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科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·78·文章编号：2095－6835（2015）24－0078－02强夯置换法处理软土地基应用实例曹向东（辽宁省有色地质局一〇八队，辽宁沈阳 110121）摘 要：结合软土工程地基处理实例，从室内试验和现场试验两方面入手，分析了强夯置换加固处理淤泥和淤泥质土类软土时其物理力学性质的变化。
经过一系列的计算、分析、对比得出了结论，以期为日后的相关工作提供参考。
关键词：软土；夯置换；加固深度；复合地基中图分类号：U213.1+5 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.24.078我国沿海地区分布着以淤泥和淤泥质土为主的软土。
一般情况下，软弱地基土的工程性质比较差，承载力比较小，所以，在利用软土地基时，应采取加固处理的方式。
软土地基加固处理的方法有换（填）土法、预压排水固结法、灌浆法、深层搅拌法和强夯等。
实践证明，强夯置换加固软土地基是一种有效的方法，它不仅能改善软土的结构，减小沉降量，有效提高地基的承载力，还能达到设计要求，便于施工。
1 应用实例1.1 工程概况大连港码头辅助建筑区拟建4栋综合楼，高2层，框架结构，无地下室，拟采用浅基础。
1.2 场地地基土的组成该场地的地下水位埋深为2.2～2.5 m。
地基土主要由以下3部分组成：①层中粗砂。
吹填形成，黄褐色、黄白色，稍湿、饱和，松散状态，均粒，主要由长石、石英矿物组成，含多量黏性土，层厚3.1～4.4 m，承载力特征值fak＝110 kPa。
②层淤泥质黏土。
吹填形成，灰色，饱和，软塑—流塑状态，属高压缩性土，层厚1.5～2.1 m，承载力特征值fak＝60 kPa。
③层粉质黏土。
黄褐色，湿，可塑，属中压缩性土，承载力特征值fak＝170 kPa。
1.3 强夯置换施工设计强夯置换施工前，要在施工现场选则有代表性的场地作为试验区进行试夯，试验区面积为400 m2（20 m×20 m）。
高能量强夯置换法处理变电站深厚软土地基研究冯仁祥1，蔡 勇2(1.浙江省电力设计院有限公司，浙江 杭州 310012；2.国网浙江省电力公司，浙江 杭州 310007)摘要：针对明州500 kV 变电站的深厚软弱土的特殊地质条件，采用强夯置换法进行了场地地基加固处理，详细介绍了设计方案。
通过地基静载荷试验、瑞利面波检测、超重型圆锥动力触探试验等检测方法对地基加固效果进行综合评价分析，进一步验证了强夯置换法的适用条件。
建议工程强夯置换实施前通过试夯以确定强夯置换对该工程的适用性及取得强夯置换所需的参数。
关键词：深厚软弱土；强夯置换法；瑞利面波检测。
中图分类号：TM63 文献标志码：B 文章编号：1671-9913(2018)S2-0113-05Study on Processing Substation Deep Soft Soil Foundation byHigh Energy Dynamic Compaction Replacement MethodFENG Ren-xiang, CAI Yong(1.Zhejiang Electric Power Design Institute Co.,Ltd., Hangzhou 310012, China; 2. State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310007, China)Abstract: In view of the special geological condition of deep soft soil in 500 kV substation of the state of Wyoming, the dynamic consolidation replacement method is adopted to reinforce the foundation of the site, and the design scheme is introduced in detail. By means of static load test, Rayleigh surface wave test and super heavy cone dynamic penetration test, comprehensive evaluation and