強夯法處理巖溶地基實例分析

王 偉 兵

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030009)

強夯法現如今已在各類地基處理中被廣泛使用，貴州某機場擴建項目飛行區指標為4E，在現有跑道的東側365 m處新建一條長4 000 m、寬45 m的近距平行第二跑道，與現有跑道的南端對齊。同時將現有跑道由3 200 m向北延長至3 500 m。并規劃建設相應的滑行道系統。現該工程已全面進入地基處理與土石方工程施工階段，該工程結合地質勘察資料采用強夯法處理巖溶地基，處理完成的地基經檢測加固效果較好，各項指標均能滿足設計要求。下面以一實例介紹強夯法在巖溶地基處理工程中的應用情況。

1 工程概況

貴州某機場根據勘察報告場區基巖為石灰巖、白云巖與泥質灰巖，少量碎屑灰巖，第四系殘積松散堆積物零星分布于緩坡地帶及洼地之中，一般厚度1 m～8 m，最深達14 m～16 m，土質狀態垂直分布明顯，基巖深槽中有流塑狀黏土存在。場區內巖溶個體形態比較簡單，以垂直和傾斜(向內)狀為主，溶痕、溶孔、溶蝕裂隙、溶穴、溶溝、溶槽、石芽、落水洞、溶洞、洼地不同程度存在。

勘察區巖溶弱～中等發育，局部斷層影響帶強烈發育，勘察區巖溶發育表現出對地層層位、構造部位和地貌單元的選擇性，主要發育于三疊系下統大冶組灰巖和三疊系下統安順組白云巖中，且順地層巖性分界線、構造走向及主要節理裂隙等方向發育明顯。勘察區巖溶發育有以豎向發育為主，水平發育較少的特性。巖溶主要形態為豎向落水洞、漏斗、溶蝕裂隙帶、溶溝溶槽、溶隙溶縫發育。

根據地質勘察資料，結合穩定性評價結果綜合考慮后，該工程在巖溶洼地、漏斗、塌陷、隱伏溶洞處采用不同能級的強夯法進行處理。

2 強夯法處理巖溶地基的設計

2.1 巖溶洼地、漏斗、塌陷處理的設計參數

根據充填物的厚度(Ⅰ區為飛行區道面影響區、填方邊坡穩定影響區、航站區和工作區道路區，Ⅱ區為飛行區土面區和工作區)不同，采用不同的單擊夯擊能和單點擊數：Ⅰ區厚度小于4 m，Ⅱ區厚度小于4 m，單擊夯擊能點夯2 000 kN·m，單點擊數10擊～12擊；Ⅰ區厚度4 m～5 m，Ⅱ區厚度小于4 m～6 m，單擊夯擊能點夯3 000 kN·m，單點擊數10擊～12擊；Ⅰ區厚度5 m～6 m，Ⅱ區厚度小于6 m～8 m，單擊夯擊能點夯4 000 kN·m，單點擊數10擊～12擊；Ⅰ區厚度6 m～7 m，Ⅱ區大于8 m，單擊夯擊能點夯6 000 kN·m，單點擊數14擊～18擊。Ⅰ區厚度7 m～8 m，單擊夯擊能點夯6 000 kN·m，單點擊數14擊～18擊。夯點布置形式單擊夯擊能點夯2 000 kN·m，3 000 kN·m和4 000 kN·m采用4.5 m×4.5 m；單擊夯擊能點夯5 000 kN·m和6 000 kN·m采用5 m×5 m。

強夯前鋪設1.5 m墊層，墊層采用場內開采的灰巖或白云巖，粒徑要求不大于0.8 m,含泥量應不大于7%，級配應良好(不均勻系數Cu≥5，曲率系數Cc=1～3)。鋪設好的墊層在強夯前推平。嚴格控制墊層材料的質量如粒徑、含泥量等指標，不滿足要求的不得進場。對有個別超粒徑的石料，現場解破至0.8 m以下滿足設計要求。

強夯停錘收斂采用雙標準控制：夯擊遍數及單點擊數均不小于設計要求；點夯單擊夯擊能為2 000 kN·m和3 000 kN·m時，最后兩擊夯沉量不大于50 mm；點夯單擊夯擊能為4 000 kN·m和5 000 kN·m時，最后兩擊夯沉量不大于100 mm；點夯單擊夯擊能為6 000 kN·m時最后兩擊夯沉量不大于150 mm；滿夯最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm。

2.2 隱伏溶洞處理設計參數

飛行區道面影響區、填方邊坡穩定影響區和工作區道路區溶洞處理方法：對于溶洞頂板埋藏深度H≤2 m的洞體，強夯采用3 000 kN·m級單擊夯擊能量進行，具體的方法為用爆破方法破碎洞體頂板并清除頂板破碎物和洞體內充填物，然后分層回填塊碎石進行強夯。對于溶洞頂板埋藏深度2 m8 m的充填類型的洞體，采用4 000 kN·m級單擊夯擊能量的墊層強夯法進行處理。

飛行區土面區、航站區和工作區建筑物的隱伏溶洞處理方法：對于溶洞頂板埋藏深度H≤8 m的充填類型的洞體，采用2 000 kN·m級單擊夯擊能量的墊層強夯法進行處理。對溶洞頂板埋藏深度H>8 m的充填類型的洞體，采用3 000 kN·m級單擊夯擊能量的墊層強夯法進行處理。

