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摘要：本文结合四川汉源县城某场坪挡墙的地基加固实例，就强夯置换法的加固机理、强夯置换的设计、强夯置换施工顺序、强夯置换施工测量、强夯置换法质量控制进行了探讨。
关键词：强夯置换法；地基加固；工程
中图分类号：TU662文献标识码： A 文章编号：
引言
强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。具有加固效果显著、施工工期短和施工费用低等优点。强夯置换法在20世纪80年代才被采用的处理技术已被我国成功应用于多个工程。
一、强夯置换法工程实例
汉源县城新址位于大渡河与流沙河所围成的萝卜岗斜坡上。根据地勘报告揭示，N-3地块自然地面下一下20～30m范围内均为第四系全新统人工填土、第四系全新统残坡积粉质粘土、第四系下更新统昔格达组粉细砂夹粉土等，地基承载力特征值均在80～130Kpa，而拟建场坪挡墙高度在7～8m，拟处理地基加固面积10207㎡。设计采用15t的夯锤，提升高度10m，夯锤直径2m，夯点间距3.5m，碎石墩高2m，强夯影响深度6m。经强夯置换施工后，地基承载力均大于200 Kpa，满足设计要求，经几年使用印证，无任何质量问题。经类比类似工程，采用碎石桩等施工工艺，工程投资将超过200万元, 而采用强夯置换工艺，该工程地基加固工程费用仅97.6万元，节约近一半的费用，具有较强的适用性、经济性和推广价值。
二、强夯置换法的加固机理及其探析
1、工艺简介
强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。
2、作用机制探析
强夯置换法是利用重锤从高处下落所产生的冲击波将一些性能好的材料（碎石、矿石、矿渣等）强制性的挤入地基之中，并由此在地基之中形成若干料墩，与此同时，墩与墩之间产生复合地基，这也就提高了地基的承载力，控制沉降程度。在一方面，这些石墩也起到了置换作用，是集中在建筑物上的压力负载集中在墩体之上；另一方面，这些碎石柱也起到了加密的作用，碎石不断的向下灌入，导致大量的石料集中在石柱的下端，石柱底下的土层受到冲击波的影响，从而起到加密的作用。而且石柱在向周围拓展的过程中也对侧面的土层起到挤压的作用，使其更加牢固。如果土层中含有大量的粘粒，导致颗粒之间粘合力增强，无法渗透地下水，导致压力增大，但强夯置换法很好地解决这个问题，因为在冲击波的作用下，导致土层出现一定的裂缝，增加排水通道，使缝隙内的水很好的排除，随着压力的减轻，产生固结，进一步增加土体的强度。以上介绍的是强夯技术之一———墩柱式。根据置换方式的不同也可以采用整体式的置换法，作用机理大同小异，主要是由点到面，利用密集的点形成一定程度的线置换或者面置换，这个过程中产生的冲击波足以排开周围的淤泥、软泥（含水量高、抗打击能力低），并用高强度的、级配高的、排水性能优异的碎石或者石料与之替换形成扩散能力好、承载能力优越的垫层。前者一般用于粘土地基，后者一般用于淤泥方面的处理。前者更为普遍，一般会被采用在气候潮湿地区地基的铺筑过程中。
三、强夯置换法的设计
强夯置换法的设计内容与强夯法基本相同，也包括：起重设备和夯锤的确定、夯击范围和夯击点布置、夯击击数和夯击遍数、间歇时间和现场测试等。
强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上。深度不宜超过7m。墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30％。强夯置换锤底静接地压力值可取100～200kPa。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：
1)墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；
2)累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍；
3)最后两击的平均夯沉量应满足强夯法的规定。
墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。
墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于100mm。
确定软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值时，可只考虑墩体，不考虑墩间土的作用，其承载力应通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑，其承载力可通过现场单墩复合地基载荷试验确定。
四、强夯置换施工顺序
1、清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.0-2.0m 的碎、块石施工垫层；
2、标出夯点位置，并测量场地高程；
3、起重机就位，夯锤置于夯点位置；
