強(qiáng)夯法在公路基底處理的應(yīng)用
2012-08-23 來源：筑龍網(wǎng)
1、強(qiáng)夯地基的由來、技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍
1.1強(qiáng)夯法的由來
強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力固結(jié)法，是將一個(gè)重錘（一般為10~40t）從高處（10~40m）自由下落，夯擊地基，從而使地基土的強(qiáng)度得到提高、壓縮性得到降低的方法。1957年，英格蘭的道路研究所就曾運(yùn)用普羅克特（Proctov）擊實(shí)原理進(jìn)行過深層土體的壓實(shí)處理，但直到1970
年前后，強(qiáng)夯法才在法國(guó)工程師路易斯·梅納（LouisoMeiiard）的開發(fā)和倡導(dǎo)下，真正大規(guī)模地應(yīng)用于深層土體的加固處理中。強(qiáng)夯法最初僅用于加固圓錐探頭阻力9s低于10MN/mZ的砂和碎石層，隨著施工機(jī)械和施工工藝水平的提高，實(shí)踐證明，強(qiáng)夯法也可用于粘性土地基的加固處理。
1.2強(qiáng)夯技術(shù)的特點(diǎn)
1.2.1適用各類土層：可以用于加固各類砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土，特別適宜加固一般處理方法難以加固的大塊碎石類土以及建筑、生活垃圾或工業(yè)廢料組成的雜填土，結(jié)合其它技術(shù)措施亦可用于加固軟土地基。
1.2.2應(yīng)用范圍廣泛：可應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、重型構(gòu)筑物、設(shè)備基礎(chǔ)、機(jī)場(chǎng)跑道、堤壩、公路和鐵路路基、貯倉(cāng)、堆場(chǎng)、油罐、橋梁、港口碼頭、核電站、人工島等。
1.2.3加固效果顯著：地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，可明顯提高地基承載力、壓縮模量、增加干密度、減少孔隙比，降低壓縮系數(shù)、增加場(chǎng)地均勻性，消除濕陷性、膨脹性，防止振動(dòng)液化。
1.2.4有效加固深度：?jiǎn)螌?000kN·M高能量級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)12m，多層強(qiáng)夯處理，深度可達(dá)24~54m，一般能量強(qiáng)夯處理深度在6~8m。
1.2.5施工機(jī)具簡(jiǎn)單：強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)。當(dāng)起吊能力有限時(shí)，可輔以龍門架等設(shè)施。
1.2.6節(jié)省材料：一般的強(qiáng)夯處理是將原狀土施以能量，無需添加建筑材料，大大縮短施工周期。
1.2.7節(jié)省造價(jià)：由于強(qiáng)夯工藝無需材料，節(jié)省了建筑材料的購(gòu)置、運(yùn)輸、制作、打入費(fèi)用，除了消耗油料外，沒有其它消耗。
1.2.8施工快捷：只要工藝適合，特別是對(duì)粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短；但是，雨天影響比較嚴(yán)重。
1.3強(qiáng)夯法加固地基在建筑中適用范圍
強(qiáng)夯施工方法具有施工機(jī)具簡(jiǎn)單，施工方便，加固地基效果顯著，適用范圍廣泛，能縮短工期和降低工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。一般來講，強(qiáng)夯地基適用于處理碎石、砂土、雜填土（不含生活垃圾）、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土等，但筆者認(rèn)為，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理尚應(yīng)該參照地勘報(bào)告，掌握有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，如土層顆粒的組成，孔隙比，液性指數(shù)、塑性指數(shù)、飽和度、滲透系數(shù)等；對(duì)于有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的雜填土，還要查清雜物的分布范圍、深度、有機(jī)質(zhì)含量及是否對(duì)基礎(chǔ)有侵蝕性。由于濕陷性土浸水后會(huì)產(chǎn)生附加沉降，其濕陷系數(shù)也應(yīng)作為一項(xiàng)控制指標(biāo)。工程中是否考慮選用強(qiáng)夯基礎(chǔ)是由設(shè)計(jì)決定，但監(jiān)理在必要時(shí)應(yīng)提醒設(shè)計(jì)對(duì)以上技術(shù)指標(biāo)作綜合考慮。如廣州從化一市政道路工程，設(shè)計(jì)選用了強(qiáng)夯地基，但經(jīng)過對(duì)比地勘資料，監(jiān)理提醒設(shè)計(jì)注意在地勘報(bào)告中反映了部分回填土中含有大量木糠，經(jīng)查清其分布范圍及埋深后設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的技術(shù)處理措施，從而確保了工程的施工質(zhì)量。
2、強(qiáng)夯法加固地基機(jī)理
