强夯法原理及其在软土地基施工的应用

关键词：强夯法；软土地基；沉降；施工工艺

软土路基中因分布有复杂软弱土体，需要对路基深层土体进行加固，但软土路基加固方式是路基处理的难点。强夯法路基处理技术和提高路基承载力，尤其是对软土路基，增强土体抗液化的能力，强夯法能够有效地对路基不同土层的均匀度进行提升，避免路基服务期间不均匀沉降的产生。对于强夯法的应用及施工工艺的研究，文献3采用物理力学模型试验分析强夯法加固煤矸石地基的效果，分析不同夯击能和夯击次数作用下不同深度煤矸石地基动应力的分布特征及其衰减规律；文献4对强夯法的现场试验，对强夯法的适用性及处理效果，对强夯法在湿陷性黄土地基中的应用进行研究；文献5通过具体施工场地分别采用强夯法与冲击碾压法对地基处理的效果进行研究，并对比分析各自的优缺点及适用性；文献6分析强夯法进行软弱土层路基加固过程中的原理及影响因素，并对其强夯法具体应用进行介绍分析。首先，通过对强夯法施工原理及施工过程中的影响因素进行分析，研究强夯法的优缺点及适用性，根据对四川某软弱土层路基的强夯法施工过程，对强夯法施工工艺进行设计及施工，并对施工场地沉降规律、静荷载、孔隙水压力等监测指标数据，分析强夯法在软土地基加固处理的效果。

1.强夯法原理。强夯法对软土加固处理具有良好的效果，强夯法的原理主要有：第一，动力置换原理：通过强夯把碎石、砾石等填充物压入软弱土层，两种混合后能够有效地提升软弱土层的摩擦特性，从而提高土体的承载能力，包括桩式置换与整体置换等。第二，动力固结原理：动力固结原理主要针对含有大量裂隙水或孔隙水的饱和土体，与土力学中的固结原理类似，但采用的是动力方式，在冲击能量的影响下，土体骨架或颗粒之间的粘合力破坏，导致部分土体液化，排水通道贯通，土体含水量减小，土体更易于固结。第三，动力密实原理：由于土体颗粒之间存在大量裂隙、孔隙，通过强夯法产生的巨大压力使得土体颗粒存在的孔隙及裂隙逐渐压密，软土层更加密实，能够有效地增强路基的承载能力。2.强夯法优缺点。强夯法能够提高路基承载力，增强土体抗液化的能力，能提升路基土层的均匀度，避免出现不均匀沉降，但其本身也存在优缺点，如表1所示。

1.强夯法施工工艺。建设场地为四川某工业园区，园区道路建设要满足大型车辆的运输要求，但园区道路的持力层主要土质为淤泥质黏土及淤泥质粉质黏土，为软土路基，土层平均厚度为14～20m，通过对强夯法施工原理及优缺点的分析，设计强夯法具体施工工艺方案。第一，监测布置方案：一是针对强夯过后，周围地表的沉降量变化规律，在周围土体中埋设两块地表沉降板，分别放置于建设区及周边去；二是静荷载试验，在具有一定面积的承压板上向地基土逐渐施加荷载，观测地基土的承受压力和变形的原位试验；三是孔隙水压力测试，在强夯区域设置2孔孔隙水压力测孔，孔隙水压力计分别埋设于4m、7m、12m以及15m。第2.施工工艺：要对施工场所进行平整，清理施工场地杂物，并要开挖网购，设立集水井；测量场地原始高程，放线标记处初始夯点；测量夯击前后的地表高程，利用起重机起吊夯锤至预定高度，夯锤自由下落后检查坑底平整度，及时调整夯锤位置，按照设计夯击次数，重复上述步骤；按照强夯法夯击标准检查完成的夯点，然后按照顺序完成全部设计夯点的夯击，最后用推土机填平。采用的夯击设备参数主要为夯锤质量为10t，夯锤直径为3.0m，夯点布置方式设计为梅花型，各个夯点之间距离为3.0m/5.0m，起重机提升夯锤的高度，包括4个级别分别为4m、6m、8m、10m。2.强夯法监测结果。夯击时，地表沉降出现剧烈波动，初次夯击由于土层变得更加密实，沉降量逐渐增大，后期三四遍夯击时，部分隆起但沉降量变化不大，第五六遍夯击时，地表有较大隆起，但沉降量几乎不发生变化。对于孔隙水压力的变化，从图1可以看出，孔隙水压力由浅部到深部增加幅度逐渐减小。线分析，所有监测点均未出现明显的比例极限，根据土力学地基承载力的计算原理，应取s/b=0.01（b为压板宽度）所对应的荷载确定承载力，与最大试验荷载值的一半比较，选取值比较小的作为承载力特征值。试验最大承载力300KPa，地表沉降量为16.47mm，承载力特征值为224KPa，根据规范规定，确定承载力特征值为150KPa。

第一，针对软土路基中地基处理难度较大的问题，对强夯法施工的原理及其优缺点进行分析，对强夯法在软土地基处理中的有效性进行具体施工工程应用。通过对强夯后的施工场地沉降规律、静荷载、孔隙水压力等监测指标数据进行分析，以评价强夯法对软土地基加固处理的效果。第二，采用强夯法对软土地基进行处理，能够有效提升软土复合地基的基础承载力，降低软土路基的沉降量加固深层基础土体。因此，强夯法能够有效地对如图路基进行处理，针对不同的施工路基工程特点，进一步提升强夯法的适用性。