1、 淺談強(qiáng)夯法處理高速公路軟土地基方法工程管理部   青蘭6標(biāo) 王雷   2010-03-11青蘭高速公路陜西境LJ6標(biāo)合同段項(xiàng)目部位于黃龍山林區(qū)，植被茂盛、冬季寒冷干燥。項(xiàng)目區(qū)域不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有三種：滑坡，過濕土和濕陷性黃土。對于不良地質(zhì)的處治，項(xiàng)目本著就地取材、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的宗旨，綜合考慮工程的重要性、對公路的危害程度及維修難易程度等因素進(jìn)行合理處治，已安全穩(wěn)定為本，加固為主，排水、防護(hù)并重的綜合處理措施，確保施工中的臨時(shí)穩(wěn)定和通車后的長期穩(wěn)定。軟土地基處理方法較多，按其處理原理與效果大致可分為改變路基結(jié)構(gòu)形式，換填法、灌漿

2、法、強(qiáng)夯法等類型。下面主要就強(qiáng)夯法處理軟土地基方面簡要闡述如下：1強(qiáng)夯法作用機(jī)理     強(qiáng)夯法是法國某技術(shù)公司于1969年提出的一種地基加固方法。其主要工作原理是將起重機(jī)械830t的夯錘起吊到630 m高度后自由落下給地基土以強(qiáng)大的沖擊能量（一般為5008 000 kN·m)的夯擊。經(jīng)過幾十年來的實(shí)踐，目前已廣泛應(yīng)用于素填土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土地基的處理。該處理方法適用于塑性指數(shù)IP10的土質(zhì)，對飽和度較高的粘性土、淤泥和淤泥質(zhì)土地基不適用，突出的表現(xiàn)為：表層土易出現(xiàn)橡皮土土體抗剪強(qiáng)度喪失，不能承載同時(shí)不能起壓實(shí)

3、作用，需要以高的代價(jià)挖除換填處理；深層不能完成固結(jié)，導(dǎo)致工后沉降很大，有效處理深度不能滿足現(xiàn)場要求。     在施工中，先用大能量加固深層土體，再用小能量加固淺層土體；對于含水量過大的地段，采用挖盲溝降底水位，加快土體中孔隙水壓力消散，隨后再進(jìn)行強(qiáng)夯施工；在施工K65+560涵洞、K65+160涵洞施工中，因林地區(qū)域地下水位距地表僅1.2m左右，開挖后均出現(xiàn)積水，經(jīng)過方案比選，現(xiàn)場采用一邊抽水，一邊向基坑內(nèi)回填塊石、強(qiáng)行夯入并擠出軟土最終形成強(qiáng)夯擠淤。但強(qiáng)夯法的缺點(diǎn)是施工時(shí)噪聲的振動較大，對周邊結(jié)構(gòu)物安全有影響，施工時(shí)要密切注意觀察，確保施工順利。2強(qiáng)夯

4、設(shè)計(jì)2.1施工參數(shù)確定     現(xiàn)場加固地基的超重設(shè)備采用履帶式超重機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是重心低，穩(wěn)定性好，行走方便。強(qiáng)夯法加固路基效果的好壞與夯錘重量、落距、夯擊能、夯點(diǎn)間距、擊數(shù)、遍數(shù)、間歇時(shí)間等施工參數(shù)有關(guān)。施工前，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)設(shè)計(jì)要求初步確定強(qiáng)夯參數(shù)后，進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)段分析實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場試夯，試驗(yàn)段面積不得小于30×30m，并通過測試含水率、壓實(shí)度等相關(guān)數(shù)據(jù)與夯前測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯處理效果，處理效果應(yīng)能消除該范圍內(nèi)的濕陷性為原則，并確定施工中采用的各項(xiàng)施工參數(shù)。2.2夯錘、落距（1）夯錘  現(xiàn)場采用夯錘12.5 t以鋼板為外殼內(nèi)

