1 作用機理

　　夯置換碎石樁是在夯坑內(nèi)回填碎石，采用較大的夯擊能量將塊石夯穿被加固土層并使塊石沉底形成樁體，較終形成由碎石樁、樁間土及碎石墊層組成的復合地基。由于樁體的加筋作用，地基中應力向樁體集中，使其分擔了大部分基底傳來的荷載；同時樁體的存在也使得土體中由于夯引起的孔隙水壓力迅速消散，加快土體固結，搞好土體承受剪度。

　　2 工程應用

　　某高速公路，沿線地下水位高，上部土層以低液限粉土和低液限粘土為主，下部為粉細紗和中砂，多樣存在可液化土和軟弱土。為了解決軟弱地基和可液化土的問題，經(jīng)多方論證后確定對K37+000～+200軟土地基采用夯置換碎石樁的方法處治。

　　3 施工方案

　　3.1 起重設備和夯錘選擇。夯置換碎石樁設計順利加固深度為3.5～4.0m，夯擊能為2000kNm，落距13.3m。施工根據(jù)以上要求選擇起重設備、夯錘及自動脫鉤器。起重設備選擇QU2O型履帶吊車，zL-50型裝載機，夯錘重15t，底面直徑2．0m的平底夯錘及相應的脫鉤器，夯錘設置3個上下貫通的氣孔，孔徑為250mm，以減少起吊夯錘的吸力，減少夯錘著地前的瞬時氣墊上拉力所造成的能量損失。

　　3.2 夯擊參數(shù)。（1）夯置換碎石樁在施工中處理的范圍應大于路基基礎范圍，一般每邊出基礎外緣寬度的1/2～2/3，并不小于3m。夯點為正方形網(wǎng)格布設，夯點間距3m×3m。分三遍完成夯點夯擊，每一次夯點間距均為6.0m。較后再以低夯擊能（1000kNm）滿夯一遍，其目的是將表面松動的表層土夯實。9個夯點分3遍夯完。數(shù)一次夯4點；數(shù)二次夯1點；數(shù)三次夯4點。三次完成9個夯擊點為3m×3m正方形布置。（2）每遍夯點夯擊次數(shù)可通過現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量的關系曲線來確定，且應同時供給下列要求：①較后一擊的夯沉量一般不大于10cm；②夯坑周圍的地面不應發(fā)生過大的隆起；③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難；④每擊的夯沉量不應過小，否則加固結論果不在行。試驗段通過試夯，確定夯擊能為2000kNm，夯擊9擊，結果表明能夠供給上述要求，加固結論果較好。（3）兩遍夯擊之間的時間間隔，取決于土中孔隙水壓力消散時間。通過試夯發(fā)現(xiàn)，間歇時間與施工所采用的夯擊能及工程地質(zhì)條件關系很大，對于粘性土地基，夯完一遍需間歇4~5周才能進行下一遍的夯擊。每遍夯擊的間歇時間也直接影響到夯擊結論果，如果間歇時間過短，孔隙水壓力沒有完全消散，夯擊時很容易發(fā)生夯坑過深而起錘困難，較后一擊的沉降量也不易控制，夯擊結論果受到影響。

　　3.3 隆起情況。夯擊過程中，夯點周圍土的隆起與夯擊能、夯擊擊數(shù)及距夯點的距離有關。三次置換完畢后，地面的平均隆起量分別為12.4cm、16.3cm和15.8cm，累計隆起44.5cm。滿夯后平均隆起40.1cm。

　　3.4 質(zhì)量控制。根據(jù)設計要求所到的順利加固深度和影響深度，用較后一擊的夯沉量對夯擊質(zhì)量進行控制，一般較后一擊的夯沉量不大于10cm。施工中各夯點的夯擊次數(shù)和夯擊結論果是否到要求的控制標準，除供給較后一擊的沉降量要求外，夯坑周圍地面不應有過大的隆起現(xiàn)象以及不能因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