4、测量夯前锤顶高程；
5、夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工；
6、按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工；
7、推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程；
8、铺设垫层，并分层碾压密实。
五、强夯置换施工测量
1、开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。
2、在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正。
3、按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度。
4、施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。
六、强夯置换法质量控制
1、施工过程及其要点
施工路段应尽量平整，以便开挖基坑，在强夯之前必须严格按照数据参数精确设计夯点，同时采用水准仪对准度进行精确控制，尽量控制误差。每一次夯击过后，必须测量出下沉的平均高度，并将夯坑填平，才能进行下一次的夯击，每次下沉的高度也要符合设计参数的要求。在夯击之前必须确保夯锤处在中心位置，若有偏心，可采取焊钢板或者增减混凝土的数量来使之平衡。向夯坑内填料时必须保证与路面的上表面平行，且采用的材料也要与之前相一致，以免出现一边粗一边细。同时，缝隙内的水的排出，颗粒的滚动与加密需要一段时间，因此，每次夯击之间的时间间隔也要严格控制，只有等到上一次强夯之后水压的散去才能进行下次夯击。根据地基的渗透性的好坏采取不同的夯击周期，对碎石土和砂土地基，其間隔时间可取1～2周；对粉土和粘性土地基可取2～4周。强夯置换地基间隔时间可取4周。在此期间，夯击的范围也应该大于施工路段的范围，超出范围约为路段的1/2-1/3，且不能少于3m。置换次数直接决定着置换深度，一般采用的是3-5遍的置换次数，在第一次夯击后填充石料的直径不能超过30cm，且在第三遍夯击时夯击3次，且要控制每一次夯击的深度不超过5cm这个界限。布置夯点时要根据实验数据一般设计成三角形或者长方形，面积约为夯锤的底面积的2倍左右。夯打过程遵循由内而外，隔一行打一个的原则，遇到松土时，采用低能量的夯体夯实，保持地基路面表面的平整。
2、控制质量与安全
施工之前，技术人员应严格按照设计要求，对夯点、深度、以及进度作出严格的要求，坚持自主检验，并及时对出现的问题做出改正。加强质量的监控以及安全的监督，进去施工地段应采取一定的安全措施，机器设备远离夯机30m左右，工作人员远离夯机20m左右。在强夯过程中严禁其他人员进去夯击范围之内，夯锤下落过程中，也不得有任何人员进去工作区域之内。汽车在行驶时应铺设4m长宽的钢板，以免对路基产生破坏。质量检验方法可采用：1) 室内试验；2) 十字板试验；3) 动力触探试验(包括标准贯入试验)；4) 静力触探试验；5) 旁压仪试验；6) 载荷试验；7) 波速试验。
强夯法检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。其数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于3处；对复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。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墩点数的1％，且不应少于3点。
强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。
结束语
强夯置换法，一种逐渐被我国大部分地区采用的地基处理方法，作为一种软基加固方法，其施工流程、技術保证、质量检验等过程已经得到一定程度的改善，适用于气候湿润地区，在软地基的施工上起到了至关重要的作用，在市政和公路建设上体现的尤为明显。操作简单，施工速度快，效率高等都是这种方法与众不同的地方，得到了很大程度的推广。但在如何提高效果的稳定性上仍然值得我们继续探究，技术的不成熟仍然阻碍着强夯置换技术的进一步推广，值得更深层次的研究与探索，已解决我们所面对的一系列问题，更好的提高建筑质量，尤其是使用寿命。同时我们也要剖析强夯置换法在施工中的选用特点以及要求，不断对这项技术提出更新的要求，不断改进，提升工作效率，解决现阶段还无法攻克的难题，发挥出更快更合理的工作能力，优化缺点，提升优点，不断完善。
参考文献
[1] 吴金权.关于公路施工中软地基处理技术的分析[J].科技促进发展（应用版），2011（2）.
[2] 虎晓奕，王晓磊，王志平，等.强制置换再高速公路盐渍化软弱土地基处治中的应用[J].西部交通科技，2006（3）.
[3] 李圣彬，卢伟.强夯法加固公路地基的设计方法研究[J].硅谷，2009（15）.
