强夯法是强夯置换法构建的基础与前提。在处理含水量较大的粘土时，强夯法效果并不明显，施工质量也会受到不同程度的破坏。强夯置换法就是在此种背景下出现，不良地基是强夯置换法应用的主要范围。加固效果显著、施工周期较短是强行置换法的明显特征，在施工费用方面，强夯置换法同样占据绝对优势。因此可在大面积内推广应用该种方法，为北方地区路基处理工作的顺利开展做出应有贡献。
一、作用原理
强夯置换法是利用夯锤高起吊后落差产生的高冲击能将块石、片石等性能较好的粗颗粒硬石材料强力挤入地基中，在地基中形成多个粒料墩，在强夯置换过程中，原土基结构被破坏，地基土被压缩并产生裂隙，增加了排水通道，粒料墩一般都有较好的透水性，利于土体中超孔隙水压力消散产生固结，随着时间的增长，土体结构强度会逐渐得到恢复，粒料墩穿过软土层达地质持力层，同时与墩间土形成复合地基，地基整体承载力得以显著提高，沉降也明显减小，从而使地基各项指标满足工程要求。
二、工程概况
某高速公路一段路基通过濒海地段，分布有较多渔民养殖虾池，淤泥质粉质粘土分布在地表，深度一般为3．9m，局部最深处达5．5m，软土主要为近代河相沉积，软土层下为粉质粘土层或角砾层，地下水位也较高，淤泥质粉质粘土具有高压缩性，承载力低，物理力学性质差。高速公路路基宽28．0m，公路一级荷载，设计时速120km／h，软土路基段平均填土高度6．0m，路线通过区域空旷，附近没有居民区和建筑物，工程环境对噪音敏感度低，综合考虑设计方案采用强夯置换的方式处理。
三、准备以及调试强夯置换设备
在实际开展强夯置换工作时，需要使用大量机械设备，一般带有门架的履带式强夯机是开展现场施工时应用的机械，这对强夯机械设备提出较高要求，其单击夯能必须超过2000kN·m，强夯锤质量以及起吊高度都有明确要求，其质量需要严格控制在20吨，起吊高度为10m。高强度结构钢管材焊接是构成起重臂应用的主要材料，在刚度以及重量方面，起重臂占据绝对优势，尤其是具备较强的承载能力。注意在使用过程中必须结合工程需求，利用相应的措施保障起重臂的安全性与可靠性。
将内藏式常闭制动器科学安装在强夯机内部，是保障其制动可靠性的重要前提。起重机还需要安装多种安全装置，其中主要包括起升极限微动、卷扬防过卷以及防后翻装置等，这是有效保障强夯机工作安全性与可靠性的重要途径。通过对夯锤进行分析后可以发现，其直径最大为2.5m，底面积为4.9㎡。需要将排气孔科学设置在锤的底面，设置过程中保障其对称性，设置个数为四个，孔径严格控制在280mm。
四、强夯法施工步骤
在实际开展强夯置换施工工作时，不仅需要充分考虑到工程需求以及现场施工情况，同时要严格遵循以下工艺步骤。从根本上保障强行置换施工质量，逐步优化传统施工方式中存在的多种不足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.首先平整场地，利用挖掘机和装载机把拟强夯的段落上多余的土方进行清理，场地整平后采用大吨位振动压路机碾压，使表面不留虚土、浮土，场地要平整，利于强夯机开展工作。
2.强夯置换工作同样会涉及到施工材料的选择，级配良好的块碎石等坚硬粗颗粒，是最适宜开展强夯置换工作的材料。在选择上述施工材料时，需要实现对粒径以及含泥量的科学控制，超出夯锤底面直径的0.2倍是选择强夯置换材料时遵循的主要原则，控制含泥量不可以超过10%。在施工材料全重当中，粒径大于300mm的颗粒含量不可以超过30%。
3.地表测量放样，在整平出的场地上，用全站仪放出路基的中线，水准仪测出地面高程，根据路基填土高度放出路基坡脚线。在夯前确定夯点位置，并用白灰进行标示，各夯点间距4m，按等边三角形布置。
4.强夯机调整就位后，使夯锤对准夯点位置，在夯点周边用白灰沿圆锤的4个象限点布置4个测量点，测量夯前锤顶高程和周边4点高程。
5.正式施工前应进行试夯，通过试夯需确定以下参数：每一遍内各夯点的夯击次数、夯点布置、间歇时间。
6.按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定需满足下述条件：最后两击夯沉量之和不大于10cm，之差不大于5cm；夯坑周围地表不发生过大的隆起。
7.将夯锤起吊到10m高度，待夯锤脱钩自由下落后，测量锤顶高程。当夯坑过深而发生起锤困难时应停止夯击，需向坑内填充石料直至与坑顶齐平，若发现因坑底倾斜而造成夯锤倾斜时，及时将坑底整平。
8.夯击顺序按照由路中心向外侧、间隔跳夯原则完成所有夯点的施工，做好每个夯点的夯击次数和每击沉降量的记录。
9.成桩后平整场地，填筑1m厚碎石，采用1000kN·m的低能量进行满夯，并测量满夯后的高程，地基处理完毕并检验合格后，进行后续路基填筑施工。
五、质量控制
对于施工质量的控制可在施工过程中和施工完成后分别进行，施工过程中的质量控制按以下具体标准执行：最后两击夯沉量差值不大于5cm，最后两击夯沉量之和不大于10cm。施工完成后采用挖验法检验置换墩着底情况。另外地基承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，并且按填方路基施工规范进行压实度检测，压实度不低于93％。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于全部墩点数的l％，且不少于3点，检验墩直径与深度应符合设计要求。经过严格的质量控制，在后期铺设路面基层时未见任何裂纹，高质量地完成了此段路基的施工，较好地实现了设计意图。
结语：采用强夯置换工艺将石料通过巨大冲击能挤压至淤泥质土层底部的较硬土层上，使道路地基形成稳定的承重骨架，在大面积软土地基处理中具有较高的实用性，该方法具有较好的技术效果和经济效益，在对噪音及振动敏感度低的施工环境中，值得在工程设计及施工中大力推广。
参考文献：
[1]向华.强夯置换法在杂填土路基施工中的运用[J].城市道桥与防洪,2014(9):174-177.
[2]陈本强.强夯置换法加固路基在吹填地区的应用[J].中国科技纵横,2015(8):115.
论文作者:胡静
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第2期
论文发表时间:2019/3/13
标签：路基论文; 地基论文; 重臂论文; 高程论文; 土层论文; 粘土论文; 较好论文; 《中国西部科技》2019年第2期论文;