高寒地區下濕地軟基強夯處理技術的應用

郝利生

海拉爾—滿洲里一級公路是綏滿國道干線的重要組成部分，地處呼倫貝爾高寒區，第七合同段K543+200～K553+200處為呼倫貝爾草原與二卡濕地鳥類自然保護區，此濕地路段多為搭頭、蘆葦等喜水草類，表層土質為草根、泥炭腐質土或淤泥質亞粘土，厚度0.4 m～2.7 m不等，其下臥層為粉砂土。在原設計方案中對該地段以開挖換填的方式進行處理。但自2005年5月開始施工至8月末的黃金施工期內，地表水位居高不下，平均水位比原來地面高出1.5 m，致使換填施工無法進行。為保證整個項目工程進度，業主經多方研究決定將原設計方案改為路基強夯加固處理。

1 二卡濕地強夯處理

1)為保證項目工程進度，經業主、設計、監理單位與施工單位協商后，將原設計改為路基強夯加固處理，在濕地表層土上不除草，沿設計線路位置在濕地上直接拋填開山石混合料，拋填高程至濕地常水位面上50cm處后采用2.5 m直徑夯錘，以2250 kN·m能量強夯加固開山石混合料，在夯實和整平強夯后的開山石混合料上鋪設一層土工布再填筑路基填筑料。

2)開山混合料填筑控制含泥量不大于5%，拋填高程至常水位面以上50cm，拋填頂面設計高程處斷面寬度滿足設計寬度。

3)填筑至設計高程后，用自重加激振力不小于50 t的重型壓路機均勻碾壓兩遍，然后采用2250 kN·m能量，2.5 m直徑的夯錘進行點夯形成強夯置換墩。夯點采用正方形布點，夯點間距5.6 m，工程分四遍夯實，均為點夯。

4)強夯置換墩的夯擊順序沿橫斷面由中間向兩邊、沿路基縱向由近及遠逐點夯實，夯實擊數為每個夯點不小于8擊。第一、二遍夯完后在夯坑凹陷深度內填筑級配良好的填料，再按第一、二遍夯點布置圖進行三、四遍點夯，每夯點直至最后兩擊沉降量不大于50mm時方可收夯。

5)強夯置換墩施工完工后，經整平開山石料至設計標高，選用沖擊碾壓。沖擊碾壓采用牽引式三輪lanpac壓路機碾壓20遍。

6)在開山石混合料壓實后，在其上直接鋪設一層單位面積質量不小于350 g/m2，刺破強度不小于0.5 kN的無紡土工布，然后按原設計填筑正常路基土料。

7)為配合科研和探索高寒地區濕地軟基的處理效果及進行技術經濟分析。在強夯置換墩施工完成后，選取60 m長的三段路段，分別采用普夯密實、拖式振動壓路機和牽引式三輪壓路機對開山石混合料進行密實碾壓，并對路基沉降、側向位移等多項數據進行觀測。

8)點夯形式的強夯置換墩，墩柱底端穿透腐質淤泥層，起到擠密、承力和排水固結加固淤泥軟基的作用。同時委派中心試驗室抽檢靜荷承載試驗。

2 檢測方法

1)反力裝置。反力裝置試驗采用壓重平臺反力裝置，配重在試驗開始前一次加上，承壓板面積為0.5 m2，形式為正方形，總配重按250 kN考慮。

2)加荷裝置。采用1臺50 t千斤頂手動加荷并用連于千斤頂100MPa壓力表控制加荷。

3)沉降觀測系統。在承壓板兩個對角線方向對稱安裝4個30mm行程的百分表，測定地基沉降量。

4)試坑要求。試驗基坑寬度不小于承壓板寬度的3倍，應保持試驗填料的原裝結構。試壓平面應用粗砂找平，其厚度不超過20mm，試驗平面標高高于基底標高。基準梁的支點應設在試坑之外，并保證基準梁與基準樁聯結穩定、牢靠。

5)試驗加荷方法。采用慢速維持荷載法，即逐級加荷，每級荷載達到相對穩定后，加下一級荷載，直至達到總荷載。

6)加荷與沉降觀測。每級加荷量為25 kN，按8級考慮，總加荷量為200 kN。

7)沉降觀測和穩定標準。每級加荷后，按間隔10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后每隔 30 min 測讀一次沉降量，當在連續2 h內，每小時的沉降不大于0.1mm時，則認為已趨穩定，可加下一級荷載。

