強(qiáng)夯法處理軟土路基施工工藝分析

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摘要：軟土路基施工過程中存在多種潛在危險(xiǎn)，軟弱土體力學(xué)性質(zhì)各向異性顯著，軟土路基中軟弱土層分布復(fù)雜，對(duì)路基施工及使用期間穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過對(duì)強(qiáng)夯法施工原理分析，研究強(qiáng)夯法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，并由具體的強(qiáng)夯法施工工程對(duì)強(qiáng)夯法施工工藝進(jìn)行研究，對(duì)施工場(chǎng)地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)強(qiáng)夯法對(duì)軟土路基處理的效果。強(qiáng)夯法能夠提高路基承載力，增強(qiáng)土體抗液化的能力，能提升路基土層的均勻度，避免出現(xiàn)不均勻沉降。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法；軟土地基；沉降；施工工藝

軟土路基中因分布有復(fù)雜軟弱土體，需要對(duì)路基深層土體進(jìn)行加固，但軟土路基加固方式是路基處理的難點(diǎn)。強(qiáng)夯法路基處理技術(shù)和提高路基承載力，尤其是對(duì)軟土路基，增強(qiáng)土體抗液化的能力，強(qiáng)夯法能夠有效地對(duì)路基不同土層的均勻度進(jìn)行提升，避免路基服務(wù)期間不均勻沉降的產(chǎn)生。對(duì)于強(qiáng)夯法的應(yīng)用及施工工藝的研究，文獻(xiàn)3采用物理力學(xué)模型試驗(yàn)分析強(qiáng)夯法加固煤矸石地基的效果，分析不同夯擊能和夯擊次數(shù)作用下不同深度煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的分布特征及其衰減規(guī)律；文獻(xiàn)4對(duì)強(qiáng)夯法的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)強(qiáng)夯法的適用性及處理效果，對(duì)強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基中的應(yīng)用進(jìn)行研究；文獻(xiàn)5通過具體施工場(chǎng)地分別采用強(qiáng)夯法與沖擊碾壓法對(duì)地基處理的效果進(jìn)行研究，并對(duì)比分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性；文獻(xiàn)6分析強(qiáng)夯法進(jìn)行軟弱土層路基加固過程中的原理及影響因素，并對(duì)其強(qiáng)夯法具體應(yīng)用進(jìn)行介紹分析。首先，通過對(duì)強(qiáng)夯法施工原理及施工過程中的影響因素進(jìn)行分析，研究強(qiáng)夯法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，根據(jù)對(duì)四川某軟弱土層路基的強(qiáng)夯法施工過程，對(duì)強(qiáng)夯法施工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工，并對(duì)施工場(chǎng)地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，分析強(qiáng)夯法在軟土地基加固處理的效果。

一、強(qiáng)夯法原理及優(yōu)缺點(diǎn)

1.強(qiáng)夯法原理。強(qiáng)夯法對(duì)軟土加固處理具有良好的效果，強(qiáng)夯法的原理主要有：第一，動(dòng)力置換原理：通過強(qiáng)夯把碎石、礫石等填充物壓入軟弱土層，兩種混合后能夠有效地提升軟弱土層的摩擦特性，從而提高土體的承載能力，包括樁式置換與整體置換等。第二，動(dòng)力固結(jié)原理：動(dòng)力固結(jié)原理主要針對(duì)含有大量裂隙水或孔隙水的飽和土體，與土力學(xué)中的固結(jié)原理類似，但采用的是動(dòng)力方式，在沖擊能量的影響下，土體骨架或顆粒之間的粘合力破壞，導(dǎo)致部分土體液化，排水通道貫通，土體含水量減小，土體更易于固結(jié)。第三，動(dòng)力密實(shí)原理：由于土體顆粒之間存在大量裂隙、孔隙，通過強(qiáng)夯法產(chǎn)生的巨大壓力使得土體顆粒存在的孔隙及裂隙逐漸壓密，軟土層更加密實(shí)，能夠有效地增強(qiáng)路基的承載能力。2.強(qiáng)夯法優(yōu)缺點(diǎn)。強(qiáng)夯法能夠提高路基承載力，增強(qiáng)土體抗液化的能力，能提升路基土層的均勻度，避免出現(xiàn)不均勻沉降，但其本身也存在優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。

