强夯法在某机场软土地基加固工程中的技术及应用

　　所谓强夯法又称动力固结法，就是将重锤反复提到高处使其自由落下夯实地基，从而使地基的强度提高、压缩性得到降低的方法。由于此法处理地基原理直观、设备简单，而且适用范围甚广，同时效果明显，加固速度快，经济效益明显，因而成为当前经济使用的地基加固方法。强夯技术较具有以下特点：
　　一是加固效果明显。地基经强夯处理后，可增加干重度，减少孔隙比，而且可明显提高地基承载力、压缩模量，而且经强夯加固处理后的地基，除含水量过高的软粘土外，一般均可在夯实后投入使用。
　　二是施工机具简单。强夯机具主要为履带式起重机。当起吊能力有限时可辅以龙门式起落架或其它设施，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时，还可以因地制宜地采用打桩机、龙门吊、桅杆等简易设备。
　　三是适用各类土层。可用于加固各类粉土、砂性土、黄土、一般粘性土、人工填土，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及工业废料或建筑、生活垃圾等组成的杂填土，结合其它技术措施亦可用于加固软土地基。
　　一、工程概况
　　1.工程简介。某机场滑行道宽度12m，设计加宽至60m改造为跑道，沿道路中心线南26m新建泄洪渠箱涵内径3.5m~26m双孔，与跑道线同步建设。其中0+000~0+285段为软土地基，原地面标高35.0m左右，土质复杂，地下水位高。如何处理好箱涵基础，成为制工程投资的关键，更与工程安全、运营使用效果密切相关。
　　2.地形勘探。经勘探此地有四种地层，分别为淤泥层：厚0.5~1.5m；松软粘土层：厚0.5~1.0m；淤泥质砂层：厚2~6m；含中粗砂粘土层：厚2~5m。
　　3.水文条件。本段地下水赋存于淤泥质砂层及中粗砂粘土层中，含水层分布稳定，同时本段离河距离不足l00m，河水枯盈水位在29m-35m波动，施工时地下水位高达30.2m，而且很难降下来，对地基承载力和沉降量影响很大。
　　二、施工方案简述
　　软土地基处理技术要求为：箱涵基础底面高程35.9m，根据设计要求地基承载力大于120kPa，工后沉降量<10cm。
　　因场地流塑状淤泥及粘土层含杂质太多，可予以清除，且主要对淤泥砂质层综合分析处理。工程的特点是地下水位高，液化砂土流动性大，排水体设置比较困难，也很费时，加上必须层层碾压，施工进度更慢，造价高。所以工程决定动力排水固结法和综合强夯法的优点，在工程施工时需要设反滤层及持力层，在强夯处理前需要填土至箱涵基底标高。设计方案主要分以下两个步骤：
　　1.抛石挤压。首先需要将顶层的流塑状淤泥进行清理，铺填大小均匀的片石，通过用卵石或砂灌满缝隙形成反滤层，之后沿箱涵基础外纵向设低于地下水位的排水盲沟，这样通过将水引出路基使地下水位降低。
　　2.在回填至箱涵基底标高后开始进行强夯加固。
　　3.强夯参数设计。对于软基未完全清理及地下水位较高的基础，不能按我国地基处理规范标准（最后两击夯沉量平均小于5~10cm）执行。本基础处理方法主要强调液化砂土的排水固结特性，由于液化砂土易流动、高孔隙比、高含水量等特点，不可能像颗粒土那样强夯后迅速提高其压缩模量和承载力，过量夯击将产生大量侧向挤压破坏和剪切变形，甚至将下层夯成橡皮土导致工程失败，通常应采用试夯确定控制夯击点数。其原则是：① n击后夯坑深应小于80cm；② n击后垂直压缩量小于水平挤出量，反映下卧层的扰动己十分严重。满足以上任何一个条件即确定该点的击数为n击。单点击数虽然受到限制，而夯击遍数可相应增加，用反复多遍的方法来保证夯击效果。；③当n击后，连续两次后一击夯沉量比前一击更大则反映下卧层被水平挤动
　　夯击能的强大作用将使被夯土体中孔隙水压力迅速增加，在夯击过程中前后两遍之间需要一定的时间间隔，这样会使土中孔隙水压力进行消散，提高地基强度的同时可以提高后续夯击效果。间隔时间应通过试验工程或试夯对孔隙水压力消散过程的观测来予以确定，由于下卧层土质为中粗砂粘土质及淤泥质砂岩层，由于反滤层的存在，将使孔隙水得以迅速消散。
　　三、强夯效果检测
　　全路段强夯后测定结果见表1。
　　试验结果证明，此处理方法大大减少了箱涵基础的工后沉降。由于片石层的影响，标准贯入试验仅打穿上填土层，承载力>180kPa。
　　本处理方法的最大特点是：以片石、砂卵石垫层作滤层兼持力层，一次强夯成型。因为片石滤层作持力层，杜绝了地下水上翻对土质的危害，同时通过持力层将基础应力分散到下卧层，大大减少了工后沉降量，具有安全可靠、就地取材、施工简捷的优点。
　　
　　四、结束语
　　随着强夯法处理地基技术理论及实践的不断发展与完善，在很多工程中取得了良好的效果。本文通过某工程实例阐述了强夯施工的特点、参数设计、效果检测等步骤，工程施工人员可从中感知强夯施工的过程，方便工程施工，经济合理，技术较为可靠，在遇到同类型工程问题时可借鉴使用。
　　
　　（作者简介：张建军，高级工程师，空防工程五处，主要研究方向为机场施工管理；谢永亮、战仕利、王瑞，徐州空军学院机场工程系；王永杰，济空机场工兵勤务队。）