分析了強(qiáng)夯法的加固機(jī)理、適用范圍以及影響加固效果的因素，提出了高速公路施工過(guò)程中，利用強(qiáng)夯法大面積加固高速公路軟土地基的施工方法、質(zhì)量檢驗(yàn)和注意事項(xiàng)。

  1強(qiáng)夯法概述

  強(qiáng)夯法是法國(guó)Menard技術(shù)公司于1969年提出的一種地基加固方法。其主要工作原理是將起重機(jī)械8-30t(最重可達(dá)200t)的夯錘起吊到6--30m(最高可達(dá)40m)高度后，自由落下，給地基土以強(qiáng)大的沖擊能量(一般為500-8000kN.m)的夯擊。經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的實(shí)踐，目前己廣泛應(yīng)用于素填土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土地基的處理。該方法適用于塑性指數(shù)1,-10的土質(zhì)，對(duì)飽和度較高的粘性土、淤泥和淤泥質(zhì)土地基不適用，突出的表現(xiàn)為:表層土易出現(xiàn)橡皮土，土體抗剪強(qiáng)度喪失，不能承載，同時(shí)不能起壓實(shí)作用，需要以高的代價(jià)挖出或處理;深層不能完成主固結(jié)沉降，導(dǎo)致工后沉降很大，有效處理深度不大。目前施工中，適合于軟粘土的強(qiáng)夯新工藝有:改進(jìn)現(xiàn)行強(qiáng)夯工藝，采用先用大能量加固深層土體，再用小能量加固淺層土體，或“先輕后重，逐級(jí)加能，少擊多遍，逐層加固”等新工藝;采用強(qiáng)夯法+人工排水體系十插設(shè)塑料排水帶，加快土體中孔隙水壓力消散(強(qiáng)夯固結(jié));采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料，強(qiáng)行夯入并排開(kāi)軟土，最終形成砂石樁與軟土的復(fù)合地基的強(qiáng)夯置迅速排走，減小起錘時(shí)與土面間形成真空產(chǎn)生的強(qiáng)吸換(動(dòng)力置換、強(qiáng)夯擠淤)等。強(qiáng)夯法的缺點(diǎn)是施工時(shí)噪聲的振動(dòng)較大，因而不宜在人口密集的城市內(nèi)使用，適Rib4&CAA2005牟5翻壓實(shí)機(jī)械與施工技術(shù)疊髓巍豁纂用于高速公路地基的加固處理，可改善高速公路地基處理后整體不同程度的沉陷，局部差異沉降引起橋頭跳車(chē)的問(wèn)題。2強(qiáng)夯法加固地基的施工參數(shù)強(qiáng)夯法加固地基的超重設(shè)備常用履帶式超重機(jī)，其重心低，穩(wěn)定性好，行走方便。強(qiáng)夯法的加固效果與夯錘、落距、夯擊能、夯點(diǎn)間距、擊數(shù)、遍數(shù)、間歇時(shí)間等施工參數(shù)有關(guān)。初步確定強(qiáng)夯參數(shù)后，要進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試夯，并通過(guò)測(cè)試與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，并確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。若不符合使用要求，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，重新試驗(yàn)，直到滿足要求方可正式實(shí)施;在進(jìn)行試夯時(shí)，也可采用不同設(shè)計(jì)參數(shù)的方案進(jìn)行試驗(yàn)比較，擇優(yōu)選用。

  2,1夯錘、落距和夯擊能

  (1)夯錘國(guó)內(nèi)夯錘可取8-25t，多采用以鋼板為外殼內(nèi)灌混凝土的錘，也可澆筑成在混凝土的錘上能臨時(shí)裝配鋼板的組合錘，以方便運(yùn)輸。夯錘底面有圓形和方形2種，圓形定位方便，穩(wěn)定性和重合性好，可克服方形錘由于上下2次夯擊著地不完全重合，而造成夯擊能量損失和著地時(shí)傾斜的缺點(diǎn)，采用較廣。夯錘中宜設(shè)置1-4個(gè)直徑250-300mm上下貫通的氣孔，以利空氣CompactionMachinery&ConstructionTechnology.簇象寨器然壓實(shí)機(jī)械與施工技術(shù)附力和夯錘下落時(shí)的空氣阻力，以保證夯擊能的有效性。錘底面積宜按土的性質(zhì)和錘重確定，同時(shí)應(yīng)控制夯錘的高寬比，以防止產(chǎn)生偏錘現(xiàn)象。錘底靜壓力值可取2540kPa，對(duì)于細(xì)顆粒土錘底靜壓力宜取較小值，對(duì)于粗顆粒土(砂質(zhì)土和碎石類(lèi)土)則選用較大值。

