强夯法处理软土地基的质量控制.doc

浅谈强夯法处理软土地基的质量控制 陈文侃 中交一航局大连第三分公司 350000 摘 要 阐述强夯法加固地基的原理、主要设计参数及施工质量控制要点，从强夯施工过程的各个环节入手，全面系统地归纳了强夯施工与质量控制之间的关系，通过分析影响工序施工质量的主要因素，阐明了对强夯法处理地基的施工质量控制方法。 关键词 强夯法 加固 软土地基 质量控制 1 引言 强夯法又称动力固结法（Dynamic?Consolidation），即用履带式起重机反复将10T~50T的锤起吊到10~25?m高度，而后利用自动脱钩释放夯锤自由落下，其动能在土中形成强大的冲击波和高应力，致使孔隙被压缩，土体局部液化，夯实点周围产生裂隙，成为加速孔隙水压力消散的主要通道，土体迅速固结，从而提高地基的强度与承载力、降低压缩性、改善其抵抗振（震）动液化能力、消除湿陷性等。该法自诞生以来，以其经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节省材料、质量容易控制、适用范围广、施工周期短等突出优点，，因此越来越广泛地被应用于工民建、公路、铁路路基、机场跑道、码头等地基处理工程。而在实际工程施工中，通过行之有效的质量控制措施，指导施工单位采取科学合理的施工方案，对工程质量的可靠性、工程造价经济合理性有很大作用。 2 工程概况 福州港可门作业区区4#、5#泊位工程，陆域形成总面积为83.4万m2，强夯处理部分包括矿石堆场普夯，道路和生活区强夯，斗轮机基础、抛石挤淤强夯，其中强夯面积121712m2普夯面积94837m2，地基采用施打塑料排水板后回填土石料，然后进行堆载预压处理，卸载后采用强夯加固，以提高回填土的密实度，满足地基承载力要求。强夯加固采取二遍点夯一遍普夯方法，夯点布置为正方形，跳档夯间距，点夯夯击能为2500KN-M，夯点间距7米，点夯2遍，每点每遍夯12击；普夯夯击能1200KN-M，普夯的锤底要求搭接，夯印搭接为1/3锤底直径，普夯每点夯3击。 3 强夯法加固地基原理 3.1 宏观机理 回填土石料由于没有固化内聚力？？？，其主压实区和次压实区通常较大，次压实区显示出压密作用急速减少。夯击时，夯坑易塌陷，提锤不会握裹，夯坑深度可较大，故总加固深度较大。同时，振动作用可使振动影响区回填土振密或松动，可加大加固深度并可能引起周围回填土的振陷，场地发生环裂，引起邻近建筑物下沉。密土在覆盖力小则可能变松，松土则变密。 根据梅那（L.MENARD）提出的动力固结模型理论： 1.饱和土由于存在微小气泡而呈现压缩性； 在多次冲击荷载作用下土体产生液化； 由于土体产生裂缝或趋于液化所引起的渗透性增大； 土体的触变性恢复； 以上四点可解释如下： 饱和土的压缩性：饱和土的孔隙中除了有孔隙水外，还有小部分有机质分解产生的微小气泡，其体积约占整个体积的2-3%，最多可达4%，强夯时，原土体中孔隙和气泡压缩，在压缩过程中产生较大的变形能，在压缩过程结束时，变形能释放，反作用于周边孔隙水，使孔隙水压力增大，土体中水（主要是自由态水）沿孔隙排出，孔隙水压力逐渐消散，而土体固相体积在这个过程中始终不变。这样每夯击一次，气相和液相体积均有所减小，使饱和土产生压缩，出现沉降。另外在强夯的反复冲击过程中，含有气体的孔隙水具有滞后现象，气相的体积不会发生瞬间膨胀。原土体颗粒周围的附着水，由于振动和温度升高，变为自由态水，在土体颗粒间起“润滑”作用，消弱土体颗粒间的粘聚力和内摩擦力，从而使土体强度下降； 液化的产生：土体的压缩、沉降与夯击能呈正比，当夯击能达到一定程度，土体压缩、沉降不复发生，土体呈现不可压缩性，此时对应的夯击能即为极限饱和能，饱和能的大小与土体种类有关，一般为50-300KN.M/m3,夯击能一达到饱和能，土体就出现液化，原附着态水变为自由态水，此时土体强度最低。 渗透性变化：随着夯击能增加到饱和能，按照力学平衡理论，孔隙水压力上升等于土体上部自重覆盖压力。随着孔隙水和气泡的逸出，孔隙水压力逐渐消散；按照梅那的动力固结理论，强夯时，土体局部液化，所产生的超孔隙水压力大于土体的横向压力，土体结构沿着纵向产生破裂，形成树枝状的排水通道。孔隙水压力陡增，随着孔隙水和气泡沿孔隙的逸出，孔隙水压力消散，当与土体横向压力平衡时，裂缝闭合，土体中水的运动又恢复到常态。 触变的发生：如下图所示，强夯后，土体的抗剪强度和变形模量均有大幅度的增长。而土体的变形在这期间却变化极小，这是因为原自由态水重新被吸附后变为附着态水的缘故。触变恢复是比较缓慢的，一般来说夯击6个月后土体的抗剪强度只比夯击一个月后（此时孔隙水压力已完全消散）增加20%-30%。变形模量增加30%-80%。所以对夯击效果的检查可以放在夯击后4-5周后进行。 附图，强夯时土体随时间变化的情况 根据上述理论可以认为：强夯法机理就是在极短时间内