5、灌混凝土的錘，夯錘底面為圓形，圓形定位方便，穩(wěn)定性和重合性好，可克服方形錘由于上下2次夯擊著地不完全重合，而造成夯擊能量損失和著地時(shí)傾斜的缺點(diǎn)。夯錘中設(shè)置了14個(gè)直徑250 mm上下貫通的氣孔，有利空氣迅速排走，減小起錘時(shí)與土面問形成真空產(chǎn)生的強(qiáng)吸附力和夯錘下落時(shí)的空氣阻力，保證夯擊能的有效性。（2）落距  夯錘確定后根據(jù)需要的單點(diǎn)夯擊能量就能確定夯錘的落距。設(shè)計(jì)情況為單點(diǎn)夯擊能量為2000 kN·m，滿夯實(shí)能量時(shí)能量較小為1000 kN·m。對相同的夯擊能量，常選用大落距的施工方案。夯擊時(shí)重錘高落，則單擊能量大，夯擊擊數(shù)少，夯擊遍數(shù)相應(yīng)減少能將大部分能量有效地傳

6、到地下深處，增加深層夯實(shí)效果減少消耗在地表土層塑性變形的能量，加固效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益均較好。（3）夯擊點(diǎn)布置及夯距夯擊點(diǎn)布置視建筑物結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、地基條件等情況而定，一般為三角形或正方形。按照設(shè)計(jì)規(guī)定要求，施工現(xiàn)場均采用矩形均點(diǎn)布點(diǎn)。夯距通常為1.55m，一般情況下根據(jù)地基土的性質(zhì)和設(shè)計(jì)加固深度及夯擊能量的大小等因素而定,根據(jù)設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場夯距采用4m。夯距過大，會出現(xiàn)部分地方夯擊效果差。夯距過小，相鄰夯擊點(diǎn)的加效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向更深土層傳遞；還可以使土的側(cè)向擠密作用加劇，延長孔隙水壓力的消散效果。在施工現(xiàn)場，第一遍夯距間隔4m設(shè)置，下一遍夯擊點(diǎn)布置在上一遍夯擊點(diǎn)的

7、中間。從而使得深層土得以有效加固，（4）夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊擊數(shù)應(yīng)按現(xiàn)場試驗(yàn)段試夯得到的夯擊擊數(shù)確定。但應(yīng)滿足最后2擊的夯沉量不大于50 mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)不大于lOO mm；夯坑周圍地面不發(fā)生大隆起，不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難等條件。 夯擊遍數(shù)根據(jù)地基土的性質(zhì)和平均夯擊能確定，一般為18遍，現(xiàn)場濕陷性黃土地段及砂礫土地段，按設(shè)計(jì)要求夯擊4遍，第五遍低能量“滿夯”，錘印彼此重疊搭接。確保表層土的均勻和較高的壓實(shí)度。（5）間歇時(shí)間     各遍夯擊間的間歇時(shí)間根據(jù)加固土層中孔隙水壓力消散時(shí)間而定。對砂礫土地段，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯完后的

8、瞬間，消散時(shí)間約24 min，可連續(xù)夯擊。對粘性土。由于孔隙水壓力消散較慢，當(dāng)夯擊能逐漸增加時(shí)，孔隙水壓力也相應(yīng)的疊加，一般為715天才能消散。3施工方法3.1施工步驟     清理并平整場地：現(xiàn)場標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測量場地高程：超重機(jī)就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置；測量夯前錘頂標(biāo)高；將夯錘起吊到預(yù)定高度，并在起重桿上標(biāo)畫出標(biāo)志，測量錘頂高程：若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平；按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊；完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊：用推土機(jī)將夯坑填平，并測量場地高程：在規(guī)定的問隔時(shí)間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊

9、遍數(shù)最后用低能量滿夯將場地表層土夯實(shí)，并測量夯后場地高程。如果夯坑內(nèi)或場地內(nèi)有積水應(yīng)及時(shí)排除。3.2施工控制要點(diǎn)（1）在正式施工前作強(qiáng)夯試驗(yàn)，以校正各設(shè)計(jì)施工參數(shù)，考核施工設(shè)備的性能，為正式施工提供依據(jù)。試夯應(yīng)有單點(diǎn)及小片試區(qū)，試區(qū)面積不得小于30×30m，必要時(shí)應(yīng)有不同夯擊能的對比，以提供合理的選擇。（2）在了解研究強(qiáng)夯設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，提出意見，使方案更趨完善、合理。（3）上場的施工機(jī)具：吊車、夯錘、自動脫鉤裝置及輔助施工的推土機(jī)。（4）夯實(shí)過程的記錄和數(shù)據(jù)包括：每個(gè)夯擊點(diǎn)的每擊夯沉量、夯坑深度、開口大小、夯坑體積和填料量場地隆起、下沉記錄：每遍夯后場地的夯沉量及填寫料