  (2)夯擊能單點(diǎn)夯擊能為錘重x落距。

  最佳夯擊能是地基中的孔隙水壓力等于土自重時(shí)的夯擊能，即無(wú)超孔隙水壓力。超過(guò)最佳夯擊能說(shuō)明土層對(duì)能量的吸收已達(dá)到飽和。采用最佳夯擊能，能保證加固能量的有效利用。

  (3)落距夯錘確定后，根據(jù)需要的單點(diǎn)夯擊能量，就能確定夯錘的落距。國(guó)內(nèi)通常采用的落距為8-25m。對(duì)相同的夯擊能量，常選用大落距的施工方案。夯擊時(shí)重錘高落，則單擊能量大，夯擊擊數(shù)少，夯擊遍數(shù)相應(yīng)減少，能將大部分能量有效地傳到地下深處，增加深層夯實(shí)效果，減少消耗在地表土層塑性變形的能量，加固效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益均較好。

  2.2夯擊點(diǎn)布置及間距(夯距)

  (1)夯擊點(diǎn)布置夯擊點(diǎn)布置視建筑物結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載大小、地基條件等情況而定，一般為三角形或正方形。考慮應(yīng)力擴(kuò)散作用或需消除液化，加固范圍一般應(yīng)大于加固深度，對(duì)邊坡穩(wěn)定應(yīng)超出最危險(xiǎn)滑弧范圍。

  (2)夯擊點(diǎn)間距(夯距)夯距通常為5-1.5m，一般根據(jù)地基土的性質(zhì)和設(shè)計(jì)加固深度及夯擊能量的大小等因素而定。夯距過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)部分地方夯擊效果差。夯距過(guò)小，相鄰夯擊點(diǎn)的加效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向深部傳遞;還可以使土的側(cè)向擠密作用加劇，延長(zhǎng)孔隙水壓力的消散效果。同理，為使深層土得以加固，第一遍夯擊點(diǎn)的間距要大，下一遍夯擊點(diǎn)往往布置在上一遍夯擊點(diǎn)的中間。

  2.3夯擊擊數(shù)和遍數(shù)

  (1)夯擊擊數(shù)夯點(diǎn)的夯擊擊數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量曲線確定，且應(yīng)同時(shí)滿足最后2擊的夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)不大于100mm;夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生大隆起;不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難等條件。各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為4-10擊。

  (2)夯擊遍數(shù)夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和平均夯擊能確定，一般為1-8遍，粗顆粒土，遍數(shù)少，細(xì)顆粒土，遍數(shù)多。國(guó)內(nèi)施工通常用2-3遍，最后進(jìn)行一遍低能量“搭夯”，錘印彼此重疊搭接，確保表層土的均參數(shù)，考核施工設(shè)備的性能，為正式施工提供依據(jù)。試I&RM&CM2005牟5翻勻和較高的密實(shí)度。對(duì)于飽和軟粘土需要采用分遍夯

  擊的方法，以獲得較高的承載力和壓縮模量。

  2.4間歇時(shí)間

  各遍夯擊間的間歇時(shí)間根據(jù)加固土層中孔隙水壓力消散時(shí)間而定。對(duì)砂性土，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯完后的瞬間，消散時(shí)間約2-4min，可連續(xù)夯擊。對(duì)粘性土，由于孔隙水壓力消散較慢，當(dāng)夯擊能逐漸增加時(shí)，孔隙水壓力也相應(yīng)的疊加，一般為1--6周。如對(duì)粘性土地基埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶，加速了孔隙水壓力的消散，可縮短間歇時(shí)間。同時(shí)，如根據(jù)施工流水順序先后作業(yè)，兩邊間可以連續(xù)夯擊。

  2.5墊層鋪設(shè)