關(guān)于強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理，目前有關(guān)專家學(xué)者意見還不很一致，但對(duì)于地基處理中經(jīng)常遇到的幾種類型的土，一般的觀點(diǎn)認(rèn)為：強(qiáng)夯法是在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)地基土體施加一巨大的沖擊能量（一般而言此沖擊能量不小于800kN·m），加荷歷時(shí)約幾十毫秒，對(duì)含水量較大的土層，加荷時(shí)間約100毫秒左右。這種突然釋放的巨大能量，將轉(zhuǎn)化為各種波型傳到地下。首先到達(dá)某指定范圍的波是壓縮波，它使土體受壓或受拉，能引起瞬時(shí)的孔隙水匯集，因而使地基土的抗剪強(qiáng)度大為降低，據(jù)理論計(jì)算這種波以振動(dòng)能量的7%傳播出去，緊隨壓縮波之后的是剪切波，以振動(dòng)能量26%傳播出去，剪切波會(huì)導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞。此外的瑞利波（面波）以振動(dòng)能量的67%傳出，在夯點(diǎn)附近造成地面隆起。土體在這些波的綜合作用下，土體顆粒重新排列相互靠攏，排出孔隙中的氣體，使土體擠密壓實(shí)，強(qiáng)度提高。
根據(jù)上述觀點(diǎn)，地基土經(jīng)強(qiáng)夯法加固后，其強(qiáng)度提高過程大致可分為四個(gè)階段：夯擊能量轉(zhuǎn)化，同時(shí)伴隨強(qiáng)制壓縮或振密（表現(xiàn)為土體中水及氣體排出，孔隙水壓力上升）；土體液化或土體結(jié)構(gòu)破壞（表現(xiàn)為土體強(qiáng)度降低或抗剪強(qiáng)度喪失）；排水固結(jié)壓密（表現(xiàn)為滲透性能改變，土體裂隙發(fā)展，土體強(qiáng)度提高）；觸變恢復(fù)并伴隨固結(jié)壓密（包括部分自由水又變成薄膜水，土的強(qiáng)度繼續(xù)提高）。
3、工程實(shí)例
3.1工程概況
G106國(guó)道擴(kuò)建工程湖南段項(xiàng)目，根據(jù)地勘資料，場(chǎng)區(qū)發(fā)育有2～8m不等的雜填土，其中以碎石、粘性土為主，兼有泥炭質(zhì)頁巖塊石，建筑垃圾等；碎石、粘性土含量極不均勻且未經(jīng)壓實(shí)，需加固后方可直接作為填土高度達(dá)23m的高填方路基基底。設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯處理方法對(duì)填土層進(jìn)行加固處理。設(shè)計(jì)夯擊能為2250kN·m，落距為18m。
3.2強(qiáng)夯施工情況
3.2.1本次強(qiáng)夯在施工前，首先對(duì)路段k2+325～k2+825段進(jìn)行了試夯，試夯區(qū)域經(jīng)檢測(cè)合格后，再根據(jù)試夯區(qū)的施工參數(shù)，在場(chǎng)地大范圍推廣施工。
3.2.2全部采用“兩遍點(diǎn)夯、兩遍滿夯”的施工方案，同時(shí)，對(duì)局部地質(zhì)條件較復(fù)雜的地段采用“四遍點(diǎn)夯、三遍滿夯”進(jìn)行加強(qiáng)處理；滿夯夯擊能采用1000kN·m，落距7~8m，按1/4搭接。
3.2.3施工中，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地k2+356～k2+402段的土質(zhì)較差，經(jīng)加強(qiáng)處理后仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，故對(duì)k2+356～k2+402段基底采用換土處理，回填碎石土后再進(jìn)行強(qiáng)夯施工，同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在施工過程中，如遇雨水天氣，則嚴(yán)格按照強(qiáng)夯施工規(guī)范要求。
3.3加固效果
該工程于xx年11月竣工，經(jīng)建設(shè)單位委托有檢測(cè)資質(zhì)的施工單位對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行檢測(cè)表明：通過本次強(qiáng)夯處理，土體密實(shí)度明顯提高，承載力及密實(shí)度均能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
4、建議
4.1做好強(qiáng)夯地基的施工監(jiān)控。由于強(qiáng)夯地基的許多技術(shù)參數(shù)都要求在試夯及施工過程中確定，因此，加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)夯地基的試夯及施工監(jiān)控，及時(shí)掌握各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)尤為重要。強(qiáng)夯施工開始后，監(jiān)理工程師應(yīng)進(jìn)行全程旁站檢查，重點(diǎn)是要對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)
及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)。監(jiān)理工程師在監(jiān)控中應(yīng)注重做好以下幾點(diǎn)：掌握設(shè)計(jì)意圖、審核施工單位資質(zhì)、認(rèn)真審核施工方案、旁站檢查與記錄、安全控制。
4.2強(qiáng)夯施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地上選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度、建設(shè)規(guī)模及建筑類型確定。施工過程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守技術(shù)參數(shù)要求進(jìn)行施工。施工后作好質(zhì)量檢測(cè)，并作好后期工作和以后的問戶工作。
4.3對(duì)該工程質(zhì)量進(jìn)行全方位控制應(yīng)從以下幾方面著手：（1）對(duì)建設(shè)工程所有工程內(nèi)容的質(zhì)量進(jìn)行控制。（2）對(duì)建設(shè)工程質(zhì)量目標(biāo)的所有內(nèi)容進(jìn)行控制。（3）對(duì)影響建設(shè)工程質(zhì)量目標(biāo)的所有因素進(jìn)行控制。