10、量記錄：附近建筑物的變形量監(jiān)測：滿夯前根據(jù)設(shè)計(jì)基底標(biāo)高，考慮夯沉預(yù)留量并整平場地，使?jié)M夯后接近設(shè)計(jì)標(biāo)高。（5）對每個(gè)夯點(diǎn)的最后一遍夯擊及滿夯，應(yīng)控制最后2擊的貫入度符合設(shè)計(jì)或試驗(yàn)要求值。（6）在飽和軟弱土地基上施工，應(yīng)有一定厚度的砂礫石等粗粒料墊層，以保護(hù)吊車的穩(wěn)定。（7）注意吊車、夯錘附近人員的安全，為防止飛石傷人，吊車駕駛室應(yīng)加防護(hù)網(wǎng)，起錘后，人員應(yīng)在10 m以外并戴安全帽，嚴(yán)禁在吊臂前站立。4質(zhì)量檢驗(yàn)4.1質(zhì)量檢驗(yàn)     強(qiáng)夯施工結(jié)束后間隔7d時(shí)間方能對地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。在夯坑內(nèi)、夯坑外和夯擊區(qū)邊緣，根據(jù)場地復(fù)雜程度的重要性，確定檢測點(diǎn)數(shù)量。

11、檢驗(yàn)深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)處理的深度。質(zhì)量檢驗(yàn)方法：室內(nèi)試驗(yàn)(檢測抗剪強(qiáng)度指標(biāo)壓縮模量或壓縮系數(shù)、孔隙比、重度、含水量等)；動力觸探試驗(yàn)(包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn))；靜力觸探試驗(yàn)等。4.2現(xiàn)場測試     現(xiàn)場的測試工作是強(qiáng)夯施工中的一個(gè)重要組成部分。測試工作包括地面及深層變形、地面沉降觀測、孔隙水壓力等內(nèi)容。在大面積施工之前應(yīng)選擇面積不小于900m2的場地進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。取得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以確定夯距、夯擊影響范圍、間歇時(shí)問等參數(shù)了解壓力增量沿深度的分布規(guī)律以及施工時(shí)的振動對現(xiàn)有建筑物的影響等，檢驗(yàn)、檢查強(qiáng)夯施工過程中的各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)夯或采取其

12、他有效措施。5工程實(shí)例5.1工程概況     青島至蘭州公路陜西境壺口至雷家角高速公路是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃“7918”網(wǎng)中一條東西橫向線，全長185km。沿線主要分布在川道及河谷，由于局部地段地下水埋深較淺，地表排水不暢，在低洼處長期積水，形成過濕土路基。地質(zhì)情況復(fù)雜。根據(jù)勘測報(bào)告，青蘭LJ6標(biāo)合同段自上而下分別為：濕陷性黃土發(fā)育，共三層，上更新統(tǒng)新黃土，中更新統(tǒng)老黃土及下更新統(tǒng)老黃土，下更新統(tǒng)老黃土僅在勘察區(qū)邊緣地帶局部出現(xiàn)。另外全新統(tǒng)發(fā)育沖擊及崩坡等新近堆積的黃土狀黃土。新黃土幾乎全線分布，顏色以淺黃色為主，有灰黃、褐黃等色；含大量粉粒，一般在55%以上；具有肉眼可見的大孔隙；富含碳酸鈣成分及其結(jié)合；無層理，垂直節(jié)理發(fā)育，均具有濕陷性和易容蝕、易沖刷、各向異性等特征。     依據(jù)該地區(qū)軟弱層厚、粘土土質(zhì)的特點(diǎn)，根據(jù)目前中國許多高速公路地基處理后都有不同程度的沉陷，橋頭跳車普遍存在的現(xiàn)象，本區(qū)段長度小于150m 的I級輕微非自重濕陷性填方地段采用強(qiáng)夯處理。5.2施工情況本標(biāo)段強(qiáng)夯施工的參數(shù)為：（1）錘徑1.5 m：（2）錘重200kN：（3）夯錘提升高度10m，夯錘落距10m；（4）夯擊能2000kN·m；（5）夯點(diǎn)布置，按