強(qiáng)夯法在南水北調(diào)中線總干渠安陽段應(yīng)用分析

何寧杰

摘要：根據(jù)強(qiáng)夯法的工藝原理和在南水水調(diào)中線工程中的實(shí)際運(yùn)用，從施工機(jī)械的選用、強(qiáng)務(wù)處理范圍的確定、地基含水量對強(qiáng)夯效果的影響、強(qiáng)夯間隔期等方面提出了建議。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法；南水北調(diào)；濕陷性；應(yīng)用分析

中圖分類號：TU662文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198(2009)04-0297-01

1工藝原理

強(qiáng)夯法又稱動力固結(jié)法，是用起重機(jī)將8～40t重夯錘吊高到6～26m高度后，重錘自由落下，在土體中形成巨大的沖擊能量和沖擊波，土體局部產(chǎn)生振動液化，土體受到壓縮。在土體內(nèi)部產(chǎn)生超孔隙水壓力。夯錘下落形成的巨大振動波會造成土粒間出現(xiàn)裂隙并形成樹枝狀排水通道，使土的滲透性變好，土中超孔隙水壓力大于土顆粒間的側(cè)向壓力，孔隙水和氣體沿裂隙不斷排出。孔隙減少，土體顆粒相互靠攏。隨著土體超孔隙水壓力的不斷消散，土體不斷的排水固結(jié)。土體密實(shí)度逐漸提高，滲透性降低，最終達(dá)到消除黃土濕陷性的效果。

2施工中應(yīng)注意的問題

2.1施工機(jī)械的選用

目前在我國的強(qiáng)夯法施工中，尚無專用的起重機(jī)械，多以履帶式起重機(jī)配合自動脫鉤裝置組成。根據(jù)強(qiáng)夯機(jī)械起重能力和扒桿剛度太小，強(qiáng)夯機(jī)分為帶支架式和無支架式兩種，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)夯機(jī)械起重能力應(yīng)比錘重大2～3倍，當(dāng)小于此范圍時在扒稈段部要加設(shè)龍門架或三腳架。

強(qiáng)夯機(jī)的選用直接影響到后續(xù)施工中強(qiáng)夯的布點(diǎn)和施工效率，采用帶龍門架的夯機(jī)，起重機(jī)要求功率較小，油耗量小，比較經(jīng)濟(jì)。由于龍門架支腿的影響，夯機(jī)移動較慢，施工速度也較慢，另外此種夯機(jī)行走路線為直線時相對施工效率最高，宜采用正方形布點(diǎn)，不宜采用正三角形布點(diǎn)方式。不帶支架的強(qiáng)夯機(jī)，夯機(jī)移動、轉(zhuǎn)動靈活，夯擊范圍廣，起重速度快，施工速度快，但采用此種夯機(jī)對機(jī)械的起重能力和自身穩(wěn)定性要求較高，油耗量比帶支架夯機(jī)要高2～3倍。此種機(jī)械適宜處理范圍大，能夠滿足連續(xù)施工要求的地基。

2.2強(qiáng)夯處理范圍的確定

經(jīng)過強(qiáng)夯處理過的地基。在地基邊界處土體內(nèi)會產(chǎn)生沒有夯擊過和夯擊過的邊界，從而造成邊界內(nèi)外地基承載力的不均勻。為了避免在夯擊后的土體中出現(xiàn)地基承載力不均勻的“邊界現(xiàn)象”，引起上部堤體的差異沉降，從而造成渠堤開裂，所以強(qiáng)夯處理范圍就必須要比渠堤地基寬度有一定超寬。

強(qiáng)夯處理的超寬范圍有的建議用加固深度；有的建議用加固深度的1／2或1／4。在《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》規(guī)定“當(dāng)為整片處理時，其處理范圍應(yīng)大于建筑物底層平面的面積，超出建筑物外墻基礎(chǔ)邊緣的寬度，每邊不宜小于處理土層的1／2，并不應(yīng)小于2m?！北竟こ痰鼗幚頌閹钸B片處理，因此超寬采用設(shè)計(jì)要求處理深度的1／2，為3m，

