液化土與軟土地基強(qiáng)夯施工與檢測
關(guān)鍵詞：液化土，軟土，填石強(qiáng)夯
1前言
液化土與軟土是在不同荷載和外力作用下產(chǎn)生不同受力狀態(tài)和變形的特殊不良工程地基，砂土液化的機(jī)理是土體在地震力的作用下，空隙水壓力急劇上升，土顆粒間的有效應(yīng)力降低，當(dāng)空隙水壓力與總應(yīng)力相等時(shí)，有效應(yīng)力為0，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，強(qiáng)度急劇衰減，表現(xiàn)為地表噴砂冒水，地面沉陷。
2工程概況
此一級公路與某二級公路相接，本標(biāo)段之間路段約有1.3km地基屬典型的溺谷型軟土層，潮水漲退落差大，支汊多深入海平原微丘區(qū)，形成由許多海溝構(gòu)成的潮汐灘涂地，面積廣。根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料披露，本工程段經(jīng)過海灣表面主要為沼澤土，海灣積淤，其土層主要為第四系浪積、沖淤積形成的軟塑淤泥層及細(xì)砂、中粗砂層組成，呈緩坡狀展布，系侏羅系巖層經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化后形成的巖層為基巖層。軟土及液化土厚度相差較大，最厚達(dá)6m。本項(xiàng)目對軟土及液化土的處治方法是充填石料進(jìn)行強(qiáng)夯擠淤加固。
3強(qiáng)夯施工控制
3.1強(qiáng)夯參數(shù)
作為人為施加外荷載進(jìn)行液化土預(yù)干擾的強(qiáng)夯法，其加固機(jī)理是采用一定質(zhì)量的重錘按一定的落距自由下落夯擊地基，在強(qiáng)大的動(dòng)能作用下強(qiáng)迫液化土體產(chǎn)生震動(dòng)，克服土中水的阻力而下降，從而獲得位能，使土體提前產(chǎn)生液化，土顆粒重新進(jìn)行排列，以能量傳遞的方式使砂土經(jīng)過壓縮、固結(jié)，以消除或降低地基液化勢態(tài)并提高地基承載力。
強(qiáng)夯法的有效加固深度既是反映處治效果的主要參數(shù)，又是選擇地基處治方案的重要依據(jù)。依據(jù)梅那經(jīng)驗(yàn)公式（Menard）作為估算依據(jù)：H=a，式中：H為加固土層厚度，m；W為夯錘重，kN；h為落距，m；a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其值在0.4~1.0之間，與土質(zhì)條件，地下水位、夯擊能大小、夯錘底面積等因素有關(guān)。
根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)及試驗(yàn)路段的研究，梅那經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a取為0.50，算得加固土層深度約為8m，第一層夯擊遍數(shù)采用2遍，即主夯、副夯。夯擊能統(tǒng)一采用2500kN•m，經(jīng)試驗(yàn)，本項(xiàng)目填石強(qiáng)夯的各項(xiàng)施工參數(shù)見表1；往后各層的最佳夯擊遍數(shù)為3遍。
3.2強(qiáng)夯施工控制
由于填石路堤的填料采用附近開采的花崗巖石填筑，篩選石料標(biāo)準(zhǔn)為最大粒徑不超過層厚的三分之二。填石路堤分層填筑，分層搭接，上下層應(yīng)相互錯(cuò)開，搭接階梯（錯(cuò)臺）寬度一般不少于2m。分層夯實(shí)，每層填石厚度不超過1.0m，施工時(shí)充分利用潮退時(shí)間完成潮位下填石路堤，提高施工效率。由于石塊粒徑較大，質(zhì)量較大，為使各石塊之間松散接觸狀態(tài)變?yōu)榫o密咬合狀態(tài)。在夯實(shí)之前，應(yīng)用大型推土機(jī)攤鋪平整，個(gè)別不平處用人工配合以細(xì)石屑找平，使石塊之間無明顯高差臺階才便于夯實(shí)。