[4] 吴雪婷，徐光黎.扬州港江都港区件杂码头地基处理信息化施工[J].港工技术，2010，47（1）.
关键词：强夯置换法；地基加固；工程
中图分类号：TU662文献标识码： A 文章编号：
引言
强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。具有加固效果显著、施工工期短和施工费用低等优点。强夯置换法在20世纪80年代才被采用的处理技术已被我国成功应用于多个工程。
一、强夯置换法工程实例
汉源县城新址位于大渡河与流沙河所围成的萝卜岗斜坡上。根据地勘报告揭示，N-3地块自然地面下一下20～30m范围内均为第四系全新统人工填土、第四系全新统残坡积粉质粘土、第四系下更新统昔格达组粉细砂夹粉土等，地基承载力特征值均在80～130Kpa，而拟建场坪挡墙高度在7～8m，拟处理地基加固面积10207㎡。设计采用15t的夯锤，提升高度10m，夯锤直径2m，夯点间距3.5m，碎石墩高2m，强夯影响深度6m。经强夯置换施工后，地基承载力均大于200 Kpa，满足设计要求，经几年使用印证，无任何质量问题。经类比类似工程，采用碎石桩等施工工艺，工程投资将超过200万元, 而采用强夯置换工艺，该工程地基加固工程费用仅97.6万元，节约近一半的费用，具有较强的适用性、经济性和推广价值。
二、强夯置换法的加固机理及其探析
1、工艺简介
强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。
2、作用机制探析
强夯置换法是利用重锤从高处下落所产生的冲击波将一些性能好的材料（碎石、矿石、矿渣等）强制性的挤入地基之中，并由此在地基之中形成若干料墩，与此同时，墩与墩之间产生复合地基，这也就提高了地基的承载力，控制沉降程度。在一方面，这些石墩也起到了置换作用，是集中在建筑物上的压力负载集中在墩体之上；另一方面，这些碎石柱也起到了加密的作用，碎石不断的向下灌入，导致大量的石料集中在石柱的下端，石柱底下的土层受到冲击波的影响，从而起到加密的作用。而且石柱在向周围拓展的过程中也对侧面的土层起到挤压的作用，使其更加牢固。如果土层中含有大量的粘粒，导致颗粒之间粘合力增强，无法渗透地下水，导致压力增大，但强夯置换法很好地解决这个问题，因为在冲击波的作用下，导致土层出现一定的裂缝，增加排水通道，使缝隙内的水很好的排除，随着压力的减轻，产生固结，进一步增加土体的强度。以上介绍的是强夯技术之一———墩柱式。根据置换方式的不同也可以采用整体式的置换法，作用机理大同小异，主要是由点到面，利用密集的点形成一定程度的线置换或者面置换，这个过程中产生的冲击波足以排开周围的淤泥、软泥（含水量高、抗打击能力低），并用高强度的、级配高的、排水性能优异的碎石或者石料与之替换形成扩散能力好、承载能力优越的垫层。前者一般用于粘土地基，后者一般用于淤泥方面的处理。前者更为普遍，一般会被采用在气候潮湿地区地基的铺筑过程中。
三、强夯置换法的设计
强夯置换法的设计内容与强夯法基本相同，也包括：起重设备和夯锤的确定、夯击范围和夯击点布置、夯击击数和夯击遍数、间歇时间和现场测试等。
强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上。深度不宜超过7m。墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30％。强夯置换锤底静接地压力值可取100～200kPa。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：
1)墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；
2)累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍；
3)最后两击的平均夯沉量应满足强夯法的规定。
墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。
墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于100mm。
确定软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值时，可只考虑墩体，不考虑墩间土的作用，其承载力应通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑，其承载力可通过现场单墩复合地基载荷试验确定。
四、强夯置换施工顺序
1、清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1.0-2.0m 的碎、块石施工垫层；
2、标出夯点位置，并测量场地高程；
3、起重机就位，夯锤置于夯点位置；
4、测量夯前锤顶高程；
5、夯击并逐击记录夯坑深度。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工；
