郭利宏

摘要：強夯地基原理是用起重機械將大噸位夯錘起從高處自由落下，給地基土以強大的沖擊能量的夯擊，使土土層空隙壓縮，土料固結，從而提高地基承載力。工藝與重錘夯實地基類同，但錘重與落距要遠大于重錘夯實地基。經(jīng)過多年實踐更新，強夯法施工已廣泛運用到高速公路鐵路，機場、核電站、大工業(yè)區(qū)、港口填海等基礎加固工程。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等基。如土中含水率較高，強夯法應考慮超孔隙水壓力的影響，試驗分析其試驗性。通常情況下較高含水率土層瞬時加壓時，土骨架的體積和有效應力都存在著一個從起始狀態(tài)到新狀態(tài)過渡的過程。而粘性土的滲透系數(shù)很小，無法在短期內實現(xiàn)將土層中的水擠出，這樣就會出現(xiàn)一個超孔隙水壓力場。這種超孔隙水壓力將使土層液化，這恰是導致許多工程失事的原因。固結在強夯作業(yè)前，通過試驗合理設計強夯施工的夯擊能、夯擊次數(shù)以及間隔時間，避免出現(xiàn)強夯效果差，以及影響施工工期的情況。

關鍵詞：強夯;含水率;設計

1、項目工程概況

山西某氧化鋁項目位于山西省臨汾市汾西縣永安鎮(zhèn)郝家溝村，緊鄰S224省道。場地地形地貌屬于典型的黃土塬、峁地貌，沖溝發(fā)育，由黃土脊、峁和（東西向、北東-南西向）大型沖溝相間組成。場地地形高差較大，地面標高1059.036m～1196.418m之間。

擬建項目占地面積為21000平方米，場地場平方案為高挖低填，分層夯實碾壓。由于場地地形起伏較大，局部回填厚度較大，考慮到工程后期場地將出現(xiàn)地基沉降，故按照設計單位要求，在土方回填時對回填土進行分層強夯處理，加大回填土密實度，降低后期沉降風險。

根據(jù)現(xiàn)場情況，回填土性狀為粉土，黃褐色，中密～密實，稍濕～濕，含云母、氧化物，鈣質結核，土質較均勻，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度韌性低，局部夾薄層粉質黏土，含水率平均約20%。

考慮到回填土源含水率較高，強夯作業(yè)時如強夯設計參數(shù)不合理，土層中將出現(xiàn)超孔隙水壓力現(xiàn)象，以上問題將影響強夯效果，同時影響施工工期。鑒于以上問題，本項目設置了試夯區(qū)域，試夯區(qū)域面積6250m2（25x25），通過試驗確定強夯施工參數(shù)。

/2、試夯設計方案

試夯參數(shù)設計如下：

（1）夯擊能級：點夯8000kN·m，復夯4000kN·m，滿夯能級2000 kN·m。

（2）布點方式：5m間距正三角形布點。

（3）夯擊遍數(shù)：3遍，第一遍點夯;第二遍在已有夯點處復夯;第三遍滿夯，錘印搭接1/4d。

（4）夯擊數(shù)：點夯15擊且滿足最后兩擊平均夯沉量不大于150mm;復夯擊數(shù)滿足最后兩擊平均夯沉量不大于100mm;滿夯4擊。

（5）遍夯時間間隔：暫定3天，根據(jù)孔隙水壓力監(jiān)測情況確定。

3、孔隙水壓力器安裝

本次試驗儀器采用振弦式孔隙水壓力傳感器，安裝時，每孔布置3個傳感器，分別測定地表在下3.0m、4.5m和6.0m處孔隙水壓力隨強夯過程的變化情況。鉆孔完成后埋設傳感器步驟如下：

（1）將以事先綁扎繩索或鐵絲的需第一個下放的傳感器，下放入孔內，繩索長度應與傳感器設計埋設深度一致;

（2）到底后，立即分別回填透水材料和封堵材料至設計深度;

（3）將第二個傳感器同樣下放后，回填透水材料和封堵材料，完成全部傳感器埋設工作。其中，傳感器周圍回填透水材料，宜選用干凈的中粗砂、礫砂或粒徑小于10mm的碎石塊，透水填料層高度宜為0.6m～1.0m;上下兩個孔隙水壓力計之間應有高度不小于1m的隔水填料分隔，應緩慢、均衡投入，確保隔水效果。