施工時(shí)按先低后高，先中央后兩側(cè)卸料的原則安排好石料運(yùn)送路線。當(dāng)石塊級配較差，粒徑較大，填層較厚，石塊間的空隙較大時(shí)，在每層表面的空隙里掃入石渣、石屑、中砂、粗砂再以壓力水將砂沖入下部，反復(fù)數(shù)次，使空隙填滿。對于巖石強(qiáng)度相差較大的石料，要分層或分段填筑。邊坡外側(cè)1m內(nèi)須人工壘砌，在此范圍內(nèi)選擇有平整面的大塊石人工排砌，壘砌石料粒徑必須大于25cm。當(dāng)?shù)孛婵v、橫坡度大于5:1時(shí)，地面必須挖2m寬內(nèi)向橫坡為2％的臺階，坡腳處用石料壘成石垛。夯實(shí)路線對夯錘應(yīng)成弧形，當(dāng)夯實(shí)密實(shí)程度達(dá)到要求后，再向后移動(dòng)一夯錘位置。強(qiáng)夯時(shí)從中間向兩旁進(jìn)行，夯錘直徑為210cm，首遍各夯位宜緊密，如有間隙，則不得大于15cm；次遍夯位應(yīng)壓在首遍夯位的縫隙上，最后兩擊沉降量相差不大于5cm。經(jīng)對試驗(yàn)路段研究總結(jié)定出強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置方案如下圖。
軟土地段路基填筑，應(yīng)考慮提前安排施工，以使路堤完成后得以留有沉降期，設(shè)計(jì)有明確要求時(shí)，按要求執(zhí)行，設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，一般應(yīng)不少于六個(gè)月，沉降期內(nèi)不應(yīng)在路堤上進(jìn)行任何工程。
3.3施工中應(yīng)注意的問題
在強(qiáng)大的夯擊能作用下，軟土層土體中孔隙水壓力迅速增加，達(dá)到飽和時(shí)有效應(yīng)力為0，土體液化，強(qiáng)度降到最低，液化土和孔隙水在增加的水壓力沿夯錘周圍放射狀排出后，土體的孔隙水壓力消散、有效應(yīng)力增加，土體密實(shí)而強(qiáng)度提高。所以在夯擊過程中前后兩遍之間應(yīng)留有一定的間歇時(shí)間，使土體孔隙水壓力有一定的消散過程以利地基強(qiáng)度的提高，同時(shí)可以增大下一遍的夯擊效果。間歇時(shí)間應(yīng)通過試夯來確定。
由于路堤邊坡范圍的地基土未有得到強(qiáng)夯加固而成為路堤結(jié)構(gòu)受力的薄弱部位。在實(shí)際發(fā)生的震害中，往往也是兩側(cè)坡腳處發(fā)生冒水導(dǎo)致路基邊坡以外地基和路堤共同沉陷和滑移破壞。所以考慮加固寬度時(shí)應(yīng)將坡腳（或至邊溝外緣）部分全部加固，從路堤穩(wěn)定的角度考慮，加固寬應(yīng)達(dá)到最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧以外。
填海路堤為防止碎石受海水潮浪的沖刷侵蝕形成空洞，在每一段路堤填至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，立即進(jìn)行邊坡防護(hù)砌筑。
4強(qiáng)夯路堤的質(zhì)量檢測
地基承載力直接影響著路基和路面的使用性能，以地基的整體強(qiáng)度和剛度、擠淤效果和軟土層固結(jié)情況進(jìn)行檢測是必不可少的質(zhì)量控制工作。
4.1回彈彎沉是路基在垂直荷載作用下產(chǎn)生的垂直變形。它不僅能反映路基的整體強(qiáng)度和剛度，而且與路基整體的使用狀態(tài)存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，用以評定其整體承載能力，同時(shí)彎沉值的測定比較方便。本項(xiàng)目的300m強(qiáng)夯試驗(yàn)段的允許彎沉值（0.01mm）為279，經(jīng)強(qiáng)夯施工后測得其代表彎沉值（0.01mm）為223，強(qiáng)夯效果明顯。
4.2檢測淤泥存留厚度，鉆孔取樣是了解路基擠淤情況及軟土層固結(jié)情況的有效措施。鉆探結(jié)果表明：試驗(yàn)路段在強(qiáng)夯后淤泥殘留層厚在0.1m～0.23m之間,下層液化土的固結(jié)情況良好。
5結(jié)束語
強(qiáng)夯法處治效果除與夯擊能（包括錘重、落距）有關(guān)外，還與地基的地下水位、土質(zhì)差異及土層力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等因素有關(guān)。本項(xiàng)目軟土地基結(jié)合了拋石擠淤和強(qiáng)夯加固土層兩種施工工藝，有效地提高地基承載力，實(shí)踐表明強(qiáng)夯處治對液化地基加固有明顯效果，具有設(shè)備簡單，施工方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。