analysis of foundation reinforcement effect are carried out, and further proves the applicable condition of dynamic consolidation replacement method. Before the dynamic consolidation replacement of the proposed project, it is necessary to determine the applicability of the dynamic compaction replacement to the project and to obtain the parameters required for the dynamic consolidation replacement, which has certain reference significance for the foundation reinforcement of such projects.Key words: deep soft soil; dynamic consolidation replacement method; rayleigh surface wave detection.* 收稿日期：2018-04-11作者简介：冯仁祥(1973- )，男，浙江衢州人，高级工程师，从事变电土建设计工作。
强夯置换法处理松软土地基若干问题探析摘要：本文介绍了采用强夯置换法处理松软土地基的若干重要问题，概述了相关原理，施工技术要点以及效果检测，希望有所作用。
关键词：松软土地基；强夯置换法；挤密；加固在工业与民用建筑中常常会遇到松软土地基，为了安全可靠，满足设计要求，就要对这类地基进行处理，强夯置换法是有效的软土地基加固手段之一，它能改善地基土的力学性能，以达到建筑地基安全、可靠使用的目的，目前在一些工程中得到了广泛的应用。
该法施工简单、所用材料容易获得，所形成的桩体兼有复合地基和竖向排水通道的作用，具有对桩体周围土体挤密的效果。
一、强夯置换法施工原理强夯置换法处理软土地基具有挤密作用、排水作用和置换加固作用。
它综合了强夯技术和振冲碎石工艺的特点，具有造价低、工期短、便于施工等优点。
但强夯时的振冲波和噪声对周边建筑物、居民均有较大影响，当距其较近时要慎重考虑。
按普通强夯技术对饱和软土地基强夯处理时，效果不稳定。
强夯置换法就是应用复合地基的理论，而形成的施工技术。
它利用重锤自由落下的冲击能，采用强夯工艺先将地表夯成一定深度的夯坑，将块石或碎石等粗骨料填入坑内，再在原夯点夯击，反复进行夯与填，直至达到良好持力层的设计要求，形成一定深度和直径的粗骨料柱状加固体，习惯称为块(碎)石墩。
同时它挤密夯间土，并为孔隙压力水的消散提供良好的排水通道，从而提高了夯间土的承载力。
它与夯间土共同作用，成为复合地基。
按此工艺夯击时，将块石夯至持力层的表面，同时软土受高压被挤走或上翻。
块石与软土位置调换的过程就叫置换。
强夯置换法多用于加固泥炭土、饱和淤泥或淤泥质土、有机质粉土、粉细砂、填土及黄土等对变形控制要求不严的软土地基工程。
这种方法特别对于建筑在地基表层存在难以清除的块石或建筑垃圾的软土地基上的一般工程，强夯置换法较其他软土地基处理措施有着不可比拟的相对优势。
二、影响强夯置换法加固效果的因素在工程应用中，加固前的桩间土性质是确定的，其土工指标可被确定为某一数值。
强夯法在软土地基处理中的应用探讨【摘要】本文介绍了强夯法在软土地基处理中的应用探讨。
在分别从研究背景、研究目的和研究意义三个方面进行了介绍。
接着在分析了软土地基的特点，介绍了强夯法的原理，并分析了其在软土地基处理中的机理。
同时列举了一些强夯法在实际应用中取得成功的案例，还对其与其他软土地基处理方法进行了比较。
最后在结论部分总结了强夯法在软土地基处理中的优势，并提出了进一步研究方向。
本文通过系统性的分析和讨论，为强夯法在软土地基处理中的应用提供了全面的指导和借鉴。
【关键词】软土地基、强夯法、处理、应用、机理分析、实际案例、优势、研究方向、比较、总结述评1. 引言1.1 研究背景研究发现，软土地基的特点主要表现在土层较厚、含水量较高、土质较松软等方面。
这些特点使得软土地基在承载能力、变形性和稳定性等方面存在较大的隐患，容易导致工程质量问题。
对软土地基进行有效的处理是非常必要的。
在这样的背景下，研究强夯法在软土地基处理中的应用就显得尤为重要。