8)終止加荷條件。當出現下列情況之一時，即可終止加荷:a.承壓板周圍的土明顯地側向擠出。b.沉降s急劇增大，荷載—沉降(p—s)曲線出現陡降段。c.在某一級荷載下，24 h內沉降速率不能達到穩定。d.沉降量與承壓板的寬度或直徑之比不小于0.06(即 42.4mm)。e.達到最終加荷量 200 kN。

3 檢測結果

1)Z1～Z4(夯點)試驗點承載力的確定。

Z1和Z2點加荷至400 kPa時，已達到要求荷載，故停止加荷。沉降量累計值分別為6.88mm和7.41mm，試驗完畢未出現任何破壞特征。p—s曲線未出現明顯的比例界限點，也未出現極限荷載，采用S/B=0.008對應的荷載確定地基承載力特征值。由此確定Z1和Z2點地基承載力特征值為348 kPa和320 kPa，均大于最大加載值的一半，故取該點地基承載力特征值為200 kPa。

Z3和Z4點加荷至400 kPa時，已達到要求荷載，故停止加荷。沉降量累計值為7.00mm和7.08mm，試驗完畢后未出現任何破壞特征。p—s曲線未出現明顯的比例界限點，也未出現極限荷載，采用S/B=0.008對應的荷載確定地基承載力特征值。由此確定Z3和Z4點地基承載力特征值為330 kPa和340 kPa。均大于最大加載值的一半，故取該點地基承載力特征值為200 kPa。

2)復合地基承載力的確定。

根據夯點與夯間確定的地基承載力特征值，按照下列公式確定復合地基承載力特征值。

其中，fspk為復合地基承載力特征值的計算值，kPa;m為面積置換率，0.354;fpk為夯點地基承載力特征值，200 kPa;fsk為夯間地基承載力特征值，200 kPa。

經計算，fspk=200 kPa。

按試夯參數進行地基處理后，復合地基承載力可達到200 kPa。

4 強夯施工工藝及技術安全要求

1)根據既定的各項施工參數，在開始施工前應檢查夯錘重量和落距，以確保單擊能量滿足設計要求，施工中檢查每個夯點的夯擊次數和每擊夯沉量并測量與記錄。

2)施工時若按規定錘擊數夯實但最后兩擊的夯沉量仍大于設計控制值時，需增加擊數或填料繼續夯至滿足要求。

3)強夯施工門架較高，采用自動脫鉤裝置，進行施工時必須保證安全，施工人員進入施工現場必須戴安全帽，高空作業系安全帶，夯機就位時要支墊平穩，機組駕駛室前面設置金屬防護網。

4)夯錘起吊前應確定起重設備穩定性和制動器可靠良好后方起吊夯錘，六級以上大風天氣、大霧以及夜間照明不良情況禁止作業。

5 施工難點與對策

1)強夯施工是利用高能量沖擊和振動，對周圍地層以及鄰近建筑物有擾動作用，在大中橋兩側施工時，對橋梁灌注樁成孔作業有擾動形成塌孔。為此，我們采取隔斷施工，以及在橋涵兩側開挖減震溝等一些有效措施進行減震處理，盡可能地減弱或消除對鄰近建筑物的影響。

2)靜載檢驗試驗利用作用力和反作用力的原理，加載配重自身重量隨著承載力的提高而增大，在本項目施工中我們根據施工規范減小了靜載承壓板面積，利用工地現有的施工機械作為加載配重，降低了施工成本，達到了設計目的。

6 結語

對于本工程采取的拋石擠淤、強夯加固處理二卡濕地方案，首先進行試夯。在試夯過程中，由駐地監理、業主以及聘請的交通部、試夯專家到施工現場進行了指導并對夯段進行了檢測。檢測結果表明此種方法處理的效果較好，均達到設計目標。強夯法加固地基具有適應土質廣、效果好、不耗用貴重材料、造價低于其他方法、施工操作便捷、投入少、工期短等特點。為本合同段以至整個項目按期完工提供了保證，也為高寒地區處理軟土地基施工積累了一定的經驗。

［1］ 高 衛.淺談強夯法在工程中的應用［J］.山西建筑，2010，36(9):122-123.