路基强夯处理孔隙水压力监测及参数确定

路基强夯处理孔隙水压力监测及参数确定

周忠旭

中交二航局建筑科技有限公司 武汉 430000

摘要：路基是路面的基础，稳定坚实的路基，可以保障路面质量、确保行车安全。近年来，越来越多的学者专家通过研究路面问题和路基病害得出：中国存在重视路面、轻视道路基础的现象，他们系统分析国内外路基工程的领域现状及未来的发展方向后，对道路基础的关键性研究，促进了新理论、新技术以及新方法不断涌现。本篇文章着重探讨了路基强夯处理孔隙水压力监测及参数确定方面的具体状况，可以为路基工程领域人员研究和提升技术提供参考和借鉴。

关键词：路基；强夯处理

引言：

强夯法在提高路基质量方面具有重要的优点，在许多地基工程中都得到了广泛地运用。然而，本着实事求是、具体问题具体分析的原则，对于部分性质的地基，需要采用不同的强夯法。高饱和度的粉黏土地基是一种特殊的地基形式。其在采用了一定的工艺后，可以达到比原来更好的处理效果。本文就以该特例进行分析，探讨具体情况下的路基强夯处理孔隙水压力监测及参数确定。

一、几种不同的地基处理技术及其区别

（一）三种较常见的地基类型

第一种常见的地基是软土地基。它在我国的内陆、湖泊、沿海等地区的基础设施建设中经常使用。官方认为，软土地基由软黏土组成的，指的是那些孔隙比例较大、天然含水率较高、抗剪程度相对比较低的压缩性比较高的饱和细腻土壤。在道路桥梁路基建设中存在着结构水平位移、不均匀沉降等基础问题。

第二种常见的地基是粉土地基。它主要集中在我国的黄河中下游冲积平原附近，地跨六个省市，分别为：河南、安徽、浙江、天津、河北和山东，由于该区域集中在我国的东部，所以其战略优势本来应该是相对显著的。但是由于粉土比软土地基的基本性能要差许多，存在着黏性比较差、强度比较低、地基难以压实且容易液化的基础情况，导致道路交通建设的使用寿命比第一种软土地基要低许多，在该地区建设地基的成本长期居高不下。

第三种常见的地基是黄土地基。黄土在中国面积分布最广，多集中在中国的中西部，而且因为其形成原因非常复杂，存在着颗粒间隙较大、间隙中存在着团絮状胶结物质、架空孔隙十分明显等劣势。但大片黄土地作为国家“西部大开发”和“新一带一路”建设的主要方向，提高黄土分布地区工程建设的灾害防御能力，是工程中叩待解决的重点问题，只有先改变了黄土的地基结构，才能够提高高速公路、铁路，包括高铁等基础交通设施的设计要求。

2. 几种主要的地基处理技术

复合地基处理技术是目前国内主要针对第一种常见地基的处理方法，但是其处理方向具有局限性。如果软土地基的面积大，而且厚度很深的话，传统的复合地基处理方法则不能满足地基处理的基本要求，而传统的刚性桩技术在处理该地基时，会出现桩周孔隙水压力增高的难以解决的问题，而且由于水压力增高导致后续的很难消散，影响路基及其上部结构的稳定性。

第二种主要的地基处理方式就是排水固结地基处理技术，它在我国地基处理时使用的也较为普遍。具体分为：超载预压法、降低地下水位法、药剂真空法、强夯联合真空法等。近年来逐步运用在交通基础设施过程的建设中，但是建设效果不尽如人意，一直没有出现突破性进展。

2. 强夯法及其优点

低能量强夯动力固结法是一种比较有效的地基处理方式，它的主要运用原理是通过改变土壤的基本渗透性，从而增强土壤的渗透能力，加快排水的过程，结合了真空法以及方法的主要优势，该方法在加固实验中得到了有力的证明。

二、强夯法及强夯实验的概述

（一）强夯实验及其工程概况

中外学者联合实验强夯法后，据有关结果研究显示，当采用特殊的工艺组合或一定的措施之后，强夯法对湿陷性黄土和饱和粉黏土地基处理可以达到比原来传统基础上更好的效果。但是，实验的前提是必须结合孔隙水压力消散情况进行具体的工艺控制。