強(qiáng)夯處理的寬度是根據(jù)渠堤基礎(chǔ)面積加超寬寬度而成，具有很大的隨機(jī)性，并且與設(shè)計(jì)的強(qiáng)夯布點(diǎn)間距并不成倍數(shù)關(guān)系，不能保證強(qiáng)夯處理范圍邊緣線與夯錘剛好平齊。實(shí)際實(shí)施過程過程中，采取在外側(cè)增加一排夯點(diǎn)的方法解決，保證強(qiáng)夯處理區(qū)均在夯擊范圍內(nèi)。

2.3地基含水量對強(qiáng)夯效果的影響

濕陷性黃土的特征是土體顆粒細(xì)，滲透系數(shù)小，并且有內(nèi)聚力，當(dāng)它處于最優(yōu)含水量時具有較高的內(nèi)聚力，因而強(qiáng)度很高，此時進(jìn)行強(qiáng)夯施工，側(cè)面地面不易隆起，夯坑可以較深。當(dāng)土的含水量增高處于飽和狀態(tài)時。土體內(nèi)部內(nèi)聚力變小。夯擊能過大只能造成周圍土體隆起，另外由于飽和土滲透系數(shù)很小時，滲透路徑長，排水困難，不利于內(nèi)部超孔隙水壓力的消散，造成處理效果不理想。對于飽和度大的非飽和土，由于土體被壓縮，內(nèi)部水份析出，強(qiáng)夯過程中會轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡屯?，用重錘夯擊只會產(chǎn)生無體積改變的握性變形，形成“橡皮土”。所以進(jìn)行強(qiáng)夯施工對，一定要查明地基含水量，才能施工。

本工程地基土塑限含水量為20.5％，開始施工時，土體天然含水量為17.2％，強(qiáng)夯施工時，3000KN·M強(qiáng)夯處理地基單點(diǎn)經(jīng)沖擊夯擊后，夯坑深度可達(dá)2.7m而夯坑周圍無明顯隆起，最后兩擊夯沉量也控制在5cm以下，夯機(jī)行走順利。后在雨季時施工，地基天然含水量升至22.4％以上，夯擊時，夯坑周圍土體隆起嚴(yán)重，最后兩擊夯沉量不能滿足小于5cm要求，并且發(fā)生吸錘，陷車現(xiàn)象。夯后濕陷性檢查，部分檢查點(diǎn)在3～4m深度濕陷性系數(shù)大于0.015。出現(xiàn)此情況后停止施工，等雨季過后，天然含水量降至合適范圍重新進(jìn)行施工。

《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》6.3.4規(guī)定“采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基，土的天然含水量宜低于塑限含水量1％～3％，當(dāng)天然含水量大于塑限含水量3％以上時，宜采用晾干或其他措施適當(dāng)降低其含水量?！彼圆捎脧?qiáng)夯法處理濕陷性黃土?xí)r要提前查明地基天然含水量與塑限含水量后再開始施工，如天然含水量過大不宜施工時，要采取降水措施或停止施工。當(dāng)采取降水措施困難或工期要求較緊時，可采用強(qiáng)夯置換法進(jìn)行處理。

2.4強(qiáng)夯間隔期的確定

強(qiáng)夯各遍之間的間歇時問，主要取決于土的孔隙水壓力的消散情況。如果孔隙水壓力消散快，間歇的時間短；孔隙水壓力消散慢，間歇時間長。對于粘性土或沖積土，土體內(nèi)黏粒含量高，粘聚力強(qiáng)，孔隙水壓力較慢，間隔期一般需要一周以上；對于砂類土內(nèi)部黏粒含量少，粘聚力小，孔隙水壓力消散較快，可以減少間隔期至一周以下。因此，在強(qiáng)夯作業(yè)前要對地基土質(zhì)土性進(jìn)行檢查黏粒含量、滲透系數(shù)試驗(yàn)，查明土壤的土性，從而確定合理的間隔期。本工程為粉性土，確定的強(qiáng)夯間隔期為一周。

3結(jié)果

采用強(qiáng)夯法處理各類不良地質(zhì)，具有速度快、加固效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，但由于國內(nèi)外對強(qiáng)夯法處理不良地基的機(jī)理研究還很粗淺，有些理論還建立在假設(shè)基礎(chǔ)上，只能從實(shí)踐中摸索前進(jìn)，所以在實(shí)施過程中要提前對各種影響工程施工的因素提前進(jìn)行分析準(zhǔn)備，在正式施工前，選取一定區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，確定合理的施工參數(shù)，才能經(jīng)濟(jì)、有效的達(dá)到想要的處理效果。