高寒地區(qū)下濕地軟基強(qiáng)夯處理技術(shù)的應(yīng)用

郝利生

海拉爾—滿洲里一級(jí)公路是綏滿國(guó)道干線的重要組成部分，地處呼倫貝爾高寒區(qū)，第七合同段K543+200～K553+200處為呼倫貝爾草原與二卡濕地鳥(niǎo)類自然保護(hù)區(qū)，此濕地路段多為搭頭、蘆葦?shù)认菜蓊?，表層土質(zhì)為草根、泥炭腐質(zhì)土或淤泥質(zhì)亞粘土，厚度0.4 m～2.7 m不等，其下臥層為粉砂土。在原設(shè)計(jì)方案中對(duì)該地段以開(kāi)挖換填的方式進(jìn)行處理。但自2005年5月開(kāi)始施工至8月末的黃金施工期內(nèi)，地表水位居高不下，平均水位比原來(lái)地面高出1.5 m，致使換填施工無(wú)法進(jìn)行。為保證整個(gè)項(xiàng)目工程進(jìn)度，業(yè)主經(jīng)多方研究決定將原設(shè)計(jì)方案改為路基強(qiáng)夯加固處理。

1 二卡濕地強(qiáng)夯處理

1)為保證項(xiàng)目工程進(jìn)度，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位與施工單位協(xié)商后，將原設(shè)計(jì)改為路基強(qiáng)夯加固處理，在濕地表層土上不除草，沿設(shè)計(jì)線路位置在濕地上直接拋填開(kāi)山石混合料，拋填高程至濕地常水位面上50cm處后采用2.5 m直徑夯錘，以2250 kN·m能量強(qiáng)夯加固開(kāi)山石混合料，在夯實(shí)和整平強(qiáng)夯后的開(kāi)山石混合料上鋪設(shè)一層土工布再填筑路基填筑料。

2)開(kāi)山混合料填筑控制含泥量不大于5%，拋填高程至常水位面以上50cm，拋填頂面設(shè)計(jì)高程處斷面寬度滿足設(shè)計(jì)寬度。

3)填筑至設(shè)計(jì)高程后，用自重加激振力不小于50 t的重型壓路機(jī)均勻碾壓兩遍，然后采用2250 kN·m能量，2.5 m直徑的夯錘進(jìn)行點(diǎn)夯形成強(qiáng)夯置換墩。夯點(diǎn)采用正方形布點(diǎn)，夯點(diǎn)間距5.6 m，工程分四遍夯實(shí)，均為點(diǎn)夯。

4)強(qiáng)夯置換墩的夯擊順序沿橫斷面由中間向兩邊、沿路基縱向由近及遠(yuǎn)逐點(diǎn)夯實(shí)，夯實(shí)擊數(shù)為每個(gè)夯點(diǎn)不小于8擊。第一、二遍夯完后在夯坑凹陷深度內(nèi)填筑級(jí)配良好的填料，再按第一、二遍夯點(diǎn)布置圖進(jìn)行三、四遍點(diǎn)夯，每夯點(diǎn)直至最后兩擊沉降量不大于50mm時(shí)方可收夯。

5)強(qiáng)夯置換墩施工完工后，經(jīng)整平開(kāi)山石料至設(shè)計(jì)標(biāo)高，選用沖擊碾壓。沖擊碾壓采用牽引式三輪lanpac壓路機(jī)碾壓20遍。

6)在開(kāi)山石混合料壓實(shí)后，在其上直接鋪設(shè)一層單位面積質(zhì)量不小于350 g/m2，刺破強(qiáng)度不小于0.5 kN的無(wú)紡?fù)凉げ?，然后按原設(shè)計(jì)填筑正常路基土料。

