淺析強夯法在公路基底處理的應用

淺析強夯法在公路基底處理的應用

摘要：強夯法對基底的加固處理具有施工簡單、工期短、造價不高等特點，越來越多地在工程施工中得到應用。現以以往的施工經驗對強夯法在公路工程方面地基處理的經驗進行闡述，借此與同行彼此交流。

關鍵詞：強夯法；加固；基底；施工

1 強夯地基的由來、技術特點和適用范圍
1.1強夯法的由來
強夯法又稱動力固結法，是將一個重錘（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用普羅克特（Proctov）擊實原理進行過深層土體的壓實處理，但直到1970年前后，強夯法才在法國工程師路易斯·梅納（LouisoMeiiard）的開發和倡導下，真正大規模地應用于深層土體的加固處理中。強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，隨著施工機械和施工工藝水平的提高，實踐證明，強夯法也可用于粘性土地基的加固處理。
1.2強夯技術的特點
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、生活垃圾或工業廢料組成的雜填土，結合其它技術措施亦可用于加固軟土地基。
1.2.2應用范圍廣泛：可應用于工業與民用建筑、重型構筑物、設備基礎、機場跑道、堤壩、公路和鐵路路基、貯倉、堆場、油罐、橋梁、港口碼頭、核電站、人工島等。
1.2.3加固效果顯著：地基經強夯處理后，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、增加場地均勻性，消除濕陷性、膨脹性，防止振動液化。
1.2.4有效加固深度：單層8000kN·M高能量級強夯處理深度達12m，多層強夯處理，深度可達24~54m，一般能量強夯處理深度在6~8m。
1.2.5施工機具簡單：強夯機具主要為履帶式起重機。當起吊能力有限時，可輔以龍門架等設施。
1.2.6節省材料：一般的強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節省造價：由于強夯工藝無需材料，節省了建筑材料的購置、運輸、制作、打入費用，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，特別是對粗顆粒非飽和土的強夯，周期更短；但是，雨天影響比較嚴重。
1.3強夯法加固地基在建筑中適用范圍
強夯施工方法具有施工機具簡單，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等優點。一般來講，強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，但筆者認為，現場監理尚應該參照地勘報告，掌握有關技術指標，如土層顆粒的組成，孔隙比，液性指數、塑性指數、飽和度、滲透系數等；對于有建筑垃圾、工業廢料、生活垃圾等雜物的雜填土，還要查清雜物的分布范圍、深度、有機質含量及是否對基礎有侵蝕性。由于濕陷性土浸水后會產生附加沉降，其濕陷系數也應作為一項控制指標。工程中是否考慮選用強夯基礎是由設計決定，但監理在必要時應提醒設計對以上技術指標作綜合考慮。如廣州從化一市政道路工程，設計選用了強夯地基，但經過對比地勘資料，監理提醒設計注意在地勘報告中反映了部分回填土中含有大量木糠，經查清其分布范圍及埋深后設計采取了相應的技術處理措施，從而確保了工程的施工質量。
2 強夯法加固地基機理
關于強夯法加固地基的機理，目前有關專家學者意見還不很一致，但對于地基處理中經常遇到的幾種類型的土，一般的觀點認為：強夯法是在極短的時間內對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），加荷歷時約幾十毫秒，對含水量較大的土層，加荷時間約100毫秒左右。這種突然釋放的巨大能量，將轉化為各種波型傳到地下。首先到達某指定范圍的波是壓縮波，它使土體受壓或受拉，能引起瞬時的孔隙水匯集，因而使地基土的抗剪強度大為降低，據理論計算這種波以振動能量的7%傳播出去，緊隨壓縮波之后的是剪切波，以振動能量26%傳播出去，剪切波會導致土體結構的破壞。此外的瑞利波（面波）以振動能量的67%傳出，在夯點附近造成地面隆起。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，強度提高。
根據上述觀點，地基土經強夯法加固后，其強度提高過程大致可分為四個階段：夯擊能量轉化，同時伴隨強制壓縮或振密（表現為土體中水及氣體排出，孔隙水壓力上升）；土體液化或土體結構破壞（表現為土體強度降低或抗剪強度喪失）；排水固結壓密（表現為滲透性能改變，土體裂隙發展，土體強度提高）；觸變恢復并伴隨固結壓密（包括部分自由水又變成薄膜水，土的強度繼續提高）。
3 工程實例
3.1工程概況
G106國道擴建工程湖南段項目，根據地勘資料，場區發育有2～8m不等的雜填土，其中以碎石、粘性土為主，兼有泥炭質頁巖塊石，建筑垃圾等；碎石、粘性土含量極不均勻且未經壓實，需加固后方可直接作為填土高度達23m的高填方路基基底。設計采用強

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