朱肖峰，吳 衡

（浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000）

強(qiáng)夯加固技術(shù)在水利工程軟基處理中的應(yīng)用

朱肖峰，吳 衡

（浙江天澤水電建設(shè)有限公司，浙江衢州324000）

強(qiáng)夯加固技術(shù)憑借自身所需設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益良好以及方便操作等多重特點(diǎn)，在全國(guó)范圍內(nèi)乃至世界各國(guó)得到了極快地推廣與應(yīng)用，現(xiàn)已成為工程項(xiàng)目首選的地基處理技術(shù)之一。從當(dāng)前來(lái)看，強(qiáng)夯加固技術(shù)主要應(yīng)用在低飽和度細(xì)粒土和粗粒土當(dāng)中，并且能夠取得良好的效果，然而應(yīng)用在飽和度較高的細(xì)粒土，特別是淤泥及淤泥質(zhì)土的實(shí)際效果仍無(wú)法確定，很多情況下使用的效果很差。所以，相關(guān)工作人員一定要在實(shí)際工作中不斷分析、總結(jié)，不斷提升強(qiáng)夯加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，使其更加具有經(jīng)濟(jì)意義和科學(xué)意義。

強(qiáng)夯加固技術(shù)；水利工程；軟基；處理；應(yīng)用

1 關(guān)于軟土的基本概述

淤泥和淤泥質(zhì)土統(tǒng)稱(chēng)為軟土，這種土質(zhì)更多存在河流、沿海以及湖泊等地的附近。一般軟土的色調(diào)以灰色為主，天然縫隙在1.0以下，而且他的天然含水量高于液限細(xì)粒土。軟土具有透水性差、擾動(dòng)性大、靈敏度高、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、固結(jié)系數(shù)小、抗剪強(qiáng)度低、可壓縮性強(qiáng)、天然縫隙比大、天然含水量高、土層分布復(fù)雜、每層物理性質(zhì)差別大等諸多特點(diǎn)。通常情況下，軟土都是由黏土粉粒構(gòu)成，一些黏土粉粒的含量能夠高于60%以上，此外，軟土顆粒的直徑都相對(duì)較小，并且呈現(xiàn)薄葉樁，表層布滿(mǎn)了負(fù)電荷，在軟土顆粒附近依附著大量的偶極化分子。軟土層在沉積之后往往將會(huì)形成絮狀的結(jié)構(gòu)，這也是導(dǎo)致其具有較高含水量的一個(gè)十分重要的原因。

2 強(qiáng)夯加固技術(shù)的基本原理

2.1 動(dòng)力置換

動(dòng)力置換具體可以分成樁式置換以及整式置換。利用強(qiáng)大夯擊力在軟基當(dāng)中填筑碎石，形成碎石樁且提升其穩(wěn)定程度，這就是樁式置換。而利用強(qiáng)大夯擊力不斷向淤泥當(dāng)中填筑碎石，形成加固效果較好的碎石墊層，這便是整式置換［1］。

2.2 動(dòng)力固結(jié)

利用沖擊作用，促使沖擊波形成，并且破壞掉土體的結(jié)構(gòu)，在土體當(dāng)中部分地方便會(huì)產(chǎn)生一些縫隙，而且這些縫隙均具有排水能力，這時(shí)把縫隙當(dāng)中的軟土地基空隙內(nèi)的水分充分流出，最終達(dá)到軟土體固結(jié)的效果，這便是強(qiáng)夯法當(dāng)中固結(jié)的施工原理。根據(jù)大量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，夯擊力的大小將直接對(duì)土體的沉降狀況造成影響，其中夯擊力大，土體的沉降量便會(huì)隨之增加，兩者之間存在著正比的關(guān)系。

2.3 動(dòng)力密實(shí)

所謂的動(dòng)力密實(shí)主要是利用較大的沖擊荷載充分壓實(shí)土體間的空隙，從而達(dá)到軟體地基強(qiáng)度提升的目的。

3 施工準(zhǔn)備工作

3.1 選擇強(qiáng)夯設(shè)備

強(qiáng)夯設(shè)備一般包括3個(gè)部分，即夯錘、起重機(jī)、脫鉤裝置。

3.1.1 夯錘

夯錘可以分成方形和圓形2個(gè)形狀，底面積通?？刂圃? m2～6 m2。選用夯錘時(shí)，可以根據(jù)起重設(shè)備、加固深度以及地基土質(zhì)來(lái)進(jìn)行。選擇夯錘底面積時(shí)，一定要根據(jù)地基種類(lèi)進(jìn)行。

3.1.2 起重機(jī)與脫鉤裝置

一般情況下，起重機(jī)會(huì)選擇輪胎式或者履帶式的，例如，在地基存在加固需要時(shí)，應(yīng)該選擇大型夯錘，并且要進(jìn)行穿越起吊三腳架支座、利用兩臺(tái)起重機(jī)完成夯錘臺(tái)吊施工。通過(guò)滑輪組把夯錘吊至指定高度，然后通過(guò)脫鉤裝置來(lái)達(dá)到自動(dòng)脫鉤落錘的目的。當(dāng)前主要使用的脫鉤裝置分別是利用吊機(jī)上副卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩吊起鎖卡焊合件促使夯錘掉落，還有一種就是脫鉤施夯作業(yè)，利用高度索方法來(lái)完成作業(yè)。