7)為配合科研和探索高寒地區(qū)濕地軟基的處理效果及進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。在強(qiáng)夯置換墩施工完成后，選取60 m長(zhǎng)的三段路段，分別采用普夯密實(shí)、拖式振動(dòng)壓路機(jī)和牽引式三輪壓路機(jī)對(duì)開(kāi)山石混合料進(jìn)行密實(shí)碾壓，并對(duì)路基沉降、側(cè)向位移等多項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)。

8)點(diǎn)夯形式的強(qiáng)夯置換墩，墩柱底端穿透腐質(zhì)淤泥層，起到擠密、承力和排水固結(jié)加固淤泥軟基的作用。同時(shí)委派中心試驗(yàn)室抽檢靜荷承載試驗(yàn)。

2 檢測(cè)方法

1)反力裝置。反力裝置試驗(yàn)采用壓重平臺(tái)反力裝置，配重在試驗(yàn)開(kāi)始前一次加上，承壓板面積為0.5 m2，形式為正方形，總配重按250 kN考慮。

2)加荷裝置。采用1臺(tái)50 t千斤頂手動(dòng)加荷并用連于千斤頂100MPa壓力表控制加荷。

3)沉降觀測(cè)系統(tǒng)。在承壓板兩個(gè)對(duì)角線方向?qū)ΨQ安裝4個(gè)30mm行程的百分表，測(cè)定地基沉降量。

4)試坑要求。試驗(yàn)基坑寬度不小于承壓板寬度的3倍，應(yīng)保持試驗(yàn)填料的原裝結(jié)構(gòu)。試壓平面應(yīng)用粗砂找平，其厚度不超過(guò)20mm，試驗(yàn)平面標(biāo)高高于基底標(biāo)高?；鶞?zhǔn)梁的支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在試坑之外，并保證基準(zhǔn)梁與基準(zhǔn)樁聯(lián)結(jié)穩(wěn)定、牢靠。

5)試驗(yàn)加荷方法。采用慢速維持荷載法，即逐級(jí)加荷，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，加下一級(jí)荷載，直至達(dá)到總荷載。

6)加荷與沉降觀測(cè)。每級(jí)加荷量為25 kN，按8級(jí)考慮，總加荷量為200 kN。

7)沉降觀測(cè)和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。每級(jí)加荷后，按間隔10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后每隔 30 min 測(cè)讀一次沉降量，當(dāng)在連續(xù)2 h內(nèi)，每小時(shí)的沉降不大于0.1mm時(shí)，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。

8)終止加荷條件。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加荷:a.承壓板周圍的土明顯地側(cè)向擠出。b.沉降s急劇增大，荷載—沉降(p—s)曲線出現(xiàn)陡降段。c.在某一級(jí)荷載下，24 h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定。d.沉降量與承壓板的寬度或直徑之比不小于0.06(即 42.4mm)。e.達(dá)到最終加荷量 200 kN。

3 檢測(cè)結(jié)果

1)Z1～Z4(夯點(diǎn))試驗(yàn)點(diǎn)承載力的確定。

Z1和Z2點(diǎn)加荷至400 kPa時(shí)，已達(dá)到要求荷載，故停止加荷。沉降量累計(jì)值分別為6.88mm和7.41mm，試驗(yàn)完畢未出現(xiàn)任何破壞特征。p—s曲線未出現(xiàn)明顯的比例界限點(diǎn)，也未出現(xiàn)極限荷載，采用S/B=0.008對(duì)應(yīng)的荷載確定地基承載力特征值。由此確定Z1和Z2點(diǎn)地基承載力特征值為348 kPa和320 kPa，均大于最大加載值的一半，故取該點(diǎn)地基承載力特征值為200 kPa。

Z3和Z4點(diǎn)加荷至400 kPa時(shí)，已達(dá)到要求荷載，故停止加荷。沉降量累計(jì)值為7.00mm和7.08mm，試驗(yàn)完畢后未出現(xiàn)任何破壞特征。p—s曲線未出現(xiàn)明顯的比例界限點(diǎn)，也未出現(xiàn)極限荷載，采用S/B=0.008對(duì)應(yīng)的荷載確定地基承載力特征值。由此確定Z3和Z4點(diǎn)地基承載力特征值為330 kPa和340 kPa。均大于最大加載值的一半，故取該點(diǎn)地基承載力特征值為200 kPa。