6、按由内而外，隔行跳打原则完成全部夯点的施工；
7、推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程；
8、铺设垫层，并分层碾压密实。
五、强夯置换施工测量
1、开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。
2、在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正。
3、按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度。
4、施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。
六、强夯置换法质量控制
1、施工过程及其要点
施工路段应尽量平整，以便开挖基坑，在强夯之前必须严格按照数据参数精确设计夯点，同时采用水准仪对准度进行精确控制，尽量控制误差。每一次夯击过后，必须测量出下沉的平均高度，并将夯坑填平，才能进行下一次的夯击，每次下沉的高度也要符合设计参数的要求。在夯击之前必须确保夯锤处在中心位置，若有偏心，可采取焊钢板或者增减混凝土的数量来使之平衡。向夯坑内填料时必须保证与路面的上表面平行，且采用的材料也要与之前相一致，以免出现一边粗一边细。同时，缝隙内的水的排出，颗粒的滚动与加密需要一段时间，因此，每次夯击之间的时间间隔也要严格控制，只有等到上一次强夯之后水压的散去才能进行下次夯击。根据地基的渗透性的好坏采取不同的夯击周期，对碎石土和砂土地基，其間隔时间可取1～2周；对粉土和粘性土地基可取2～4周。强夯置换地基间隔时间可取4周。在此期间，夯击的范围也应该大于施工路段的范围，超出范围约为路段的1/2-1/3，且不能少于3m。置换次数直接决定着置换深度，一般采用的是3-5遍的置换次数，在第一次夯击后填充石料的直径不能超过30cm，且在第三遍夯击时夯击3次，且要控制每一次夯击的深度不超过5cm这个界限。布置夯点时要根据实验数据一般设计成三角形或者长方形，面积约为夯锤的底面积的2倍左右。夯打过程遵循由内而外，隔一行打一个的原则，遇到松土时，采用低能量的夯体夯实，保持地基路面表面的平整。
2、控制质量与安全
施工之前，技术人员应严格按照设计要求，对夯点、深度、以及进度作出严格的要求，坚持自主检验，并及时对出现的问题做出改正。加强质量的监控以及安全的监督，进去施工地段应采取一定的安全措施，机器设备远离夯机30m左右，工作人员远离夯机20m左右。在强夯过程中严禁其他人员进去夯击范围之内，夯锤下落过程中，也不得有任何人员进去工作区域之内。汽车在行驶时应铺设4m长宽的钢板，以免对路基产生破坏。质量检验方法可采用：1) 室内试验；2) 十字板试验；3) 动力触探试验(包括标准贯入试验)；4) 静力触探试验；5) 旁压仪试验；6) 载荷试验；7) 波速试验。
强夯法检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。其数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于3处；对复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。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墩点数的1％，且不应少于3点。
强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。
结束语
强夯置换法，一种逐渐被我国大部分地区采用的地基处理方法，作为一种软基加固方法，其施工流程、技術保证、质量检验等过程已经得到一定程度的改善，适用于气候湿润地区，在软地基的施工上起到了至关重要的作用，在市政和公路建设上体现的尤为明显。操作简单，施工速度快，效率高等都是这种方法与众不同的地方，得到了很大程度的推广。但在如何提高效果的稳定性上仍然值得我们继续探究，技术的不成熟仍然阻碍着强夯置换技术的进一步推广，值得更深层次的研究与探索，已解决我们所面对的一系列问题，更好的提高建筑质量，尤其是使用寿命。同时我们也要剖析强夯置换法在施工中的选用特点以及要求，不断对这项技术提出更新的要求，不断改进，提升工作效率，解决现阶段还无法攻克的难题，发挥出更快更合理的工作能力，优化缺点，提升优点，不断完善。
参考文献
[1] 吴金权.关于公路施工中软地基处理技术的分析[J].科技促进发展（应用版），2011（2）.
[2] 虎晓奕，王晓磊，王志平，等.强制置换再高速公路盐渍化软弱土地基处治中的应用[J].西部交通科技，2006（3）.
[3] 李圣彬，卢伟.强夯法加固公路地基的设计方法研究[J].硅谷，2009（15）.
[4] 吴雪婷，徐光黎.扬州港江都港区件杂码头地基处理信息化施工[J].港工技术，2010，47（1）.