通过深入探讨强夯法的原理和机理，分析其在软土地基处理中的实际应用案例，对比强夯法与其他软土地基处理方法的优劣，可以为工程实践提供科学的依据和指导。
本文旨在对强夯法在软土地基处理中的应用进行探讨，为相关领域的研究和实践提供参考。
1.2 研究目的研究目的是通过对强夯法在软土地基处理中的应用探讨，深入分析其机理和实际效果，从而揭示强夯法在软土地基处理中的优势和特点。
通过对比强夯法与其他软土地基处理方法，探讨其差异和优势所在，为软土地基处理提供更科学、更有效的解决方案。
通过本研究对强夯法在软土地基处理中的实际应用案例进行分析，总结经验教训，为工程实践提供参考借鉴。
通过本文研究，旨在推动软土地基处理技术的进步，为工程建设提供更可靠的技术支撑，提高工程质量和安全性。
1.3 研究意义研究强夯法在软土地基处理中的应用意义在于探讨如何通过这一技术手段来提高软土地基的承载能力、减少地基沉降、延长工程的使用寿命，从而保障工程的安全稳定性。
强夯法在高灵敏度软土地基处理中的应用摘要：压缩方法是一种很常见的执行方法。
虽然施工技术薄弱，但施工操作简单快捷，因此应用广泛，在软土地基的实际处理中，有关施工人员必须掌握施工过程的全部细节，严格按照施工设计标准进行施工。
关键词：强夯法；高灵敏度；软土地基处理；应用策略引言随着中国经济的发展，带动了建设项目的快速发展，有效设计的速度给部分建设项目带来了建设问题。
通过了解强夯法的应用，该法在软土地基施工中明显、安全、快捷，值得推广。
1强夯法概述强夯法也称为强夯法，主要目的是提高软弱地基的抗御能力。
其工作原理是，在使用起重装置将重锤吊在一定高度后，它会自由下落，依靠其撞击力和重力值来压缩土层，从而使土层更加密集。
压实方法主要适用于未饱和砂土和粘土土。
在应用该技术时，有关技术人员应在施工区进行地质勘察，并根据实际施工需要确定适当的爆破次数和重力值。
12 .淡水土地的基因建造工艺简单易用，适用的土地条件广泛，价格低廉，广泛应用于所有建设领域。
但是，振动在打桩过程中强度较大，因此不能在人口稠密的城市地区使用技术，如果需要使用技术，则必须及时采取防震措施，以减少对环境的影响。
现阶段，中国的压实技术得到了显着发展，不仅提高了地基的稳定性，而且还利用排水固结法减轻了地质结构的压力，使其能够迅速凝固，并补充地基上的砾石等材料，从而提高了回填土能力。
2软土地基概述软土地基通常是低强度、高含水量、高压缩性和低渗透性的软土地基，也含有某种有机物。
在建筑工程中，软土地基属于较差的基础类型，在施工过程中通常由地质调查确定，以避免在环境条件下施工软土地基。
然而，在某些情况下，由于各种因素的影响，如果要在软土地基上施工，则需要采用某些技术手段来处理软土地基，提高地基的承载能力，避免地基沉降问题，从而确保工程的安全和稳定软土地基的压缩系数较高，主要由自己较高的孔隙比决定。
软土地基的这一特点在受到更大的垂直压力时会使其变形，从而造成建筑物沉降和安全问题。
2011年第1期铁道建筑Railway Engineering文章编号：1003-1995（2011）01-0077-04强夯置换法处理软土地基的模型试验研究徐玉胜，赵有明，高明显（中国铁道科学研究院，北京100081）摘要：通过在室内建立与实体模型存在相似性的小比例尺寸模型，运用模型试验研究了一定条件下夯击过程中置换体的发展规律，分析了夯锤直径、夯击能量与置换深度的关系，探讨了夯击过程中夯点附近地面变形规律以及超静孔隙水压力变化规律，对研究强夯置换法处理软土地基的机理有重要的意义。
关键词：强夯置换模型试验置换深度机理中图分类号：TU411；TU471.8文献标识码：A收稿日期：2010-08-10；修回日期：2010-08-31作者简介：徐玉胜（1967—），男，内蒙古呼和浩特人，高级工程师，博士。
强夯置换是近年来在夯法的基础上发展起来的一种适用于处理高饱和度、低透水性、低强度、高压缩性软土的地基处理方法。
强夯置换法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。
强夯置换法具有加固效果显著、施工期短、施工费用低等优点，目前已用于堆场、公路、机场、房屋建筑、油罐等工程，效果良好［1］。
刘天韵［2］、黄海［3］、郭文东［4］、任继荣［5］、李炜东［6］、苏文峰等［7-8］通过现场试验和工程实例对强夯置换机理进行了研究和阐述，得出了一些有益的结论。
但由于现场试验成本大、受工期影响等原因，针对不同强夯参数对置换效果的影响等方面的研究很少，至今尚未形成系统性结果，强夯置换法的参数设计还高度依赖经验和现场试验。
