浅谈强夯法在宿新高速中的运用

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[摘要]强夯法在国际上称为动力固结法或者动力压实法，强夯法以其设备简单、原理直观、适用范围广、加固效果好、施工成本较小，在高速公路的软基处理中得到广泛的运用。强夯法采用低能多夯方式能有效处理表层液化土，同时尽量不扰动深层的软弱土，对处理一般可液化土层与软弱土层交互存在的路段有显著效果。

[关键词]强夯；低能多夯；宿新高速；液化土层；软弱土层；交互存在

1.概述

强夯法在国际上称为动力固结法或者动力压实法，强夯法以其设备简单、原理直观、适用范围广、加固效果好、施工成本较小在高速公路的软基处理中得到广泛的运用。强夯消除液化的有效加固深度，除与单击能有关外，还受地基情况（如液化层厚度、埋深、土层的组成、土性、地下水位深度）和强夯参数（如锤型、夯点问距、夯击次数、夯击遍数、间歇时间等）因素影响。根据我国目前锤重和机械条件，处理深度一般在10m之内其效果较好，强夯法设计目前处在半理论半经验状态。

江苏省宿新高速公路线路平行且靠近郯庐断裂带，根据地质勘探报告，区域内地震基本烈度为Ⅷ度。本路段可液化土主要分布于废黄河冲积平原地貌单元，一般可液化土层与软弱土层交互存在，上层为可液化土，液化等级中等～严重，埋深0～2.5m，层厚1.5～5m，下层为软弱土，平均埋深3.9m，层厚4.2m，平均含水量43.9％，天然孔隙比1.121，存在着可液化土层与软弱土层交互存在的地质情况，根据地质的情况为有效处理液化土，同时尽量不扰动深层的软弱土，在设计强夯方案时采用了低能多夯的设计指导思想，以减小对软土的扰动，避免破坏软土层的结构。

2.强夯运用

宿新高速公路强夯设计方案中对强夯的施工给出了以下建议参数，同时要求工现场选择有代表性的路段进行试夯，以指导大面积施工。确定和验证最佳夯击能、间歇时间、夯间距等参数。

为达到设计目的，并得到有效施工控制参数，试验段选择在桩号K4+650-K4+765.2强夯处理段落上，其地质情况如下：22层粉土：层顶埋深0m，层厚4.9m。承载力=100kPa，液化等级严重。32层淤泥质粘土，饱和，流塑，软土层厚4.2m，埋深4.9m，最小重度17.5kN／m3，快剪粘聚力18kPa，内摩擦角4.1°，承载力=70kPa，最大孔隙比1.391，最大含水量52.7％。其地质情况与其它强夯处理段落基本一致。

试夯段选取两个孔位埋设孔隙水压力计用以监测强夯效果，孔隙水压力计设置在主、副夯的空隙地带（平面布置如下图）；参照地质纵断面图，每个孔位原地面以下2.0m处、3.5m处、5m处埋设3个孔隙水压力计。

具体的施工如下：设备为上海建筑机械厂生产的W1001型强夯机，选用的夯锤直径为2.23m，锤重为10.2t，落距设定为10m。（1）主夯施工：夯机就位后，先测量夯锤顶固定点的标高，将夯锤按设计夯击能起吊至10m的高度，脱钩下落，立即测量夯击后夯锤顶标高，并记录。经夯击，在第6击时，满足了最后2～3击的平均夯沉量在5～10cm的设计要求。主夯施工时，均测量每一击后孔压计的变化值，夯击完主夯后均定时观测孔隙水压力消散值。（2）副夯施工：主夯结束后，用碎石填平夯坑，放出副夯点位。同时定时现场观测孔隙水压力消散的过程，经检测，12小时后孔隙水压力消散均能达到80％以上。因此，主夯后静置12小时即可进行副夯。夯沉量观测与孔隙水压力检测方法同主夯一样。副夯的夯沉量在第6击时同主夯一样满足了最后2～3击的平均夯沉量在5～10cm的设计要求。（3）满夯施工：副夯结束后，用碎石填平夯坑，并平整，放出满夯点位。经检测，副夯12小时后孔隙水压力消散均能达到80％以上。因此，副夯后静置12小时即可进行满夯。满夯处理按彼此搭接1／4（锤底面积）进行夯击，夯后测量标高，因满夯时对孔压计电路造成破坏，因而不再进行孔隙水压力值检测。（4）满夯后暂采用设计建议值，静置7～14d后进行效果检测。

3.检测结果

通过孔隙水压力的检测表明，主夯时孔隙水压力消散>80％的时间基本为1天，完全消失为20～72小时；通过对超孔隙水压力的消散情况看，夯击对2m深处的土体的影响明显，对3.5m处的孔隙水压力有较明显的影响，深度5m左右孔隙水压力值也有明显变化。副夯时孔隙水压力消散>80％的时间均为1天以内，完全消失为2.5～15小时；通过对超孔隙水压力的监测情况看，夯击对2m深处的土体的影响最明显，对3.5m处的孔隙水压力有较明显的影响，深度5m左右孔隙水压力值也有明显变化。从整个图上看出超孔隙水压力在1d～1.5d基本都可以消散完成。而对土体强度的影响，对埋深2m左右的土体影响较大，对埋深3.5m左右的土体也有较大的影响，对埋深5m左右的土体影响较小。

土层夯前与夯后的标贯击数经过检测，22粉土层达到12击以上处理效果明显，32层淤泥质粘土基本无变化，满足设计要求。

4.数据结论

通过强夯试验段施工及经检测的结果，强夯施工确定了以下参数：

（1）在不扰动32层淤泥质粘土的基础上，主、副夯夯击能仍采用1000KN.m，满夯夯击能为700KN.m；

（2）碎石垫层厚度采用40cm：

（3）夯击次数主、副夯均采用6击或7击；

（4）夯点间距采用主、副夯4.5m，满夯1.42m；夯点按正方形布置；

（5）主夯与副夯，副夯与满夯的间歇时间采用静置12小时；

（6）强夯段四周排水沟改为碎石盲沟，以更利于土体排水固结。

5.总结

通过实践证明，采用低能多夯的强夯法处理可液化土层与软弱土层交互存在土层能够取得比较好的效果，同时施工工艺成熟，成本较低，对江苏北部（如徐州、宿迁等）地区特殊路基处理有着重要的借鉴作用。