二、強(qiáng)夯法施工工藝及監(jiān)測(cè)結(jié)果

1.強(qiáng)夯法施工工藝。建設(shè)場(chǎng)地為四川某工業(yè)園區(qū)，園區(qū)道路建設(shè)要滿足大型車輛的運(yùn)輸要求，但園區(qū)道路的持力層主要土質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，為軟土路基，土層平均厚度為14～20m，通過對(duì)強(qiáng)夯法施工原理及優(yōu)缺點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)強(qiáng)夯法具體施工工藝方案。第一，監(jiān)測(cè)布置方案：一是針對(duì)強(qiáng)夯過后，周圍地表的沉降量變化規(guī)律，在周圍土體中埋設(shè)兩塊地表沉降板，分別放置于建設(shè)區(qū)及周邊去；二是靜荷載試驗(yàn)，在具有一定面積的承壓板上向地基土逐漸施加荷載，觀測(cè)地基土的承受壓力和變形的原位試驗(yàn)；三是孔隙水壓力測(cè)試，在強(qiáng)夯區(qū)域設(shè)置2孔孔隙水壓力測(cè)孔，孔隙水壓力計(jì)分別埋設(shè)于4m、7m、12m以及15m。第二，施工工藝：要對(duì)施工場(chǎng)所進(jìn)行平整，清理施工場(chǎng)地雜物，并要開挖網(wǎng)購(gòu)，設(shè)立集水井；測(cè)量場(chǎng)地原始高程，放線標(biāo)記處初始夯點(diǎn)；測(cè)量夯擊前后的地表高程，利用起重機(jī)起吊夯錘至預(yù)定高度，夯錘自由下落后檢查坑底平整度，及時(shí)調(diào)整夯錘位置，按照設(shè)計(jì)夯擊次數(shù)，重復(fù)上述步驟；按照強(qiáng)夯法夯擊標(biāo)準(zhǔn)檢查完成的夯點(diǎn)，然后按照順序完成全部設(shè)計(jì)夯點(diǎn)的夯擊，最后用推土機(jī)填平。采用的夯擊設(shè)備參數(shù)主要為夯錘質(zhì)量為10t，夯錘直徑為3.0m，夯點(diǎn)布置方式設(shè)計(jì)為梅花型，各個(gè)夯點(diǎn)之間距離為3.0m/5.0m，起重機(jī)提升夯錘的高度，包括4個(gè)級(jí)別分別為4m、6m、8m、10m。2.強(qiáng)夯法監(jiān)測(cè)結(jié)果。夯擊時(shí)，地表沉降出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，初次夯擊由于土層變得更加密實(shí)，沉降量逐漸增大，后期三四遍夯擊時(shí)，部分隆起但沉降量變化不大，第五六遍夯擊時(shí)，地表有較大隆起，但沉降量幾乎不發(fā)生變化。對(duì)于孔隙水壓力的變化，從圖1可以看出，孔隙水壓力由淺部到深部增加幅度逐漸減小。線分析，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)均未出現(xiàn)明顯的比例極限，根據(jù)土力學(xué)地基承載力的計(jì)算原理，應(yīng)取s/b=0.01（b為壓板寬度）所對(duì)應(yīng)的荷載確定承載力，與最大試驗(yàn)荷載值的一半比較，選取值比較小的作為承載力特征值。試驗(yàn)最大承載力300KPa，地表沉降量為16.47mm，承載力特征值為224KPa，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，確定承載力特征值為150KPa。

三、結(jié)語

第一，針對(duì)軟土路基中地基處理難度較大的問題，對(duì)強(qiáng)夯法施工的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)強(qiáng)夯法在軟土地基處理中的有效性進(jìn)行具體施工工程應(yīng)用。通過對(duì)強(qiáng)夯后的施工場(chǎng)地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以評(píng)價(jià)強(qiáng)夯法對(duì)軟土地基加固處理的效果。第二，采用強(qiáng)夯法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，能夠有效提升軟土復(fù)合地基的基礎(chǔ)承載力，降低軟土路基的沉降量加固深層基礎(chǔ)土體。因此，強(qiáng)夯法能夠有效地對(duì)如圖路基進(jìn)行處理，針對(duì)不同的施工路基工程特點(diǎn)，進(jìn)一步提升強(qiáng)夯法的適用性。

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作者:李艷濤 單位:中鐵十八局集團(tuán)有限公司