而室内模型试验可以选择多种试验参数并且可以方便地取得试验数据，同时可以低成本地进行系列试验。
韩文喜等［9-12］通过室内模型试验对强夯法的机理进行了研究，但到目前为止，尚未有人通过室内模型试验对强夯置换法机理进行研究。
本文针对深圳地区软土的特性，在室内建立与实体模型存在相似性的小比例尺寸模型对强夯置换法处理软土地基机理进行了尝试性研究，以期结合数值模拟给出针对强夯置换法的设计依据。
1模型试验设计1.1试验相似律原理与动力学研究中的落锤实验类似，现场原型受速度为V ，质量为M 物体的撞击，与几何相似的小尺寸模型受到速度为v ，质量为m 的撞击，它们之间的各种参量关系遵循一定的相似率［13］。
由于小尺寸模型与原型的自重应力虽不类似，但由于模型受到很大的冲击应力的作用，重力的影响可以忽略。
对于物理模型试验来说，存在一个现场原型与室内模型的相似律问题。
根据文献资料［13］，试验采用表1缩放律。
表1模型与原型的缩放律l /L =β物理量质量长度速度时间位移孔隙水压力模型m l v t g u 原型M L V T ΔU 缩放比β3β1ββ11）几何相似，为保证室内模型与现场原型在几何上相似，将模型夯锤直径、夯点间距、淤泥层厚度、碎石垫层厚度以及碎石粒径等按比例缩小20倍。
2）材料相似，取与现场原型相同的材料制作室内模型的材料。
模型试验是由现场淤泥直接装箱，工作垫层采用按上述等比缩放的碎石。
3）夯击能量，夯锤起吊高度按比例缩小20倍。
1.2试验目的通过室内模型试验，获得系列数据，研究一定条件下夯击过程中置换体的发展过程。
分析夯锤直径、夯击能量等因素对置换效果的影响，探讨夯击过程中地面变形规律及超静孔隙水压力变化规律。
以期对强夯置换法处理软土地基的机理有更全面深入的认识，并为后期数值模拟提供可靠的验证资料。
1.3试验装置及参数1）试验装置模型试验在自制的模型箱中进行，共制作两个尺77铁道建筑January ，2011寸为260cm ˑ150cm ˑ100cm 的模型箱。
1#模型箱用来模拟置换体发展过程，2#模型箱用来模拟多种强夯工艺参数与置换体形态的对应关系以及夯击过程中地面变形和孔压发展的规律。
图1为强夯置换模型试验装置示意。
图1强夯置换模型试验装置示意（单位：cm ）试验装置分固定和活动两部分，箱体为固定部分，模型箱内部作防渗处理，箱体顶部侧边设角钢滑道，方便活动门架沿箱体顶部边缘横向移动；支架顶部的横梁设定位孔、滑片及滑轮，方便夯锤的起吊和夯点的双向定位。
2）试验参数试验用淤泥直接取自现场，其含水量94.0%，孔隙比2.51，固结不排水强度指标c 、φ分别为13.9kPa 和25.0ʎ；工作垫层材料为商品碎石，碎石粒径1 2cm ，强度指标φ为36.9ʎ。
试验采用质量为4.0kg 的铸钢圆柱体夯锤4个，夯锤直径分别为6cm 、8cm 、10cm 和12cm 。
1#模型箱各夯点均采用8cm 夯锤，起吊高度120cm ，共布置31个夯点，针对表2中工况一所对应的土层参数。
2#模型箱试验针对不同型号的夯锤和不同起吊高度的组合条件，共布置24个夯点，分别针对表2所示的三种工况进行了系列试验，其中工况一、二、三分别对应2#模型箱的A 、B 、C 区。
1.4试验数据的测量1）置换体形态测量每个夯点夯击完成后，及时用对应碎石回填夯坑。
在采取措施使淤泥含水量降低到一定程度后，人工分层挖出夯坑中的碎石，使置换体形状（夯坑）完全暴露，用特制的卡尺测量夯坑的直径和深度。
从而获得表2模型试验土层分布参数工况一二三淤泥厚度/cm 707070工作垫层厚度/cm 101510工作垫层粒径/cm1 21 22 4夯坑（即置换体）的剖面图。
2）地面变形的测量用自制小型沉降板测量夯击过程中夯坑周边地面变形，沉降板布置在碎石垫层顶面。
沿每个试验夯点径向距离布设10个沉降板，间距5cm 。
3）超静孔隙水压力的测量为研究在夯击过程中离夯点不同距离、不同深度的超静孔隙水压力随时间的变化规律，在2#模型箱工况一对应的试验区域选择E3、E4两个夯点作为孔压监测夯点，按图2所示的位置布置了2组6个孔隙水压力传感器。
其中第1组u11、u21、u31距淤泥顶面10cm ，第2组u12、u22、u32距淤泥顶面25cm 。
两组测点距E3、E4夯点的水平距离分别为12cm 、19.5cm 、27cm 和8cm 、15.5cm 、23cm 。
E3、E4两试验点均采用直径8cm 的夯锤，起吊高度分别为100cm 、120cm ，其它试验参数相同。
孔隙水压力测量采用DYZ 型微型孔压计。
