強夯加固技術在水利工程軟基處理中的應用

朱肖峰，吳 衡

（浙江天澤水電建設有限公司，浙江衢州324000）

強夯加固技術在水利工程軟基處理中的應用

朱肖峰，吳 衡

（浙江天澤水電建設有限公司，浙江衢州324000）

強夯加固技術憑借自身所需設備簡單、經濟效益良好以及方便操作等多重特點，在全國范圍內乃至世界各國得到了極快地推廣與應用，現已成為工程項目首選的地基處理技術之一。從當前來看，強夯加固技術主要應用在低飽和度細粒土和粗粒土當中，并且能夠取得良好的效果，然而應用在飽和度較高的細粒土，特別是淤泥及淤泥質土的實際效果仍無法確定，很多情況下使用的效果很差。所以，相關工作人員一定要在實際工作中不斷分析、總結，不斷提升強夯加固技術的實際應用效果，使其更加具有經濟意義和科學意義。

強夯加固技術；水利工程；軟基；處理；應用

1 關于軟土的基本概述

淤泥和淤泥質土統稱為軟土，這種土質更多存在河流、沿海以及湖泊等地的附近。一般軟土的色調以灰色為主，天然縫隙在1.0以下，而且他的天然含水量高于液限細粒土。軟土具有透水性差、擾動性大、靈敏度高、固結時間長、固結系數小、抗剪強度低、可壓縮性強、天然縫隙比大、天然含水量高、土層分布復雜、每層物理性質差別大等諸多特點。通常情況下，軟土都是由黏土粉粒構成，一些黏土粉粒的含量能夠高于60%以上，此外，軟土顆粒的直徑都相對較小，并且呈現薄葉樁，表層布滿了負電荷，在軟土顆粒附近依附著大量的偶極化分子。軟土層在沉積之后往往將會形成絮狀的結構，這也是導致其具有較高含水量的一個十分重要的原因。

2 強夯加固技術的基本原理

2.1 動力置換

動力置換具體可以分成樁式置換以及整式置換。利用強大夯擊力在軟基當中填筑碎石，形成碎石樁且提升其穩定程度，這就是樁式置換。而利用強大夯擊力不斷向淤泥當中填筑碎石，形成加固效果較好的碎石墊層，這便是整式置換［1］。

2.2 動力固結

利用沖擊作用，促使沖擊波形成，并且破壞掉土體的結構，在土體當中部分地方便會產生一些縫隙，而且這些縫隙均具有排水能力，這時把縫隙當中的軟土地基空隙內的水分充分流出，最終達到軟土體固結的效果，這便是強夯法當中固結的施工原理。根據大量數據發現，夯擊力的大小將直接對土體的沉降狀況造成影響，其中夯擊力大，土體的沉降量便會隨之增加，兩者之間存在著正比的關系。

2.3 動力密實

所謂的動力密實主要是利用較大的沖擊荷載充分壓實土體間的空隙，從而達到軟體地基強度提升的目的。

3 施工準備工作

3.1 選擇強夯設備

強夯設備一般包括3個部分，即夯錘、起重機、脫鉤裝置。

3.1.1 夯錘

夯錘可以分成方形和圓形2個形狀，底面積通常控制在2 m2～6 m2。選用夯錘時，可以根據起重設備、加固深度以及地基土質來進行。選擇夯錘底面積時，一定要根據地基種類進行。

3.1.2 起重機與脫鉤裝置

一般情況下，起重機會選擇輪胎式或者履帶式的，例如，在地基存在加固需要時，應該選擇大型夯錘，并且要進行穿越起吊三腳架支座、利用兩臺起重機完成夯錘臺吊施工。通過滑輪組把夯錘吊至指定高度，然后通過脫鉤裝置來達到自動脫鉤落錘的目的。當前主要使用的脫鉤裝置分別是利用吊機上副卷揚機鋼絲繩吊起鎖卡焊合件促使夯錘掉落，還有一種就是脫鉤施夯作業，利用高度索方法來完成作業。

3.2 選擇強夯參數

應用強夯技術來處理水利工程軟基時，所使用的錘重通常在8 t～25 t，其落距一般控制在8 m～20 m。在選擇錘重時，一定要嚴格根據相關施工規定來進行，比如地基的加固深度大小等方面。為了能夠更加具體的了解強夯施工過程中錘重與落距之間的關系，可以用圖1進行分析。

圖1 沖量、錘重以及落距間的關系

把夯錘重量設成m，落距用h來表示，而沖量則用F來表示，這樣一來便可以得到在錘重增加以及落距增加過程中，其效果最良好的是增加錘重。

3.3 確定夯擊能

一般情況下，在水利工程強夯施工初期都應該進行試驗段的試驗工作，憑借其獲得準確的檢測結果，并根據所得出的數據，與設計及施工相結合，然而準確確定出最佳的夯擊能。由于黏性土孔隙水壓力消散的十分緩慢，最佳夯擊能可根據孔隙水壓力的疊加值負荷土的壓力范圍來確定。由于砂性土擁有很快的孔隙水壓力增加或者降低速度，最佳夯擊能的確定一定要遵循孔隙水壓力增加量伴隨夯擊數的增加而漸趨恒定的夯擊能來確定。

4 在水利工程軟基處理中應用強夯加固技術

4.1 工程實例

某水利工程擁有城市供水、發電、灌溉等多項用途，屬于綜合性水利樞紐，其主要構成有調節閘、電站和泵站等。在其東西偏向分別設置五孔提升式平面鋼閘門來調整閘的設置，中間設置橡膠壩，一共16節，介質寬為70 m，壩高為3.5 m，而且要把橋頭堡、泵站、引水閘設置在兩岸。該水利工程河床主要為河流沖積物，成份有中砂、亞黏土、細砂等。所以，應該對其實施必要的加固處理。

4.2 強夯技術的施工

4.2.1 場地的平整

首先對強夯施工之后可能產生的平均地面形變情況進行事先的估計，進而確定強夯施工之前地面的高程，接著進行場地的平整，通常情況下使用推土機來開展工作。與此同時，還應該對強夯場地一定范圍之內的地下構筑物和各類地下管線位置及其標高實施全面的勘察，盡量不要在這些構造物上方完成強夯施工，若是不能避免，則需要嚴格根據強夯影響深度的多少，對其將會發生的狀況實施估計，同時還要及時運用行之有效的方法來處理，避免對工程帶來一定的損害。

4.2.2 鋪筑墊層或者減小地下水位

若是地表層構成成分多是細粒砂且地下水位較高，必要時一定要鋪筑0.5～2 m的松散材料在表層處，同時也可以利用人工的方法來減小地下水位，其主要作用就是協助地表形成硬層更加快速，更好地支撐起重機設備，確保施工過程能夠順利實施。

4.2.3 施工作業

此水利工程選擇15 t和10 t的錘重，將其落距控制在10 m，并定為3㎡的夯錘底面積。其設計加固深度應為6 m。先在平整后的場地上標注夯擊點，并準確測量地面高程，起重機達到施工現場，對強夯施工前錘頂的高程進行測量。

［1］楊來生，胡立東，李早星.淺談強夯加固地基的原理及其試驗與檢測［J］.西部探礦工程，2006（10）：75－76.

TV223

B

1007－7596（2015）05－0073－02

2014－10－31

朱肖峰（1976－），男，工程師，浙江衢州人，從事水利水電施工管理工作；吳衡（1985－），男，浙江衢州人，工程師，從事水利水電施工管理工作。