　　3.5 施工要點。（1）頭一先清理平整場地，測量場地標高，鋪設80cm厚碎石墊層，以便于機械行走。測量放線，放樣標出數(shù)一遍夯點位置，偏差不大于±5cm。（2）對數(shù)一遍夯點進行夯擊。在夯前和夯后測出夯點處和夯點周圍的地面標高，每夯擊一次測量一次。按規(guī)定標準完成一個夯點夯擊，即移到另一個夯點進行夯擊。（3）夯擊時將夯錘起吊到預定位置，待夯錘脫鉤自由下落，測量夯錘頂面標高，如果發(fā)現(xiàn)夯錘傾斜，應及時將夯底整平。（4）數(shù)一遍夯點完成，靜止時間后，推平夯坑，測量整平后的地面標高，重新放線定位，進行數(shù)二次、數(shù)三次置換。數(shù)三次置換完成后，靜止時間，推平夯坑，測量整平后的地面標高。（5）較后進行低能滿夯，夯錘彼此搭接四分之一。

　　4 試驗研究

　　4.1 振動影響測試。通過測試地面振動加速度來了解夯振動的影響范圍。觀測結果表明，夯擊能為2000kNm，夯錘底面直徑2.0m的平底夯錘（重15t）時，夯坑離建筑物的較小距離應為30m。為了減少夯振動對周圍建筑物的影響，可在夯區(qū)周圍開挖隔振溝，以減小振動影響。

　　4.2 結論果檢測。夯置換施工后，分別采用靜載試驗、重Ⅱ型動力觸探、瑞利波對復合地基加固結論果進行了試驗檢測。

　　（1）單樁靜載荷試驗歷時19小時31分鐘，沉降量16.42mm，殘余沉降量6.00mm，取s/b=0.01所對應的荷載，得出單樁承載力基本值為259kPa；樁間土靜載荷試驗歷時58小時30分鐘，沉降量60.66mm，取s/b=0.015所對應的荷載，得出單樁承載力基本值為54kPa，復合地基承載力為149kPa，供給設計要求。（2）試驗加載方式為慢速維持加荷法，總加載重量為設計要求的兩倍，加荷等類分為8類。每加一類荷載，單樁靜荷載試驗在加荷前后各記錄沉降一次。當一小時內(nèi)沉降增量小于0.10mm時，即可加下一類荷載。樁間土靜荷載試驗每類加載后，按間隔10分、10分、10分、15分、15分，以后為每隔半小時讀一次沉降，當連續(xù)兩小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.10mm時，則認為已趨穩(wěn)定，可加下一類荷載。利用重Ⅱ型動力觸探對樁體的密實度及樁長進行檢測，被檢測的樁體中，標準貫入錘擊數(shù)，處理前3～6擊，處理后10～27擊，平均擊數(shù)為18擊，樁體碎石充填較好，且垂直連續(xù)，檢測結果表明樁長到6.5m。（3）利用瑞利波法測出樁間土和樁體兩種瑞利波速，由不同介質(zhì)性判定樁長。結果表明樁長為3.6～6.5m，供給設計要求。

　　4.3 變形測試分析。據(jù)路基中線的分層沉降曲線表明，0～2m為亞粘土，相對沉降量較大。對于砂土、粉砂土地基，一般沉降發(fā)生在地面以下1～2m范圍內(nèi)（相對沉降50～100mm），為夯松動區(qū)；2～6m相對沉降量很?。ㄏ鄬Τ两?～20mm），為夯加固區(qū)；6～10m相對沉降量較?。ㄏ鄬Τ两?～40mm），為夯影響區(qū)；10m以下幾乎無相對沉降，為夯非影響區(qū)。

　　5 結論與建議

　　（1）采用夯置換碎石樁對軟土地基處理可消除地基土的液化，搞好地基的承載力，加固結論果顯有，是一種行之順利的軟土地基處理方法，建議在類似工程中推廣應用。（2）每遍夯擊孑L隙水壓力的消散時間為4～5周，施工時靠譜夠用的間歇時問才能到較好夯擊結論果。（3）不同的夯擊能，夯擊產(chǎn)生的振動影響范圍不同，其安全距離可用單擊夯擊能的大小來估算。