故，本文研究采样时，选用了饱和粉土作为特殊地基模拟建设大型公路工程。在选取样本时，由于粉土多集中在我国的中西部黄河中下游冲积平原地区，所以采取的是地区较为平坦的样本。在勘测地下水位后，实验决定将地下水位控制在1.7米到2米之间，这属于地下水位深度较浅的位置，在这个位置上，勘探土壤结构具有典型性和代表性。分析结果为：该厂区范围表层土为新近沉积粉土。该层土有轻微的液化现象，再往下继续深入，可以推测，20米内饱和的粉土和砂土均有液化的可能。所以，在进行了相关数据分析后，当消除液化的深度达到深度为6米时，就可以满足基本的采样要求。此外，根据场地所承受的压力计算，当地基的沉降量无法满足设计要求时，应当消除6米深度范围内的液化和减少相应的沉积量。所以，本场地必须要进行地基处理。

（二）地基处理的施工程序及实验参数的确定

本实验选用的是较为特殊的样本，选取的施工场地也符合我国主要的地形和地基特色。本着实验数据精细化、准确化的原则，施工参数力应该求达到工期时间段、投入资金少，路基质量好的目的。

依据《建筑地基处理方式及技术规范》，我们必须结合当地强夯处理的施工经验，将强夯单点夯击能确定为 1 400kN· m 、 满夯 700kN·m。在进行强夯试验时的主要施工程序为 ：初步测量放线定位、进行基础的表土清理。清理完成后测量清表后高程，在检查完毕确定无误后回填粉土至设计高程，后续继续细节化、平整土面并进行高程测量。

第一遍夯点布置后夯机就位开夯，然后进行基础场地平整。根据本研究的试验大纲的要求， 单点夯试验采用 1 400kN· m 夯击能， 试验击数 15 击， 试验点布置在埋设孔压传感器的附近， 以利于在夯击过程中观测孔压变化情况。在进行强夯前，在夯锤上设置 5 个沉降量观测标志，并且在夯点周边沿正交两方向距夯点中心3.0、4.5、6.0、7.5m 处各布置 10个隆起观测点，方便进行后续隆起量观测。在观测结束后，将观测结果计算整理好， 绘制夯沉量与击数关系曲线、超孔隙水压与击数曲线、隆起体积与沉降体积关系曲线三条主要数据曲线。

第二遍夯点布置后夯机就位开夯，然后进行基础场地平整。在进行数据分析后明显得出，夯沉量在第7击后又一次出现小于 40mm 的点，而且呈现扩散趋势。所以，当强力夯击数增加时，基础夯沉量又会再一次出现反弹；夯坑周围隆起体积就会因此变得很小，不随夯击数增加而增加。因此，按传统的终夯参数来确定强夯施工参数， 对本场地土来说是十分不合理的。分析这种现象出现的原因，我认为，当强夯数值到达一定程度后，就会不可避免地造成一定深度范围内的粉土液化， 从而导致土颗粒处于悬浮状态，此时的强夯功能便不能有效地发挥作用，使地基土密实， 而可能转为土颗粒之间碰撞摩擦产生热能，以及液化土体整体向周边区域渗流。

第三遍低能击满夯后，场地振动碾压机压实平整。再次测量平整后高程。

最后进行施工质量验收，进入下一道施工工序。在强夯施工后，为了方便检验以上述参数施工后的效果，在场地再一次选取有代表性的点进行了标准贯入试 验， 依据最新颁布的《建筑抗震设计规范》，采用标贯试验判别法进行判定。推算得出结果。

结束语：

强夯法是地基处理中主要的方法之一。近年来，由于它具有节省经费、具体可行、加固效果明显且施工操作比较简单等显著的优点，在广泛的工程建设中被大量的运用了起来。在最新颁布的《建筑地基处理技术及其规范》中指出：强夯法，可用于处理低饱和度粉土与黏性土、素填土、杂填土、风化碎石、沙土、湿陷性黄土等主要地基，运较为广泛。但秉持着严谨认真的建筑态度，对于运用强夯法处理地基时，必须要加强其孔隙水压力监测及参数确定，以便达到更好的处理效果。

参考文献：

【1】梁新政， 王复明， 孔宪京.拟静力反分析法的动力校验 [ J] . 固体力学， 1999 ( 1) .
【2】 曾胜， 等 .路面动态模量的特性分析 [ J] .长沙理工大学学 报， 2004 ( 6)