強夯法加固飽和軟土地基

【摘 要】鐵路路基的質量要求飽和軟土地區必須滿足規范要求的工后沉降不得大于15㎝。依據資料，對飽和軟土地基在不同排水條件下的強夯加固的應用效果進行對比分析。

【關鍵詞】強夯；排水板；地基承載力；地基處理

1 前言

國內許多巖土工程界人士從理論上和實踐上對強夯法的機理與影響因素作過大量試驗與探討，普遍認為強夯法對大面積加固砂土、碎石土及雜填土地基的效果顯著，而且造價較為低廉。但對飽和軟黏土地基加固效果的經驗較少。為了探索強夯法對提高軟黏土地基承載力效果，依據鐵路路基飽和軟土地區必須滿足“工后沉降不得大于15㎝”的質量要求，本文對強夯法加固飽和軟土地基的應用效果進行了對比分析。

2 工作區地質條件

根據工作區的勘察地質詳細資料，埋深12m范圍內均為河流相沉積的黏性土，地貌單元為遼河沖積平原。

2.1 耕植土、素填土，灰黑至灰褐色，以黏性土為主，層厚0.5m。

2.2 黏土，灰黃色，軟塑狀態，中等壓縮性，層厚1.8m，天然地基容許承載力建議值110kPa。

2.3 淤泥質粉質黏土，灰至灰黑色，飽和，流塑狀態，高壓縮性，夾薄層粉細砂，層厚5.8m。天然地基容許承載力建議值85kPa。

2.4 細砂，灰色，飽和，中密，夾薄層黏性土及粉砂，層厚大于3.9m。天然地基容許承載力建議值150kPa。

3 對比方案

首先，在兩段對比路基塊（39m×39m）兩側設排水明溝，深、寬均為1.5m。對比重點是對飽和黏性土地層，在增設垂向排水條件與不增設排水條件兩種情況下的強夯效果進行對比分析。分別采用打設塑料排水板方案（方案1，垂向排水，排水板平面間距1.0m，板長9.0m）和不設塑料排水板方案（方案2）。

為了便于比較，兩工作區均采用點夯2遍加上普夯1遍。點夯能量第一遍為1600kN#8226;m，第二遍1860kN#8226;m，普夯能量為1000kN#8226;m，每遍夯點間距6.5m，正方形插檔法布置。

4 應用結果分析

為了綜合評價兩種方案的整體效果，對工作區強夯過程中的夯坑貫入度、夯坑周圍土體隆起、夯區周圍深層土體側向位移、強夯時土層中的超孔隙水壓力變化情況進行了跟蹤觀測分析，總的趨勢是第1方案的貫入度、坑周土體隆起量、夯區總沉降量以及深層土體向外的側向位移量均強于第2方案。具體地說，第2方案的夯坑貫入度及坑周土體隆起量值均大于第1方案；而第1方案的夯區總沉降量超過了第2方案。后者說明，增強垂向排水條件的地層得到了很好的壓縮，土體垂向壓縮量大，加固效果好。

強夯結束后，對兩工作區進行了現場測試，分別采用現場靜載試驗、標準貫入N63.5，靜探及鉆探取樣室內試驗方法，以便綜合評價強夯效果。

4.1 靜載試驗

在超孔隙水壓水消散70%以后，對兩工作區各進行了2組靜載荷試驗。試驗采用70.7㎝×70.7㎝方形載荷板。應用結果表明，第1方案處理后的地基土容許承載力提高到160kPa，第2方案則僅達到120kPa。第1方案的承載力明顯高于第2方案。

4.2 物理力學性質指標對比

首先，由于打設了塑料排水板，其強夯結束后地基土的含水量、孔隙比及壓縮模量指標的變化幅度均超過方案2，標貫指標N63.5變明顯提高。其次，以上各種指標的變化幅度，隨地基土的深度分布上的變化，也呈現一定的特點，方案1由于增設了垂向排水，使強夯的影響深度大為增加。

4.3 靜力觸探

第1，2方案強夯前后的靜力觸探曲線對比。

5 應用效果與經驗

從以上資料可以看出，第③層，由于夾有薄層粉細砂，Ps提高極為明顯，說明強夯法對于加固砂性土層的效果好于飽和黏性土層。塑料排水板的打入，增加了砂性土層的垂向排水功能，使第1方案的加固深度明顯大于第2方案。特別是當被加固地基土夾（含）有一定砂性土層時，尤其如此。其原因主要是由于排水板的打設，加速了土層中水分的排出（砂性土夾層效果更為明顯），加快了超孔隙水壓力的消散，從而有利于土層的壓密。而對于未增設垂向排水設施的情況，飽和黏性土層由于強夯時形成的沖擊能量引起的超孔隙水壓水消散要慢得多，從而影響了土層的壓密效果。

對飽和黏性土層的加固效果影響較大的因素是土層中孔隙水壓力消散，為此做好垂向排水，如打設塑料排水板，使得土層基本相同，且在夯擊方案與能量相同的條件下，無論是影響范圍內各土層的加固效果，還是地基土加固的影響深度均大于不設排水板方案。因此在飽和黏性土地區，加強垂向排水功能，對于改善強夯法的效果是極其重要的。

秦沈客運專線盤山段強夯法加固飽和軟土地基的應用表明，鐵路路基經過飽和軟黏土地區時，采用強夯法進行大面積地基處理是可行的，改善地基承載力效果是明顯的，關鍵在于排水。為此可以采用開挖明溝、盲溝、積水坑（井）與打設塑料排水板等方式或者多種排水方式相結合的方法，以便加快飽和黏性土中孔隙水壓力的消散與土層自身固結。

6 結論

6.1 強夯法在客運專線工程的應用表明，該方法是加固飽和軟土地基行之有效的方法，技術效果顯著。

6.2 強夯法施工簡便，設備簡單，施工速度快，工期短，簡便易行。

6.3 強夯法施工造價低廉，經濟效果可觀。

參考文獻

[1]范維坦等.關于強夯加固地基的幾個問題.太原工學院學報，1982。

[2]劉海中.關于強夯加固地基影響深度的研究.勘察科學技