飽和砂土地震液化強夯地基處理試驗技術探討

劉宏義

(合陽縣水利工作隊 陜西 合陽 715300)

1 工程概況

南水北調中線一期工程總干渠潮河段第五標段，施工樁號為 SH（3）158+200～164+500，全長 6.3km。根據設計要求，對渠堤飽和砂土地震液化進行強夯地基處理的渠段長3.15km，強夯處理面積25.4萬m2；進行擠密砂石樁地基處理的渠段長2.64 km，擠密砂石樁總量13.5萬m3；無基礎處理的渠段長340m；各種構筑物總長170m。

潮河五標渠段內，屬粘砂多層結構，渠道以半挖半填為主，挖方深7.0m～10.5m。渠道底板主要位于細砂、重砂壤土和中壤土中，渠坡主要由細砂、重砂壤土和中壤土構成。重砂壤土、細砂土質不均，具弱～中等透水性，重砂壤土具有地震液化潛勢。渠底巖性不均，強度有差異，細砂、砂壤土在外水壓力下易產生滲透破壞，應采取地基基礎處理、降排水和渠道防滲襯砌等措施。

2 強夯試驗的目的

依據設計給出的強夯技術參數及施工要點，按照相關規范要求，通過試驗確定潮河五標渠堤飽和砂土地震液化強夯地基處理的技術參數、施工方法、工藝流程和質量檢驗檢測方法等,為進行大面積強夯地基處理提供依據。

3 強夯試驗前的準備工作

3.1 強夯機具的選擇

（1）夯錘的選擇：根據規范要求，強夯宜選用圓形夯錘或多邊形夯錘。因圓形夯錘錘印易于重合，本次試驗選用圓形夯錘。夯錘直徑為250±10cm,夯錘錘重20±0.1t，夯錘為鑄鋼材料，吊環直徑5cm，排氣孔直徑30cm。

（2）起重機的選擇：投入35t履帶式起重機1臺，起重能力大于1.5倍錘重。

（3）自動脫鉤裝置：履帶式起重機采用自動脫鉤裝置。拉繩一端固定在鎖柄上，另一端穿過轉向滑輪固定在臂桿底部橫軸上，當夯錘起吊到預定高度時，開鉤繩隨即拉緊，自動脫鉤裝置開啟，夯錘自動脫鉤下落。自動脫鉤裝置還可保證夯錘每次落距相同。

表1 潮河五標強夯試驗區（161+010～055右岸）液化判別結果統計表

3.2 強夯試驗技術參數的選定

強夯法加固地基處理應根據現場地質情況、工程技術要求和施工條件等進行強夯試驗，通過試驗確定有關技術參數，包括錘重、落距、夯點布置、夯點間距、夯點的夯擊次數、夯擊遍數、各遍之間的間隔時間、單擊夯擊能、強夯處理影響深度等。根據本渠段地質情況，強夯試驗區設計初定強夯參數為：單擊夯擊能3000kN·m。采用10擊四遍。前三遍夯錘落距為15m（夯擊能不變，根據夯錘實際重量對落距可適當加以調整），第四遍滿夯時落距可降為5m。試驗時應嚴格控制夯錘的起吊高度。

（1）夯點布置：強夯試驗采用正三角形布點方式。按照《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002規定，強夯地基處理夯點間距為夯錘直徑的2.5倍～3.5倍，選取夯點間距為6.5m。第一遍夯點正三角形布置，第二遍夯點在第一遍夯點之間正三角形布置，第三遍夯點在第一遍夯點和第二遍夯點之間正三角形布置，第四遍滿堂布夯、連環套打，夯印搭接1/2錘徑。

（2）夯擊擊數和夯擊遍數：強夯試驗區夯擊擊數采用前三遍均為10擊，第四遍2擊的夯擊參數。前一遍夯點夯擊完成后，將工作面推平，待間歇時間達到規范要求的間隔時間后再進行下一遍夯點的夯擊。

3.3 強夯試驗區選定及試驗區夯點布置圖

依據施工圖紙潮河段第五標段飽和砂土地震液化強夯地基處理渠道分四段，全長3150m。永久征地結束，強夯機械進場后，經與監理現場察看，確定在飽和砂土地震液化渠堤處理范圍內選一處有代表性的區域作為強夯試驗區。試驗區起止樁號SH(3)161+010～161+055（右岸）。

3.4 試驗區整平及原狀土檢測

用自卸汽車和裝載機配合推土機首先對試驗區進行清基，清基深度不小于30cm。清基完成后進行整平，整平范圍不小于試驗區的范圍，將試驗區內的垃圾及腐殖質土清理出去，以免影響試驗效果。經整平后進行強夯試驗。試夯前對原狀土取樣，檢測夯前原狀土的容重、含水量、孔隙比等，繪制出土層深度與容重、含水量的曲線圖。