  為能支承超重設(shè)備，有利于機(jī)械作業(yè)，同時(shí)既加大地下水位與地表面的距離，又?jǐn)U散“夯擊能”，防止夯擊效率的降低，強(qiáng)夯前要求擬加固的場(chǎng)地必須具有一層稍硬的表層，有時(shí)必須鋪設(shè)墊層。墊層厚度隨場(chǎng)地的土質(zhì)條件、夯錘重量及其形狀等條件而定。墊層厚度一般為0.5-2m，且不能含有粘土。墊層厚度不易過(guò)小，過(guò)小不起作用;也不易過(guò)厚，過(guò)厚時(shí)在錘底形成大的墊，擴(kuò)散動(dòng)應(yīng)力，減少機(jī)械對(duì)下部軟弱土的加固作用。對(duì)場(chǎng)地地下水位在2m深度以下的砂礫石土層，可直接施行強(qiáng)夯，無(wú)需鋪設(shè)墊層;對(duì)地下水位較高的飽和性粘土與易液化流動(dòng)的飽和砂土，都需要鋪設(shè)砂、砂礫或碎石墊層(不能含有粘土)，以形成覆蓋壓力，減少坑側(cè)土隆起，避免土體發(fā)生流動(dòng)，使坑側(cè)土得到加固。

  3施工方法

  3.1施工步驟

  清理并平整場(chǎng)地;鋪設(shè)墊層;標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程;超重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置;測(cè)量夯前錘頂標(biāo)高;將錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下降后放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程;若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平;按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊;完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊;用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程;在規(guī)定的間隔時(shí)間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。如果夯坑內(nèi)或場(chǎng)地內(nèi)有積水應(yīng)及時(shí)排除。當(dāng)強(qiáng)夯施工時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)臨時(shí)建筑物或設(shè)備產(chǎn)生有害影響時(shí)，應(yīng)采取防振或隔離措施。

  3.2施工控制要點(diǎn)

  (1)在正式施工前作強(qiáng)夯試驗(yàn)，以校正各設(shè)計(jì)施工

  壓實(shí)機(jī)械與施工技術(shù)暑}}sars}z}n}rCompactionMachinery&ConstructionTechnology飛魚(yú)‘坦尸圈吸蜘母四翻映幽f-

  5工程實(shí)例

  5.1工程概況

  夯應(yīng)有單點(diǎn)及小片試區(qū)，必要時(shí)應(yīng)有不同夯擊能的對(duì)比，以提供合理的選擇。鄭州至洛陽(yáng)高速公路是連接國(guó)道主干在河南境(2)在了解研究強(qiáng)夯設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，提出意見(jiàn)，使方案更趨完善、合理。內(nèi)的一段，全長(zhǎng)122kmo沿線跨越高山深谷，地質(zhì)情況復(fù)雜。根據(jù)勘測(cè)報(bào)告，鄭洛路第十標(biāo)段其地層自上而下(3)上場(chǎng)的施工機(jī)具:吊車(chē)、夯錘、自動(dòng)脫鉤裝置及分別為:輔助施工的推土機(jī)、碾壓機(jī)。

  (4)夯實(shí)過(guò)程的記錄和數(shù)據(jù)包括:每個(gè)夯擊點(diǎn)的每(1)軟塑一流塑狀耕植土及第四系沖積、淤積低液

  限粘土及淤泥質(zhì)土，軟塑一流塑狀層厚2-4m，承載力擊夯沉量、夯坑深度、開(kāi)口大小、夯坑體積和填料量場(chǎng)

  地隆起、下沉記錄;每遍夯后場(chǎng)地的夯沉量及填寫(xiě)料量基本值為80-100kPao

  (2)第四系沖積及坡殘積土，未揭穿，承載力基本記錄;附近建筑物的變形量監(jiān)測(cè);滿夯前根據(jù)設(shè)計(jì)基底

  標(biāo)高，考慮夯沉預(yù)留量并整平場(chǎng)地，使?jié)M夯后接近設(shè)計(jì)

  標(biāo)高。

  值為150-160kPa。依據(jù)該地區(qū)軟弱層厚、粘土土質(zhì)的

  特點(diǎn)，根據(jù)目前中國(guó)許多高速公路地基處理后都有不

  (5)對(duì)每個(gè)夯點(diǎn)的最后一遍夯擊及滿夯，應(yīng)控制最同程度的沉陷，橋頭跳車(chē)普遍存在的現(xiàn)象，結(jié)合本區(qū)段