2)復(fù)合地基承載力的確定。

根據(jù)夯點(diǎn)與夯間確定的地基承載力特征值，按照下列公式確定復(fù)合地基承載力特征值。

其中，fspk為復(fù)合地基承載力特征值的計(jì)算值，kPa;m為面積置換率，0.354;fpk為夯點(diǎn)地基承載力特征值，200 kPa;fsk為夯間地基承載力特征值，200 kPa。

經(jīng)計(jì)算，fspk=200 kPa。

按試夯參數(shù)進(jìn)行地基處理后，復(fù)合地基承載力可達(dá)到200 kPa。

4 強(qiáng)夯施工工藝及技術(shù)安全要求

1)根據(jù)既定的各項(xiàng)施工參數(shù)，在開(kāi)始施工前應(yīng)檢查夯錘重量和落距，以確保單擊能量滿足設(shè)計(jì)要求，施工中檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊夯沉量并測(cè)量與記錄。

2)施工時(shí)若按規(guī)定錘擊數(shù)夯實(shí)但最后兩擊的夯沉量仍大于設(shè)計(jì)控制值時(shí)，需增加擊數(shù)或填料繼續(xù)夯至滿足要求。

3)強(qiáng)夯施工門(mén)架較高，采用自動(dòng)脫鉤裝置，進(jìn)行施工時(shí)必須保證安全，施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴安全帽，高空作業(yè)系安全帶，夯機(jī)就位時(shí)要支墊平穩(wěn)，機(jī)組駕駛室前面設(shè)置金屬防護(hù)網(wǎng)。

4)夯錘起吊前應(yīng)確定起重設(shè)備穩(wěn)定性和制動(dòng)器可靠良好后方起吊夯錘，六級(jí)以上大風(fēng)天氣、大霧以及夜間照明不良情況禁止作業(yè)。

5 施工難點(diǎn)與對(duì)策

1)強(qiáng)夯施工是利用高能量沖擊和振動(dòng)，對(duì)周圍地層以及鄰近建筑物有擾動(dòng)作用，在大中橋兩側(cè)施工時(shí)，對(duì)橋梁灌注樁成孔作業(yè)有擾動(dòng)形成塌孔。為此，我們采取隔斷施工，以及在橋涵兩側(cè)開(kāi)挖減震溝等一些有效措施進(jìn)行減震處理，盡可能地減弱或消除對(duì)鄰近建筑物的影響。

2)靜載檢驗(yàn)試驗(yàn)利用作用力和反作用力的原理，加載配重自身重量隨著承載力的提高而增大，在本項(xiàng)目施工中我們根據(jù)施工規(guī)范減小了靜載承壓板面積，利用工地現(xiàn)有的施工機(jī)械作為加載配重，降低了施工成本，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于本工程采取的拋石擠淤、強(qiáng)夯加固處理二卡濕地方案，首先進(jìn)行試夯。在試夯過(guò)程中，由駐地監(jiān)理、業(yè)主以及聘請(qǐng)的交通部、試夯專家到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了指導(dǎo)并對(duì)夯段進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明此種方法處理的效果較好，均達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。強(qiáng)夯法加固地基具有適應(yīng)土質(zhì)廣、效果好、不耗用貴重材料、造價(jià)低于其他方法、施工操作便捷、投入少、工期短等特點(diǎn)。為本合同段以至整個(gè)項(xiàng)目按期完工提供了保證，也為高寒地區(qū)處理軟土地基施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 高 衛(wèi).淺談強(qiáng)夯法在工程中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2010，36(9):122-123.