术经济比较，认为次方案在本工程应用是切实可行的。

 

　　1.施工过程检测

 

　　施工中应检查夯锤落距、夯击次数、遍数，重点检查施工过程中的各项数据和施工记录是否同试夯区相符，对不符合设计要求时应补夯或者采取其他有效措施。

 

　　2.处理后标准贯入试验

 

　　整个场地进行处理完毕后，分别采取标准贯入对墩体及墩间土进行检测，结果表明同深度的墩体和墩间土的贯入击数都有提高，特别是墩体较墩间提高5-8击，15m深度范围内都满足设计要求。

 

　　3.处理后地基静载试验

 

　　按照<建筑地基处理技术规范>JGJ79-2002，整个项目有针对性分别对墩体及墩间土取1%且不少于三个点进行静载测试，承载力满足设计要求。

 

　　4.沉降观测

 

　　为了进一步了解“强夯（置换）法”处理后的效果，该工程对每厂房根据规范要求进行沉降观测，从主体施工开始到建筑竣工后沉降稳定，整个过程进行定期观测，通过观测分析，建筑物变形正常，最大沉降14mm，最大沉降差3mm，完全满足规范及设计要求，现经过2年多正常使用未出现异常情况，说明“强夯（置换）法”处理该工程填方地基是成功的。

 

　　五、分析夯击波场和它产生的影响

 

　　强夯法和强夯置换法这两种方法会在很短的时间内产生冲击的能量，这种冲击的能量比较大，如果加上荷力，通常只有几十ms，锤底的动力最大可以达到9Mpa。这种能量一般会转化成波场，然后在地基中传播。波场是由三种波联合起来进行传播的，主要是压缩波，又称为P波；剪切波，又称为S波；瑞利波，又称为R波。体波主要由压缩波和剪切波组成，它是由波源顺着半球形的波阵面传播；面波主要是瑞利波，它和体波传播的方向不同，它是顺着圆柱形的波阵面向外传播。

 

　　对压缩波来说，它的质点运动是和波阵面的方向平行的，是一种推拉性的运动；对剪切波来说，它是和波阵面的方向呈正交的关系，产生的是横向位移；对瑞利波来说，它的质点运动包括水平的分量、竖向的分量，由这两个分量共同组成。

 

　　这种波场能量比较高，它的影响有一定的范围，一般来说，如果建筑物在它的影响范围内，可能会对建筑物造成一定的扰动、破坏。如果施工工地周围存在建筑物，要合理应用这种加固方法。如果采用的是底面面积比较小的置换夯锤，在施工的过程中，就可以减少它所产生的横向冲击作用，把夯击能运用到填料的下沉以及密实工作中，降低夯击能对周围建筑物的影响。

 

　　六、结束语

 

　　只有加强对强夯置换法的研究，才能更好的指导其应用，只有完善该部分技术，工程整体的质量才能得以保障。

 

　　参考文献：

 

　　[1]杜徳鱼.强夯置换法在高填方地基处理中的应用.防灾减灾工程学报.2013年3月，第2期，166-168.

 

　　[2]王朝.强夯置换法在高填方地基处理中的应用.新西部下半.2012年4月，第4期，243-247.

 

　　[3]高洁.强夯置换法在高填方地基处理中的应用.价值工程.2013年10月，第9期，110-115.