强夯法在可液化地基处理中的应用

随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路的工程质量日益受到人们的关注。由于高速公路路基填筑普遍较高，地基须承担着车辆荷载和比一般公路大得多的填土荷载的双重压力，所以高速公路地基的强度和稳定性不能不引起公路技术人员的高度重视。特别是对可液化地基采取措施进行处理，来降低可液化程度，提高路基的整体稳定性尤为必要。目前处理可液化地基的方法主要有强夯振冲碎石桩、砂桩等，且主要在工业和民用建筑方面应用较多。
    　焦郑高速公路结合本工程地质情况，对一些可液化地基采用强夯法进行处理，效果明显，达到了预期目的，为强夯法处理高速公路可液化地基积累了经验。
　　一、地质概况
　　焦作至郑州高速公路是河南省规划的“米”字形干线公路主骨架的重要组成部分。
项目所在地主要处于黄河、沁河冲击平原内，地貌单元少，形态简单，地形特征为西北高东南低，沿线地下水丰富，最高地下水位埋深0.5m。经地质勘探，从地层土体、地下水及不良地质和隐伏活动性断裂分布等几个方面综合分析，把全线分成四段三种不同地质条件段落。根据《河南省地震分区图》的划分，本工程处于地震基本烈度7°区，在7°基本烈度下，它们将发生大范围的液化现象。在地震的诱导下，会发生喷砂、冒水现象，导致路基的塌陷和滑坡，严重影响路基的稳定性。为此，根据《公路工程抗震设计规范》中对重点工程的抗震要求，对该路段除对受地形影响地段而采取碎石桩处理外，其它路段均采取较为经济、实用的强夯法进行处理。
　　二、强夯试验
　　强夯试验的目的是通过小区试验，对试夯效果进行综合分析比较，选择适合该工程地质条件的强夯施工参数。焦郑高速公路工程设计要求强夯处理深度6～8m，处理深度内地基具有抵抗8度地震液化的能力，处理后的液化指数不大于5。为此，并结合沿线地质变化复杂的特点，我们设置了7共七个试验区，如表1。
　　1、单点夯能根据梅那强夯公式并结合设计处理深度、施工机械及特殊因素，单击夯能采用1500KN•m、2000 KN•m、2190 KN•m和2560 KN•m四种，满夯采用750KN•m和1050 KN•m。
　　2、夯点布置夯点布置采用正方形、梅花形和正三角形三种形式。夯点间距从3.53m到 4.5m不等。各夯区外侧边缘以夯锤外缘和夯区外缘平齐为准，夯区外侧夯点间距可作小范围调整。满夯时相邻夯点彼此搭接1/4。
　　3、单点夯击数及夯击遍数根据单点最后三击夯坑下沉量处在5～10cm范围内的方法拟定单点夯击数8 击和9击。夯击遍数选择2遍主夯，最后一遍满夯。
　　4、施工试验试验设备主要采用20T或32T电动履带起重机，并配有卷扬和龙门支架，夯锤为15T重的铸铁锤，锤底直径2.5m，脱锤器为拉索牵引脱锤式。施工时从路基两侧边缘向路中心夯击，考虑到便于施工，采用隔行夯击，强夯施工流程如下： 平整场地→各夯区埋置孔隙水压力观察计、检测原地基液化指数、测量地面标高→铺筑碎石垫层→第一遍夯点布置→测量场地标高→机械就位→测夯锤高→测每次夯击下沉量（完成一个夯点夯击）→完成第一遍各夯点夯击→整平场地→测场地标高→重复第二遍夯击→满夯→平整场地→测量地面标高和场地液化指数→结束 {Ky:PAGE}
　　三、试区检测
　　检验目的：一是按试夯设计参数施工后试区地基液化的消除情况；二是提出下一步正式强夯施工参数的调整意见；三是通过对孔隙水压力的观测，确定强夯遍与遍的间隔时间。
　　检测方法：夯前对试区天然地基进行检测以复核原勘资料；试夯中及夯后观测不同深度孔隙水压力的变化情况，测量每最后三击的平均沉降量；最后采用标贯法和瑞利波法相结合来分析地基处理结果，并取标贯器下15cm深的土样进行土工分析。
　　四、结果分析评价
　　经强夯处理后，试区内地基液化指数明显降低，尤以试区3～6效果最佳，液化指数达到不大于5的设计目标，表明强夯处理效果较好。
最佳夯能选择：经过试夯，根据设计深度利用梅那公式计算的单击夯能是合理的，但必须结合最后三击的平均下沉量和地质条件进行综合选定。本工程选择单点夯能2560KN•M，每点击数为8次，满夯选择1000 KN•M。
　　布点：通过试验数据可以发现，均匀的布点将产生最理想的夯击效果，虽然5 区平均夯能小于6区，但其均匀合理的正三角形的布点方式使其处理效果更佳，其它试区的布点因不均匀性而降低了处理效果，故点位布置以正三角形为最佳选择，点位间距应选择3.5～4.5米。
　　垫层：垫层是为了便于施工而设定的，其种类和厚度的选择要根据土质、土基含水量等因素选定，其种类可以选择碎石、砂砾、矿渣、粉煤灰等。本工程选择0.8m厚的碎石作为垫层。
　　时间间隔；对于含粘性土很少或纯砂性土地基，由于其孔隙水压力消失很快，因此各遍夯击之间的时间间隔可以不计，从试区6可以得到验证。对于粘性土或其含量较多的地基，则必须有时间间隔。
检测时间的选定：通过对5区分别进行的9天(Ile＝8.1)、15天(Ile＝3.3) 和19天(Ile＝4.0)液化指数检测，经过强夯后的地基土结构在15天后逐渐趋于稳定，因此满夯后的最低检测时间间隔应不小于15天。{Ky:PAGE} 
　　五、结束语
　　采用试验提供的参数进行强夯处理，到检测结果来看，加固效果良好，说明采用强夯法处理焦郑高速公路砂土液化地基是成功的，为强夯处理可液化地基的广泛应用提供了参考资料。
　　一般情况下，在一定深度范围内强夯处理的有效深度随夯击能量的增加而增加。当采用2000～2500KN•M夯击能量时，地基有效处理深度可达9～11M。
　　强夯法具有设备简单，施工便捷，适应范围广，节省材料，降低投资，工期短等优点。本工程实例证明强夯法用于处理砂土液化地基可以取得良好的处理效果。

微信扫一扫关注下面公众号，免费接收更多内容