隱伏溶洞強夯法其他設計參數和巖溶洼地、漏斗、塌陷處理設計參數相同。

3 施工與檢測

1)強夯施工前做好各種準備工作。

a.保證足夠數量的人員(技術人員和工人)、設備、材料和滿足要求的料源等。

b.要特別注意施工安全。

c.原地面處理斜坡上的強夯施工，結合土石方工程，開挖臺階。臺階的寬度至少為一個夯錘直徑，高度根據場地地形情況確定。

2)強夯施工按下列順序進行：

a.對于強夯前需鋪設墊層的，在鋪設墊層前將地面平整，鋪設好墊層后放出第一遍夯點位置，并相應測出工作面的高程；

b.強夯機具設備就位，進行第一遍點夯；

c.記錄夯坑深度，直至達到控制標準完成夯擊；

d.用推土機推平場地，測量強夯后高程；

e.進行地基處理強夯時，應在規定的時間間隔后，按上述順序逐次完成夯擊遍數；

f.按設計要求的層面滿夯，測量夯后高程并計算最終平均夯沉量；

g.碾壓并進行找平；

h.測量、檢測與驗收。

3)強夯施工還應同時滿足下列要求:

a.要準確測放夯點，放線誤差不超過50 mm，不要遺漏夯點。

b.強夯間隔時間按設計文件要求的時間進行控制。

c.強夯要求采取夯擊次數和夯沉量雙控標準。若達不到設計要求，夯坑需補料再夯。

d.每點的夯擊能量要保證，測量并記錄每擊的夯沉量及每個夯點的夯擊次數。

e.詳細記錄施工過程中的各項參數及遇到的特殊情況。

f.施工中如有偏錘現象發生應重新對點。

g.夯擊過程中如有歪錘現象應分析原因并及時調整，坑底墊平后方能繼續施工。

h.要及時排除夯坑及場地內的積水。

4)大面積施工期進行的試夯應選擇代表性位置，地質條件不同時應分別試夯，試夯區不宜小于30 m×30 m。

5)局部強夯區域位于斜坡時，可先行填筑部分土石方，滿足強夯施工作業面條件后再行強夯處理。

6)強夯施工主要實測指標見表1。

表1 強夯施工實測指標

7)巖溶處理檢測。

a.巖溶洼地、漏斗、塌陷強夯后檢測。檢測項目包括載荷試驗、密實程度檢測。

飛行區道面影響區、填方邊坡穩定影響區、航站區和工作區道路區的巖溶漏斗、洼地和塌陷，強夯后地基承載力特征值不小于180 kPa，每個巖溶檢測1點，強夯墊層固體體積率不小于78%，灌水法檢測，每個巖溶檢測2點。

飛行區土面區和工作區建筑區內的巖溶漏斗、洼地和塌陷，強夯后地基承載力特征值不小于150 kPa，每個巖溶檢測1點，強夯墊層固體體積率不小于75%，灌水法檢測，每個巖溶檢測2點。

b.隱伏溶洞處理檢測。

強夯處理時，飛行區道面影響區、填方邊坡穩定影響區和工作區道路區強夯墊層固體體積率不小于78%，灌水法檢測。每個洞體不少于1點，波速測試應無明顯空洞，每個洞體不少于1點。飛行區土面區、航站區和工作區建筑區強夯墊層固體體積率不小于75%，灌水法檢測。每個洞體不少于1點，波速測試應無明顯空洞，每個洞體不少于1點。

4 巖溶處理檢測結果

該工程本標段巖溶處理在強夯施工結束后進行了檢測，檢測結果如下：

巖溶洼地、漏斗、塌陷共4個。2個在飛行區道面影響區，載荷試驗每個1點，共2點，承載力特征值均不小于180 kPa；強夯墊層固體體積率每個2點，共4點，均滿足設計要求。2個在飛行區土面區，載荷試驗每個1點，共2點，承載力特征值均不小于150 kPa；強夯墊層固體體積率每個2點，共4點，均滿足設計要求。

隱伏溶洞共43個。27個在飛行區道面影響區，強夯墊層固體體積率每個2點，共54點，均滿足設計要求；波速測試每個1點，共27點，檢測結果均無明顯空洞，滿足設計要求。16個在飛行區土面區，強夯墊層固體體積率每個2點，共32點，均滿足設計要求；波速測試每個1點，共16點，檢測結果均無明顯空洞，滿足設計要求。

5 經濟分析

以該工程為例，在西南地區將強夯法處理巖溶地基與其他處理方案(開挖換填、灌注混凝土處理)進行比較，施工速度快、工效高、施工費用低、節省投資，不失為機場處理巖溶地基的一種好方法。

6 結語

經過本工程的實踐證明，用該強夯法加固巖溶地基，它具有操作簡單、加固效果好、工效高、施工費用低、節省投資等優越性。本工程采用強夯法施工，按照設計要求所有檢測項目均能夠滿足，證明該強夯法施工處理巖溶地基是可行的，對其他機場施工具有很好的參考價值，并為其提供科學依據。

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