淺議強夯法處理高填方軟土地基技術

郭　軍

【摘 要】強夯法，又稱動力固結法，這種方法是用巨錘從高處自由下落對地基施加巨大的沖擊能及沖擊波，使土中出現很大的沖擊應力，土體產生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點周圍產生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經時效壓密達到固結，從而提高地基承載力，降低其壓縮性，而且還能改善砂類土抵抗振動液化的能力，是一種有效的地基加固方法。軟土地基主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙比大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。地下水位高,其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。因此，在高速公路建設中，如何控制和管理好軟土地基的施工，做到既經濟有效又安全可靠，對減小路基沉降、保證高速公路建成以后正常運營具有重大意義。本文就這一技術問題作以探討。

【關鍵詞】強夯法 處理 高填方軟土地基 技術

軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

軟土地基主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙比大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。地下水位高,其上的填方及構造物穩定性差且發生沉降的地基。因此，在高速公路建設中，如何控制和管理好軟土地基的施工，做到既經濟有效又安全可靠，對減小路基沉降、保證高速公路建成以后正常運營具有重大意義。

茅臺高速公路K42+980~K46+137屬中低山溶蝕、侵蝕溝谷斜坡地貌區。出露地層為T1m~T3e灰巖、砂巖，巖體節理、裂隙發育，巖體完整性較差。不良地質主要表現為層邊坡失穩、水田地段軟土路基。K42+533~K42+932段填方路基，路堤中心最大填方55米，位于山間斜坡及溝谷。橫向自然橫坡絕約20~26度，右側填方地形為巖溶洼地，中間低，底部沉積為黑褐色粘土，土體呈不均勻分布，導致的路基不均勻沉降，穩定性相對較低，軟土層厚度約8米。針對此工程地質特征，經多種地基處理方案比較后，選用強夯法對該段軟土地基進行加固。

強夯法，又稱動力固結法，這種方法是用巨錘從高處自由下落對地基施加巨大的沖擊能及沖擊波，使土中出現很大的沖擊應力，土體產生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點周圍產生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經時效壓密達到固結，從而提高地基承載力，降低其壓縮性，而且還能改善砂類土抵抗振動液化的能力，是一種有效的地基加固方法。

一、強夯參數的確定

強夯施工參數應依據工程場地的土質情況和具體工程質量要求確定，主要參數有：有效加固深度、單位夯擊能、夯點的布置及間距、單擊夯擊數及夯擊遍數等。

1.有效加固深試有效加固深度既是強夯加固效果的表示，又是選擇地基處理方法的重要依據。可按表1預估。

2.單位夯擊能

錘重M(kN)與落距h(m)是影響夯擊能和加固深度的重要因素，設計中按單點夯擊能考慮。

E＝W×h（2）p式中：E——單擊夯擊能（kN·m）。W——夯錘重（kN）；h為落距（m）；夯錘參數

單位夯擊能根據本工程地質特征選用4500KN.m，夯錘落距15m.

3.夯點的布置及間距

為了使夯后地基比較均勻，對于較大面積的強夯處理，夯擊點一般可按三角形或正方形布置夯擊點，這樣布置比較規整，也便于強夯施工。根據現場實際情況，本工程采用正方形布置。主夯與副夯時夯點間距采用4.0m；滿夯時夯點彼此搭接采用1/3夯錘直徑左右。

4.單點夯擊數及夯擊遍數

單點夯擊數應按試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，并應滿足下列條件：

（1）當單擊夯擊能小于4000 KN·m時,最后兩擊的平均夯沉量g不宜大于50mm；單擊夯擊能為4000~6000KN·m時最后兩擊的平均夯沉量不宜大于100mm；單擊夯擊能大于6000KN·m時最后兩擊的平均夯沉量不宜大于200mm。

（2）夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。

（3）不因夯坑過深而發生提錘困難。

夯擊遍數應根據地基土的性質、夯擊功能與有效加固深度確定。本工程單點夯擊數第一遍：主夯，間距4.0m，正方形布置點位，單點夯擊13擊；第二遍：副夯，在各主夯點位中間穿插進行，間距4.0m，正方形布置點位，單點夯擊10擊，第1遍和第2遍夯擊間隔時間為2周；第三遍：滿夯采用低能量1000KN·m滿夯一遍，夯點彼此搭接1/3夯錘直徑連續夯擊，單點夯擊7擊，滿夯的目的在于將場地表層松土夯實。

強夯過程中，應不斷測量各標點標高，通過測定夯擊后各測點的位移量，計算各點夯實后的下沉量。

二、強夯質量檢測

強夯結束7d后，進行土的標準貫入試驗及干密度檢測，以判定夯后效果。夯擊前后承載力

經強夯處理后，土體干密度及承載力均能達到設計要求指標。

在茅臺高速公路軟土地基強夯加固施工實踐中，采取了科學的管理方法，選擇合適的強夯參數指導施工，使強夯法處理軟土地基段達到了設計要求。強夯法雖然具有效果顯著、設備簡單、施工方便、適用范圍廣、經濟易行、節省材料和施工工期短等優點，在工程實踐中已被證實是一種較好的地基處理方法，但目前仍沒有一套成熟的理論和計算方法，因此只有根據現場的地質條件和工程使用要求，試夯后選用最優的強夯參數，才能達到既經濟有效又安全可靠的目的。

(作者單位：貴州省交通建設咨詢監理有限公司)