3.5 投入的主要人員及設備

主要人員包括：管理人員1人，技術員1人，機械工2人，普工4人。主要機械設備包括：裝載機1臺，推土機1臺，用于推平夯坑及地面整平。35t履帶式起重機1臺，稱重20.1t夯錘1個，尺量夯錘直徑為2.42m，計算夯錘落距=夯擊能3000kN·m/錘 重 20.1t/9.8N/kg=15.23m。GPS(靈銳S86)1臺，蘇光水準儀1臺，水準尺1把，用于放線和測量標高的其他設備配件等。

4 強夯試驗

4.1 強夯試驗步驟

⑴清理并整平場地。

⑵標出第一遍夯點位置，測量地面高程，對夯點位置和地面高程進行復核。

⑶起重機就位，夯錘置于夯點位置。

⑷測量夯前錘頂高程。

⑸將夯錘起吊到預定高度，自動脫鉤裝置開啟，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程。若發現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應及時將坑底整平。

⑹重復步驟⑸，按設計規定的夯擊次數及控制標準，完成一個夯點的強夯夯擊。

⑺換夯點，重復步驟⑶至⑹，直至完成試驗范圍內第一遍所有夯點的夯擊。

⑻用推土機將夯坑填平，并測量填平后的地面高程。

⑼按照試驗要求，每個夯點的夯擊擊數、夯擊遍數及時間間隔，按上述步驟逐次完成全部夯點的強夯試驗。最后用低能量滿夯，將表層松土夯實測量夯后地面高程。

4.2 強夯試驗停錘標準

（1）對于地下水位較低的強夯試驗區，以強夯最后兩擊平均夯沉量、夯點總夯沉量、夯點累計夯擊擊數、夯點地面周圍隆起四個指標控制停錘，當滿足其中某一標準時即可停止夯擊。

具體標準為：最后兩擊平均夯沉量不大于5cm；單個夯點總夯沉量超過180cm；單個夯點夯擊次數達到12擊；夯點周圍地面有較大的隆起。

（2）對于地下水位較高的強夯試驗區，當達不到上述要求時，可采用墊土方式處理，填土宜采用粘粒含量較高的粘土，粘粒含量不低于夯區表層土的粘粒含量，每次填土厚度宜為30cm～40cm。也可回填碎石，每次回填厚度宜為30cm～40cm，但試驗完必須將所填碎石清除。以上方法仍無法進行強夯時，則應采用降水措施降水后進行強夯。

5 強夯試驗的質量檢測結果

強夯試驗結束達到規范要求的消散期后，由河南省水利勘測有限公司在試驗區內，經監理見證，選取三個標貫檢測點，檢測點均位于強夯夯點正三角形的中心。檢測夯點間的實際標貫擊數，從夯擊終止時的地面起至其下7m深度內，每隔1m進行標貫擊數測定，并取土樣做室內試驗分析，測出夯后各層土的含水量、干容重、空隙比等指標。檢測結果如表1。表1潮河五標強夯試驗區（161+010～055右岸）液化判別結果統計表

強夯試驗檢測結果分析：

（1）強夯試驗后7天進行檢測，采用標準貫入試驗法進行復判，結果表明：上述強夯試驗區地基經強夯處理后，地基土消除了地震液化問題。

（2）建議采用強夯各遍之間間隔7天的間隔時間進行強夯大面積施工。

（3）根據強夯試驗結果分析，夯錘重量、落距、夯點間距及夯擊遍數、各遍之間的間隔時間、單擊夯擊能、影響深度及處理效果等均符合設計要求，經監理批準后可作為渠堤強夯施工的技術參數。施工檢測宜在強夯結束后7天～14天進行。

6 結語

采用以上強夯地基處理的方法、步驟和質量控制、安全施工要求，完成強夯試驗，在達到規范要求的消散期后，對強夯試驗區通過做標貫檢測和取土樣進行室內試驗分析，檢測結果和室內試驗分析表明試驗區地基經強夯處理后消除了地震液化問題，地基處理質量達到了設計要求，收到了預期的效果，各項強夯試驗參數可作為該渠段內的飽和砂土地震液化強夯地基處理的施工參數。建議采用消散期為一周的強夯試驗參數，這樣既可有效縮短工期又能取得良好效益。因此,采用以上試驗技術和管理手段能取得較好的效果，值得在南水北調中線一期工程總干渠地質條件相同或相似的渠堤地基處理中借鑒應用。陜西水利