強夯法在公路軟土地基處理中的應用

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摘要：強夯固結法，也稱動力固結法，它是以8—12t的重錘，8～20m（最高達40m）落距，對土基進行強力夯擊，利用沖擊波和動應力，達到土基加固的目的。具有施工簡單、加固效果好、使用經(jīng)濟等優(yōu)點。經(jīng)強夯處理的地基，其承載力可提高2-5倍，壓縮性降低2—10倍，適用于雜填土、砂類土、黏質(zhì)土、泥炭和沼澤土等。本文將主要探討強夯法在公路軟土地基處理中的應用。

關鍵詞：強夯法；公路工程；軟土地基

強夯法由于在工程實踐中具有加固效果顯著、適用土類廣、設備簡單、施工方便、節(jié)省勞力、施工期短、節(jié)約材料、施工文明和施工費用低等優(yōu)點，很快就傳播到世界各地，目前已有幾十個國家數(shù)千項工程采用此法處理地基。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，均能取得較好的效果[1]。對于飽和度較高的黏性土，一般來說，強夯法處理效果不顯著，尤其對于淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差，應予慎用。近些年來，對這類土也有采用強夯法加袋裝砂井或塑料排水帶進行綜合處理的，但其處理效果尚難肯定。

一、公路軟土地基的特征

1.透水性差

軟土、沼澤親水性強而透水性弱（滲透系數(shù)為10～～10。era/s）且有明顯的方向性。由于大部分軟土及沼澤地層中都存在著帶砂夾層，所以其滲透系數(shù)水平方向略大于垂直方向，軟土與沼澤中的粘粒含量、有機質(zhì)含量和液限越大，滲透系數(shù)就越低。因此，軟土與沼澤的固結時間長。在加載初期，地基中孔隙水壓力較高，影響地基強度。施工中表現(xiàn)為壓實困難，且不便行車和施工作業(yè)。

2.壓縮性高

軟土及沼澤由于孔隙比大，土粒間連接結構不穩(wěn)定，具有高壓縮性的特點，且隨液限的增加而增強，壓縮系數(shù)一般在5.10×10-7～1.53×10-6 （Pa-1）。

3.抗剪強度低

軟土與沼澤的抗剪強度很低，并與加載速度及排水固結有密切的關系，不排水剪切時，內(nèi)摩擦角接近于零，內(nèi)摩擦剪應力小于19.092 kPa；排水剪切時，抗剪強度隨固結程度增加而增大。

4.觸變性和蠕變性

軟土與沼澤結構未被破壞前，具有一定的結構強度，但一經(jīng)擾動，結構被破壞，強度迅速降低，但隨靜置歷時的增長，其強度將逐漸恢復。軟土的這種性質(zhì)被稱為觸變性。觸變性越大，表示強度降低越明顯。

軟土與沼澤在受載荷作用或載荷變化過程中，將發(fā)生連續(xù)持久而緩慢的變化，這種在剪應力作用下的剪切變形現(xiàn)象稱為土的蠕變性。這種蠕變性實質(zhì)上是軟土與沼澤抗剪強度隨時間增長而遞減的性質(zhì)，這種現(xiàn)象在工程上有很大的危害性。

5.軟土路基的極限高度

在天然的軟土、沼澤地基上，采用快速施工方法修筑路堤所能填筑的最大高度，稱為極限高度（或臨界高度）。當路堤高度超過此極限高度時，對路堤或地基必須采取加固處理措施，才能保證路堤的安全填筑和正常使用。否則，就可能使填土部分發(fā)生崩塌，坡腳外側(cè)地基隆起等，造成工程的大范圍返工。如果坡腳附近有房屋、水管或其他工程設施，也將受到嚴重的威脅，甚至破壞。極限高度的大小，取決于地基的特性（軟土的性質(zhì)和成層情況，硬殼的厚度和性質(zhì)）及填料的性質(zhì)等。通常為3～5 m左右。也可按穩(wěn)定性分析的結果及工地填筑試驗確定[2]。

二、軟土地基處理要求

1.軟土地段路基應提前安排施工。路堤完工后應留有沉降期，如設計未規(guī)定，則不應少于6個月，沉降期內(nèi)不應在路堤上進行任何后續(xù)工程。

2.地基固結度應達到設計規(guī)定值。修筑路面結構之前，路基沉降應基本趨于穩(wěn)定。

3.必須適時做好沉降監(jiān)測。軟土段填筑路堤要做好必要的沉降和穩(wěn)定監(jiān)測，并嚴格控制施工填料和加載速度。具體要求如下。①監(jiān)測沉降板應安裝在路中線上，縱向間距宜為200In，對于橋頭引道路堤，應安裝在路中線和兩側(cè)路肩邊緣線上，第一塊沉降板設在距橋臺背10m處，其余宜每50m間隔設置。②路堤填筑過程中，填一層應進行一次監(jiān)測，水平位移量每晝夜不宜超過0.5 cm，沉降量不大于1.5 cm，超過時即應暫停填筑。待沉降及位移量小于規(guī)定值后再繼續(xù)施工。

4.軟土地基處理應符合規(guī)范要求。各種軟土地基處理方法的運用范圍、施工規(guī)定及各種處治方法的質(zhì)量檢驗方法與要求應符合現(xiàn)行公路軟土地基路堤設計與施工相關技術規(guī)范的要求。

5.注意分層接茬處的處理。軟土地基填筑路堤，分層及接茬宜做成錯臺形狀，臺寬不宜少于2m。

三、強夯法在公路軟土地基處理中的應用

（一）強夯橫斷面布置

強夯橫斷面布置應遵循以下幾項原則：

1.夯擊功最大程度作用于軟土地層表面。這就要求夯擊前分層鋪沒在軟土地表上的材料層（直接接受夯擊作用）盡可能薄些；

2.保證排水暢通。既保證由塑料排水板中匯集起來的水分排出，也保證由軟土層表面直接進入滲水層的水分順利排出[3]。

可以有兩種布置方式：1）砂礫層在下，素土層在上（圖1），開始被夯擊擠入軟土層的是砂礫。上層素土作為夯坑的填補材料，是路基底層的一部分，容易充分地得到壓實。軟土中的水分，容易進入砂礫層，容易排出。2）素土層在下，砂礫層在上（圖2）。開始被夯擊擠入軟土層的是素土。軟土層中的水分，一般都要用塑料排水板協(xié)助排出。夯擊面。是砂礫層，素土不會產(chǎn)生液化狀態(tài)。

圖1素土層在上 圖2素土層在下

（二）填充材料

夯擊形成的坑洞，最好用砂礫或宕渣來填補。也可以用含水量小的素土來填補。

（三）夯擊位置平面圖式

梅花形布置為優(yōu)，以求排水路徑短、排水保障大的目的。

（四）排水設計

動靜結合排水固結法的關鍵在于改善地基土的排水條件，為此可設置豎向和水平方向排水體。塑料排水板的布設可按靜荷載作用下的設計方法來進行計算，間距一般取0.8～1.4m，常用1.0～1.2m。對于水平方向排水性能相對較好的粉質(zhì)黏土，間距可適當加寬，如取1.6～1.8m。塑料排

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