  在大量的開(kāi)挖石方和砂礫的條件，對(duì)軟弱層厚度大于3后2擊的貫入度符合設(shè)計(jì)或試驗(yàn)要求值。

  (6)在飽和軟弱土地基上施工，應(yīng)有一定厚度的砂m、小于6m的路段，設(shè)計(jì)時(shí)提出在基底滿鋪片石、按正

  方形布點(diǎn)，用15--18t的重錘強(qiáng)夯入軟弱層3-5m置換

  的處理方案。

  礫石、礦渣等粗粒料墊層，以保護(hù)吊車(chē)的穩(wěn)定。

  (7)注意吊車(chē)、夯錘附近人員的安全，為防止飛石

  5.2施工情況

  本標(biāo)段強(qiáng)夯施工的參數(shù)為:

  傷人，吊車(chē)駕駛室應(yīng)加防護(hù)網(wǎng)，起錘后，人員應(yīng)在10m

  以外并戴安全帽，嚴(yán)禁在吊臂前站立。

  (1)錘徑1.5m;(8)強(qiáng)夯過(guò)的場(chǎng)地需要作加固效果的評(píng)價(jià)，強(qiáng)夯檢

  驗(yàn)在場(chǎng)地施工完成并經(jīng)過(guò)時(shí)效后進(jìn)行。(2)錘重180kN;

  (3)夯錘提升高度6.7m，夯錘落距1119m;4質(zhì)量檢驗(yàn)

  (4)夯擊能1200kN-m;4.1質(zhì)量檢驗(yàn)

  強(qiáng)夯施工結(jié)束后間隔一定時(shí)間方能對(duì)地基加固質(zhì)(5)夯點(diǎn)布置，按等邊三角形基底滿堂布置，夯點(diǎn)

  間距3.5m;量進(jìn)行檢驗(yàn)。在夯坑內(nèi)、夯坑外和夯擊區(qū)邊緣，根據(jù)場(chǎng)

  地復(fù)雜程度和建筑物的重要性，確定檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量。檢驗(yàn)

  深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)處理的深度。

  (6)填料為開(kāi)山塊石，最大粒徑不小于60cm，無(wú)側(cè)

  限抗壓強(qiáng)度不小于15MPa;

  (7)基底滿鋪砂礫層及土工格柵。

  以最后3擊的分擊夯沉量之和不大于20cm，且其中

  質(zhì)量檢驗(yàn)方法:室內(nèi)試驗(yàn)(檢測(cè)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、壓

  縮模量或壓縮系數(shù)、孔隙比、重度、含水量等);十字板

  每一分擊夯沉量均不大于10cm為終止夯成孔標(biāo)準(zhǔn)控制試驗(yàn);動(dòng)力觸探試驗(yàn)(包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn));靜力觸探試

  驗(yàn);旁壓儀試驗(yàn);載荷試驗(yàn);波速試驗(yàn)等。擊數(shù)重。每遍間不考慮間歇時(shí)間。夯擊數(shù)為:從基底往下

  0-2m以內(nèi)8-10擊，2-4m為6-8擊，4m以下為4-6擊。4.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

  現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試工作是強(qiáng)夯施工中的一個(gè)重要組成部5.3質(zhì)量檢測(cè)

  根據(jù)武漢力學(xué)巖土工程檢測(cè)中心對(duì)該段強(qiáng)夯塊石分。測(cè)試工作包括地面及深層變形(地面沉降觀測(cè)、深

  層沉降觀測(cè)和水平位移觀測(cè))、孔隙水壓力、側(cè)向擠壓嫩復(fù)合地基的靜荷載試驗(yàn)和瑞波利測(cè)試，檢測(cè)數(shù)據(jù)為:

  塊石墩單墩承載力達(dá)到400-417kPa之間;單墩復(fù)合地

  基承載力達(dá)到236-265kPa之間，均值為245kPa;對(duì)應(yīng)

  力、振動(dòng)加速度幾個(gè)內(nèi)容。在大面積施工之前應(yīng)選擇面

  積不小于400m2的場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，

  以確定夯距、夯擊影響范圍、間歇時(shí)間以及飽和夯擊能的瑞波利波速在120-160m/s之間，平均值為140m/s,

  強(qiáng)夯置換法處理軟弱地基效果顯著，完全符合設(shè)

  計(jì)要求，可作為施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

  等參數(shù)，了解壓力增量沿深度的分布規(guī)律以及施工時(shí)

  的振動(dòng)對(duì)現(xiàn)有建筑物的影響等，檢驗(yàn)、檢查強(qiáng)夯施工過(guò)

  收稿日期:2004-12-20程中的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)

  應(yīng)補(bǔ)夯或采取其他有效措施.