在孔隙水压力传感器附近设置地下水位管，以监测地下水位，从而根据测得的孔隙水压力和地下水位求得超静孔隙水压力。
每次夯击后测量一次，收锤后按一定时间间隔连续测量，直到超静孔压消散为止。
图2孔隙水压力传感器布置示意（单位：cm ）2试验结果分析2.1置换体发展过程1#模型箱针对置换体发展过程方案共布设31个夯点，夯击次数依次从1递增到31击，即夯点编号对应该夯点的夯击次数。
试验采用直径为8cm 的夯锤，落距120cm 。
图3给出了夯击数与置换深度之间的关系。
872011年第1期强夯置换法处理软土地基的模型试验研究图3夯击数与置换深度的关系从图3（a ）中可以看出，在试验条件下，置换深度的发展可以分为三段：1 6击为第一段，该段置换体快速增长，达到14.5cm ，占最大置换深度的38%；7 22击为第二段，该段置换体增长速度较第一段慢，使置换深度增加了20cm ，占最大置换深度的52%；22击以后为第三段，该段第26击达到最大深度，之后置换深度不再随击次的增加而增加，但从总体趋势看，该段属于缓慢增加阶段。
根据上述分析，提出极限置换深度的概念，指在相同条件下，某一夯击能量对应的最大置换深度。
在达到该深度后，增加夯击次数对置换体的竖向发展没有任何意义。
由试验数据的关系特征进行拟合，夯击数与置换深度的关系近似地用式（1）表示h =h c （1－e －0.074N ）（1）式中，h 为对应于击次N 的置换深度，h c 对应于夯击能量的极限置换深度。
图3（b ）是将38.5cm 作为极限深度时，根据式（1）绘制的夯击次数与置换深度的关系曲线。
可以看出，曲线能够较好地拟合上述分析中提到的三个阶段的特征，由于绘制曲线的前提是h c =38.5cm ，所以在26击次时并没有达到试验值38.5cm 。
但从试验数据和拟合曲线都可以发现，在22击以后，置换深度的增加幅度较之前明显减小，要达到极限置换深度要再增加几十击。
反映到施工现场，意味着工时和造价的大幅增加，与之相比，提高强夯能级具有明显的技术经济优势。
2.2夯锤直径对置换深度影响图4给出了三种试验工况在能量一定（落距为120cm ）的条件下，不同夯锤直径与置换深度的关系。
图4夯锤直径与置换深度的关系从图4可以看出，A 、B 、C 三个试验区各个夯点置换深度与锤径之间的关系总体趋势是一致的，即随着夯锤直径的增大，置换深度都随之减小。
2.3夯击能量对置换深度的影响图5给出了三种工况条件下夯锤直径一定（夯锤直径为8cm ），不同能量（落距）与置换深度的关系。
从图中可看出，A 区、B 区、C 区存在相同的规律：置换深度随着夯击能量（落距）的增加而增加，均近似地符合对数关系。
其中，A 、C 区的置换深度及其增长趋势非常接近，而B 区与其他两个区相比置换深度明显偏小，但置换深度随能量的增长幅度较大，说明在垫层较厚的情况下，要获得相同的置换效果，需要较高的能量才能达到。
图5夯击能量与置换深度的关系2.4夯击过程中超静孔隙水压力变化规律1）夯点附近水平向超静孔压变化规律在2#模型箱E4夯点周围距淤泥顶面10cm 和25cm 的位置布置2组6个孔隙水压力传感器，E4夯点的工况为工作垫层厚10cm ，垫层碎石粒径1 2cm ，97铁道建筑January ，2011夯锤直径8cm ，落距120cm 。
试验时每次夯击后记录各个孔隙水压力传感器的读数，图6给出了淤泥顶面以下25cm 处u12、u22、u32的超静孔隙水压力随夯击数变化的情况。
试验曲线表明三个点的超静孔压都随着夯击次数的增加而增加，但距夯点中心轴线近者孔压的增幅要大，u12、u22、u32三点强夯35击过程中超静孔压的最大增幅分别为1.8kPa 、1.5kPa 和0.4kPa。
图6水平向上超静孔隙水压力变化规律2）夯点附近垂向上超静孔隙水压力变化规律图7给出了E3点强夯时垂向上超静孔隙水压力随夯击数变化的情况。
图7垂向上超静孔隙水压力变化规律试验表明，随着夯击数的增大，各个测点的超静孔隙水压力都相应增大，夯击数相同时距离淤泥顶面越近，超静孔隙水压力增长幅度越大。
图7还表明，靠近表层的u31点超静孔隙水压力在第8击时接近峰值，然后略有下降，而后又开始缓慢上升，然后基本维持在2.3kPa 的水平；但深层点u32的超静孔压在第22击时才达到峰值，之后稳定在2.0 2.2kPa 的范围。
这主要与置换体的形成及其起到的排水作用有关。
根据相同条件下的强夯置换体形成过程试验的相关数据，5击次和20击次对应的置换深度分别为14cm 和30cm ，置换体底部位置正好刚刚超过孔压测头埋置深度，充分说明了置换体形成后其显著的排水作用。