孔隙水壓力監(jiān)測點安裝埋設其他注意事項：

（1）監(jiān)測孔口0.5m-1.0m范圍內應用隔水填料填實封嚴，防止地表水滲入;

（2）監(jiān)測孔口部應設置有效的防護裝置，并設立明顯的標志，孔隙水壓力計導線應有防潮、防水措施，并可靠標上編號;

（3）對導線接頭質量及密封性應給予充分注意，以防接頭處滲水造成傳感器失效;

（4）傳感器在埋設前，需在水中浸泡12h以上，下放前不能暴露在空氣中以免影響監(jiān)測精度。

（5）不同土層分界面必須用粘土（球）有效隔離，以防不同土層間產(chǎn)生水力聯(lián)系。

（6）至少每12小時采集一次數(shù)據(jù)。

4、試夯檢測試驗過程

孔隙水壓力測試同步于強夯作業(yè)，強夯設備就位后，安裝好孔隙水壓力測試器，強夯開始前，測定孔隙水壓力初始數(shù)值后，開始夯擊。每夯擊1次，立即測量壓力器數(shù)值，做好記錄。依次循環(huán)，直到強夯擊數(shù)全部完成。

5、檢測數(shù)據(jù)分析

對孔隙水壓力測試數(shù)據(jù)進行分析整理，作“孔隙水壓力值（kPa）—夯擊數(shù)”關系曲線圖，夯擊過程中孔隙水壓力隨夯擊錘數(shù)變化情況如下圖所示：

如上圖所示，孔隙水壓力隨著強夯擊數(shù)的增加出現(xiàn)升高變化，4.5m和6.0m處變化形態(tài)較明顯，3.0m處基本處于平衡狀態(tài)或略有少量變化。根據(jù)圖形，較深位置孔隙水消散較慢，孔隙水壓力逐步積累，較初始數(shù)據(jù)提高約6～10kPa左右后趨于穩(wěn)定。

綜合三組強夯全過程孔隙水壓力變化情況，作“孔隙水壓力值（kPa）—時間”曲線圖。根據(jù)上圖，強夯作業(yè)開始時，孔隙水壓力出現(xiàn)快速上升，到達一定強度后基本趨于穩(wěn)定。該區(qū)域內強夯分3次進行，全過程中孔隙水壓力出現(xiàn)3次階段峰值，變化趨勢明顯。強夯中止后孔隙水壓力隨即開始消散，6～8小時內孔隙水壓力可恢復90%。

根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)，對于該場地土層性狀，土層中孔隙水壓力隨強夯擊數(shù)增加而逐步積累，較初始孔隙水壓力數(shù)據(jù)提高約6～10kPa左右后趨于穩(wěn)定。根據(jù)圖形，以及最后兩擊平均夯沉量，強夯次數(shù)可設定為10～12擊較為合理。

對于三遍強夯作業(yè)間的間隔時間，根據(jù)以上圖形，第一次強夯后消散8小時，孔隙水壓力可基本恢復到初始狀態(tài);第二次強夯后消散6小時，孔隙水壓力可基本恢復到初始狀態(tài)。由此判定該場地強夯作業(yè)間隔時間為6～8小時后可忽略超孔隙水壓力影響。根據(jù)工程實際施工情況，正常施工作業(yè)情況下，兩次強夯過程的間隔時間約為2天，完全可以滿足以上時間間隔要求。

6、總結

強夯法在處理大面積欠固結土層時具有工期短、費用低、處理效果較好的優(yōu)點，強夯工程開始前，應進行試夯工作，通過試驗分析制定合理的設計參數(shù)，尤其是在土層含水率較高時，應充分試驗分析土層性狀，如孔隙率、滲透系數(shù)等，通過試驗得出強夯過程對孔隙水壓力的影響，以及超孔隙水壓力的消散特征，科學合理的設定夯擊次數(shù)與間隔時間，確保地基處理效果。

參考文獻：

[1]房有濤， 閆嘉慶. 土的含水量對強夯法處理濕陷性黃土地基的影響[J]. 建材技術與應用， 2011（5）：2.