強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，軟弱土體力學性質(zhì)各向異性顯著，軟土路基中軟弱土層分布復雜，對路基施工及使用期間穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。通過對強夯法施工原理分析，研究強夯法的優(yōu)缺點及適用性，并由具體的強夯法施工工程對強夯法施工工藝進行研究，對施工場地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測指標數(shù)據(jù)，評價強夯法對軟土路基處理的效果。強夯法能夠提高路基承載力，增強土體抗液化的能力，能提升路基土層的均勻度，避免出現(xiàn)不均勻沉降。

關鍵詞：強夯法；軟土地基；沉降；施工工藝

軟土路基中因分布有復雜軟弱土體，需要對路基深層土體進行加固，但軟土路基加固方式是路基處理的難點。強夯法路基處理技術和提高路基承載力，尤其是對軟土路基，增強土體抗液化的能力，強夯法能夠有效地對路基不同土層的均勻度進行提升，避免路基服務期間不均勻沉降的產(chǎn)生。對于強夯法的應用及施工工藝的研究，文獻3采用物理力學模型試驗分析強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應力的分布特征及其衰減規(guī)律；文獻4對強夯法的現(xiàn)場試驗，對強夯法的適用性及處理效果，對強夯法在濕陷性黃土地基中的應用進行研究；文獻5通過具體施工場地分別采用強夯法與沖擊碾壓法對地基處理的效果進行研究，并對比分析各自的優(yōu)缺點及適用性；文獻6分析強夯法進行軟弱土層路基加固過程中的原理及影響因素，并對其強夯法具體應用進行介紹分析。首先，通過對強夯法施工原理及施工過程中的影響因素進行分析，研究強夯法的優(yōu)缺點及適用性，根據(jù)對四川某軟弱土層路基的強夯法施工過程，對強夯法施工工藝進行設計及施工，并對施工場地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測指標數(shù)據(jù)，分析強夯法在軟土地基加固處理的效果。

一、強夯法原理及優(yōu)缺點

1.強夯法原理。強夯法對軟土加固處理具有良好的效果，強夯法的原理主要有：第一，動力置換原理：通過強夯把碎石、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，動力固結(jié)原理：動力固結(jié)原理主要針對含有大量裂隙水或孔隙水的飽和土體，與土力學中的固結(jié)原理類似，但采用的是動力方式，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，動力密實原理：由于土體顆粒之間存在大量裂隙、孔隙，通過強夯法產(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，能夠有效地增強路基的承載能力。2.強夯法優(yōu)缺點。強夯法能夠提高路基承載力，增強土體抗液化的能力，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，如表1所示。

二、強夯法施工工藝及監(jiān)測結(jié)果

1.強夯法施工工藝。建設場地為四川某工業(yè)園區(qū)，園區(qū)道路建設要滿足大型車輛的運輸要求，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，通過對強夯法施工原理及優(yōu)缺點的分析，設計強夯法具體施工工藝方案。第一，監(jiān)測布置方案：一是針對強夯過后，周圍地表的沉降量變化規(guī)律，在周圍土體中埋設兩塊地表沉降板，分別放置于建設區(qū)及周邊去；二是靜荷載試驗，在具有一定面積的承壓板上向地基土逐漸施加荷載，觀測地基土的承受壓力和變形的原位試驗；三是孔隙水壓力測試，在強夯區(qū)域設置2孔孔隙水壓力測孔，孔隙水壓力計分別埋設于4m、7m、12m以及15m。第二，施工工藝：要對施工場所進行平整，清理施工場地雜物，并要開挖網(wǎng)購，設立集水井；測量場地原始高程，放線標記處初始夯點；測量夯擊前后的地表高程，利用起重機起吊夯錘至預定高度，夯錘自由下落后檢查坑底平整度，及時調(diào)整夯錘位置，按照設計夯擊次數(shù)，重復上述步驟；按照強夯法夯擊標準檢查完成的夯點，然后按照順序完成全部設計夯點的夯擊，最后用推土機填平。采用的夯擊設備參數(shù)主要為夯錘質(zhì)量為10t，夯錘直徑為3.0m，夯點布置方式設計為梅花型，各個夯點之間距離為3.0m/5.0m，起重機提升夯錘的高度，包括4個級別分別為4m、6m、8m、10m。2.強夯法監(jiān)測結(jié)果。夯擊時，地表沉降出現(xiàn)劇烈波動，初次夯擊由于土層變得更加密實，沉降量逐漸增大，后期三四遍夯擊時，部分隆起但沉降量變化不大，第五六遍夯擊時，地表有較大隆起，但沉降量幾乎不發(fā)生變化。對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)測點均未出現(xiàn)明顯的比例極限，根據(jù)土力學地基承載力的計算原理，應取s/b=0.01（b為壓板寬度）所對應的荷載確定承載力，與最大試驗荷載值的一半比較，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，針對軟土路基中地基處理難度較大的問題，對強夯法施工的原理及其優(yōu)缺點進行分析，對強夯法在軟土地基處理中的有效性進行具體施工工程應用。通過對強夯后的施工場地沉降規(guī)律、靜荷載、孔隙水壓力等監(jiān)測指標數(shù)據(jù)進行分析，以評價強夯法對軟土地基加固處理的效果。第二，采用強夯法對軟土地基進行處理，能夠有效提升軟土復合地基的基礎承載力，降低軟土路基的沉降量加固深層基礎土體。因此，強夯法能夠有效地對如圖路基進行處理，針對不同的施工路基工程特點，進一步提升強夯法的適用性。

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作者:李艷濤 單位:中鐵十八局集團有限公司