3.2 選擇強(qiáng)夯參數(shù)

應(yīng)用強(qiáng)夯技術(shù)來(lái)處理水利工程軟基時(shí)，所使用的錘重通常在8 t～25 t，其落距一般控制在8 m～20 m。在選擇錘重時(shí)，一定要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)施工規(guī)定來(lái)進(jìn)行，比如地基的加固深度大小等方面。為了能夠更加具體的了解強(qiáng)夯施工過(guò)程中錘重與落距之間的關(guān)系，可以用圖1進(jìn)行分析。

圖1 沖量、錘重以及落距間的關(guān)系

把夯錘重量設(shè)成m，落距用h來(lái)表示，而沖量則用F來(lái)表示，這樣一來(lái)便可以得到在錘重增加以及落距增加過(guò)程中，其效果最良好的是增加錘重。

3.3 確定夯擊能

一般情況下，在水利工程強(qiáng)夯施工初期都應(yīng)該進(jìn)行試驗(yàn)段的試驗(yàn)工作，憑借其獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，并根據(jù)所得出的數(shù)據(jù)，與設(shè)計(jì)及施工相結(jié)合，然而準(zhǔn)確確定出最佳的夯擊能。由于黏性土孔隙水壓力消散的十分緩慢，最佳夯擊能可根據(jù)孔隙水壓力的疊加值負(fù)荷土的壓力范圍來(lái)確定。由于砂性土擁有很快的孔隙水壓力增加或者降低速度，最佳夯擊能的確定一定要遵循孔隙水壓力增加量伴隨夯擊數(shù)的增加而漸趨恒定的夯擊能來(lái)確定。

4 在水利工程軟基處理中應(yīng)用強(qiáng)夯加固技術(shù)

4.1 工程實(shí)例

某水利工程擁有城市供水、發(fā)電、灌溉等多項(xiàng)用途，屬于綜合性水利樞紐，其主要構(gòu)成有調(diào)節(jié)閘、電站和泵站等。在其東西偏向分別設(shè)置五孔提升式平面鋼閘門(mén)來(lái)調(diào)整閘的設(shè)置，中間設(shè)置橡膠壩，一共16節(jié)，介質(zhì)寬為70 m，壩高為3.5 m，而且要把橋頭堡、泵站、引水閘設(shè)置在兩岸。該水利工程河床主要為河流沖積物，成份有中砂、亞黏土、細(xì)砂等。所以，應(yīng)該對(duì)其實(shí)施必要的加固處理。

4.2 強(qiáng)夯技術(shù)的施工

4.2.1 場(chǎng)地的平整

首先對(duì)強(qiáng)夯施工之后可能產(chǎn)生的平均地面形變情況進(jìn)行事先的估計(jì)，進(jìn)而確定強(qiáng)夯施工之前地面的高程，接著進(jìn)行場(chǎng)地的平整，通常情況下使用推土機(jī)來(lái)開(kāi)展工作。與此同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)強(qiáng)夯場(chǎng)地一定范圍之內(nèi)的地下構(gòu)筑物和各類(lèi)地下管線位置及其標(biāo)高實(shí)施全面的勘察，盡量不要在這些構(gòu)造物上方完成強(qiáng)夯施工，若是不能避免，則需要嚴(yán)格根據(jù)強(qiáng)夯影響深度的多少，對(duì)其將會(huì)發(fā)生的狀況實(shí)施估計(jì)，同時(shí)還要及時(shí)運(yùn)用行之有效的方法來(lái)處理，避免對(duì)工程帶來(lái)一定的損害。

4.2.2 鋪筑墊層或者減小地下水位

若是地表層構(gòu)成成分多是細(xì)粒砂且地下水位較高，必要時(shí)一定要鋪筑0.5～2 m的松散材料在表層處，同時(shí)也可以利用人工的方法來(lái)減小地下水位，其主要作用就是協(xié)助地表形成硬層更加快速，更好地支撐起重機(jī)設(shè)備，確保施工過(guò)程能夠順利實(shí)施。

4.2.3 施工作業(yè)

此水利工程選擇15 t和10 t的錘重，將其落距控制在10 m，并定為3㎡的夯錘底面積。其設(shè)計(jì)加固深度應(yīng)為6 m。先在平整后的場(chǎng)地上標(biāo)注夯擊點(diǎn)，并準(zhǔn)確測(cè)量地面高程，起重機(jī)達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)強(qiáng)夯施工前錘頂?shù)母叱踢M(jìn)行測(cè)量。

［1］楊來(lái)生，胡立東，李早星.淺談強(qiáng)夯加固地基的原理及其試驗(yàn)與檢測(cè)［J］.西部探礦工程，2006（10）：75－76.

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1007－7596（2015）05－0073－02

2014－10－31

朱肖峰（1976－），男，工程師，浙江衢州人，從事水利水電施工管理工作；吳衡（1985－），男，浙江衢州人，工程師，從事水利水電施工管理工作。