浅议强夯法处理高填方软土地基技术

【摘 要】强夯法，又称动力固结法，这种方法是用巨锤从高处自由下落对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性，而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，是一种有效的地基加固方法。软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙比大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。因此，在高速公路建设中，如何控制和管理好软土地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对减小路基沉降、保证高速公路建成以后正常运营具有重大意义。本文就这一技术问题作以探讨。
    【关键词】强夯法 处理 高填方软土地基 技术
   
    软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
    软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙比大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。因此，在高速公路建设中，如何控制和管理好软土地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对减小路基沉降、保证高速公路建成以后正常运营具有重大意义。
    茅台高速公路K42 980~K46 137属中低山溶蚀、侵蚀沟谷斜坡地貌区。出露地层为T1m~T3e灰岩、砂岩，岩体节理、裂隙发育，岩体完整性较差。不良地质主要表现为层边坡失稳、水田地段软土路基。K42 533~K42 932段填方路基，路堤中心最大填方55米，位于山间斜坡及沟谷。横向自然横坡绝约20~26度，右侧填方地形为岩溶洼地，中间低，底部沉积为黑褐色粘土，土体呈不均匀分布，导致的路基不均匀沉降，稳定性相对较低，软土层厚度约8米。针对此工程地质特征，经多种地基处理方案比较后，选用强夯法对该段软土地基进行加固。
    强夯法，又称动力固结法，这种方法是用巨锤从高处自由下落对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性，而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，是一种有效的地基加固方法。
    一、强夯参数的确定
    强夯施工参数应依据工程场地的土质情况和具体工程质量要求确定，主要参数有：有效加固深度、单位夯击能、夯点的布置及间距、单击夯击数及夯击遍数等。
    1.有效加固深试有效加固深度既是强夯加固效果的表示，又是选择地基处理方法的重要依据。可按表1预估。
   
    2.单位夯击能
    锤重M(kN)与落距h(m)是影响夯击能和加固深度的重要因素，设计中按单点夯击能考虑。
    E＝W×h（2）p式中：E——单击夯击能（kN·m）。W——夯锤重（kN）；h为落距（m）；夯锤参数
   
    单位夯击能根据本工程地质特征选用4500KN.m，夯锤落距15m.
    3.夯点的布置及间距
    为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按三角形或正方形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。根据现场实际情况，本工程采用正方形布置。主夯与副夯时夯点间距采用4.0m；满夯时夯点彼此搭接采用1/3夯锤直径左右。 4.单点夯击数及夯击遍数
    单点夯击数应按试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应满足下列条件：
    （1）当单击夯击能小于4000 KN·m时,最后两击的平均夯沉量g不宜大于50mm；单击夯击能为4000~6000KN·m时最后两击的平均夯沉量不宜大于100mm；单击夯击能大于6000KN·m时最后两击的平均夯沉量不宜大于200mm。
    （2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
    （3）不因夯坑过深而发生提锤困难。
    夯击遍数应根据地基土的性质、夯击功能与有效加固深度确定。本工程单点夯击数第一遍：主夯，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击13击；第二遍：副夯，在各主夯点位中间穿插进行，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击10击，第1遍和第2遍夯击间隔时间为2周；第三遍：满夯采用低能量1000KN·m满夯一遍，夯点彼此搭接1/3夯锤直径连续夯击，单点夯击7击，满夯的目的在于将场地表层松土夯实。
    强夯过程中，应不断测量各标点标高，通过测定夯击后各测点的位移量，计算各点夯实后的下沉量。
   
    二、强夯质量检测
   
    强夯结束7d后，进行土的标准贯入试验及干密度检测，以判定夯后效果。夯击前后承载力
   
    经强夯处理后，土体干密度及承载力均能达到设计要求指标。
    在茅台高速公路软土地基强夯加固施工实践中，采取了科学的管理方法，选择合适的强夯参数指导施工，使强夯法处理软土地基段达到了设计要求。强夯法虽然具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行、节省材料和施工工期短等优点，在工程实践中已被证实是一种较好的地基处理方法，但目前仍没有一套成熟的理论和计算方法，因此只有根据现场的地质条件和工程使用要求，试夯后选用最优的强夯参数，才能达到既经济有效又安全可靠的目的。 来源: 《www.jianzhu518.com》.