強夯法在某機場軟土地基加固工程中的技術及應用

　　所謂強夯法又稱動力固結法，就是將重錘反復提到高處使其自由落下夯實地基，從而使地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。由于此法處理地基原理直觀、設備簡單，而且適用范圍甚廣，同時效果明顯，加固速度快，經濟效益明顯，因而成為當前經濟使用的地基加固方法。強夯技術較具有以下特點：
　　一是加固效果明顯。地基經強夯處理后，可增加干重度，減少孔隙比，而且可明顯提高地基承載力、壓縮模量，而且經強夯加固處理后的地基，除含水量過高的軟粘土外，一般均可在夯實后投入使用。
　　二是施工機具簡單。強夯機具主要為履帶式起重機。當起吊能力有限時可輔以龍門式起落架或其它設施，加上自動脫鉤裝置。當機械設備困難時，還可以因地制宜地采用打樁機、龍門吊、桅桿等簡易設備。
　　三是適用各類土層。可用于加固各類粉土、砂性土、黃土、一般粘性土、人工填土，特別適宜加固一般處理方法難以加固的大塊碎石類土以及工業廢料或建筑、生活垃圾等組成的雜填土，結合其它技術措施亦可用于加固軟土地基。
　　一、工程概況
　　1.工程簡介。某機場滑行道寬度12m，設計加寬至60m改造為跑道，沿道路中心線南26m新建泄洪渠箱涵內徑3.5m~26m雙孔，與跑道線同步建設。其中0+000~0+285段為軟土地基，原地面標高35.0m左右，土質復雜，地下水位高。如何處理好箱涵基礎，成為制工程投資的關鍵，更與工程安全、運營使用效果密切相關。
　　2.地形勘探。經勘探此地有四種地層，分別為淤泥層：厚0.5~1.5m；松軟粘土層：厚0.5~1.0m；淤泥質砂層：厚2~6m；含中粗砂粘土層：厚2~5m。
　　3.水文條件。本段地下水賦存于淤泥質砂層及中粗砂粘土層中，含水層分布穩定，同時本段離河距離不足l00m，河水枯盈水位在29m-35m波動，施工時地下水位高達30.2m，而且很難降下來，對地基承載力和沉降量影響很大。
　　二、施工方案簡述
　　軟土地基處理技術要求為：箱涵基礎底面高程35.9m，根據設計要求地基承載力大于120kPa，工后沉降量<10cm。
　　因場地流塑狀淤泥及粘土層含雜質太多，可予以清除，且主要對淤泥砂質層綜合分析處理。工程的特點是地下水位高，液化砂土流動性大，排水體設置比較困難，也很費時，加上必須層層碾壓，施工進度更慢，造價高。所以工程決定動力排水固結法和綜合強夯法的優點，在工程施工時需要設反濾層及持力層，在強夯處理前需要填土至箱涵基底標高。設計方案主要分以下兩個步驟：
　　1.拋石擠壓。首先需要將頂層的流塑狀淤泥進行清理，鋪填大小均勻的片石，通過用卵石或砂灌滿縫隙形成反濾層，之后沿箱涵基礎外縱向設低于地下水位的排水盲溝，這樣通過將水引出路基使地下水位降低。
　　2.在回填至箱涵基底標高后開始進行強夯加固。
　　3.強夯參數設計。對于軟基未完全清理及地下水位較高的基礎，不能按我國地基處理規范標準（最后兩擊夯沉量平均小于5~10cm）執行。本基礎處理方法主要強調液化砂土的排水固結特性，由于液化砂土易流動、高孔隙比、高含水量等特點，不可能像顆粒土那樣強夯后迅速提高其壓縮模量和承載力，過量夯擊將產生大量側向擠壓破壞和剪切變形，甚至將下層夯成橡皮土導致工程失敗，通常應采用試夯確定控制夯擊點數。其原則是：① n擊后夯坑深應小于80cm；② n擊后垂直壓縮量小于水平擠出量，反映下臥層的擾動己十分嚴重。滿足以上任何一個條件即確定該點的擊數為n擊。單點擊數雖然受到限制，而夯擊遍數可相應增加，用反復多遍的方法來保證夯擊效果。；③當n擊后，連續兩次后一擊夯沉量比前一擊更大則反映下臥層被水平擠動
　　夯擊能的強大作用將使被夯土體中孔隙水壓力迅速增加，在夯擊過程中前后兩遍之間需要一定的時間間隔，這樣會使土中孔隙水壓力進行消散，提高地基強度的同時可以提高后續夯擊效果。間隔時間應通過試驗工程或試夯對孔隙水壓力消散過程的觀測來予以確定，由于下臥層土質為中粗砂粘土質及淤泥質砂巖層，由于反濾層的存在，將使孔隙水得以迅速消散。
　　三、強夯效果檢測
　　全路段強夯后測定結果見表1。
　　試驗結果證明，此處理方法大大減少了箱涵基礎的工后沉降。由于片石層的影響，標準貫入試驗僅打穿上填土層，承載力>180kPa。
　　本處理方法的最大特點是：以片石、砂卵石墊層作濾層兼持力層，一次強夯成型。因為片石濾層作持力層，杜絕了地下水上翻對土質的危害，同時通過持力層將基礎應力分散到下臥層，大大減少了工后沉降量，具有安全可靠、就地取材、施工簡捷的優點。
　　
　　四、結束語
　　隨著強夯法處理地基技術理論及實踐的不斷發展與完善，在很多工程中取得了良好的效果。本文通過某工程實例闡述了強夯施工的特點、參數設計、效果檢測等步驟，工程施工人員可從中感知強夯施工的過程，方便工程施工，經濟合理，技術較為可靠，在遇到同類型工程問題時可借鑒使用。
　　
　　（作者簡介：張建軍，高級工程師，空防工程五處，主要研究方向為機場施工管理；謝永亮、戰仕利、王瑞，徐州空軍學院機場工程系；王永杰，濟空機場工兵勤務隊。）