試析強(qiáng)夯加固技術(shù)在水利工程軟基處理中的應(yīng)用

■臧上軍，崔瑞芮 ■新鄉(xiāng)市天然文巖渠管理處，河南 新鄉(xiāng) 453000

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)水利工程技術(shù)水平也得到了極大的提升，這都為水利工程規(guī)模擴(kuò)大提供了可靠地保障。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，對(duì)水利工程質(zhì)量提出了更高地要求。軟土地基作為水利工程施工中的重要病害問(wèn)題之一，其加固技術(shù)水平的高低將直接影響到工程的整體質(zhì)量。

1 強(qiáng)夯加固技術(shù)的作用原理

強(qiáng)夯法加固技術(shù)主要是利用強(qiáng)大的沖擊力將原有土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，對(duì)其附近土質(zhì)進(jìn)行擠壓進(jìn)而形成夯坑，其加固原理主要有以下幾點(diǎn):

第一，動(dòng)力置換。動(dòng)力置換主要分為兩種:樁式置換與整式置換。通過(guò)強(qiáng)大的夯擊力在軟土中填筑碎石，進(jìn)而形成碎石樁并增加其穩(wěn)定性，這就是樁式置換。通過(guò)強(qiáng)大的夯擊力向淤泥中不斷填筑碎石，進(jìn)而形成加固效果良好的碎石墊層，這就是整式置換。

第二，動(dòng)力固結(jié)。通過(guò)沖擊力的作用，進(jìn)而促使沖擊波的形成，并破壞土體結(jié)構(gòu)，在土體內(nèi)部分地方就會(huì)出現(xiàn)一些縫隙，這些縫隙都具有排水能力，此時(shí)將縫隙中軟土地基孔隙內(nèi)的水將順利流出，以此實(shí)現(xiàn)軟土體固結(jié)的目的，這就是強(qiáng)夯法中動(dòng)力固結(jié)的施工原理。據(jù)大量數(shù)據(jù)顯示，夯擊力的大小將直接影響到土體的沉降情況，夯擊力大，土體沉降量就會(huì)隨之增加，兩者之間存在正比關(guān)系。

第三，動(dòng)力密實(shí)。動(dòng)力密實(shí)就是通過(guò)較大的沖擊荷載充分壓實(shí)土體之間的空隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟土地基強(qiáng)度的提高。

2 施工準(zhǔn)備

2．1 強(qiáng)夯設(shè)備的選擇

強(qiáng)夯設(shè)備主要包含三部分:夯錘、起重機(jī)及脫鉤裝置。首先，夯錘。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)主要分為兩種形狀的夯錘，為圓形與方形，底面積一般都控制在2平方米到6平方米之間。選擇夯錘時(shí)，可按照起重設(shè)備、地基土質(zhì)、加固深度等條件進(jìn)行。選擇夯錘底面積時(shí)，必須遵循地基土的種類(lèi)進(jìn)行，如應(yīng)選用較小的底面積作為砂性土底面積，選用較大底面積作為粘性土底面積。其次，起重設(shè)備和脫鉤裝置。通常情況下起重機(jī)都會(huì)選用履帶式或輪胎式，如地基有加固要求時(shí)，應(yīng)選用大型夯錘，并進(jìn)行專用起吊三腳架的制作及通過(guò)2臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行夯錘臺(tái)吊作業(yè)。利用滑輪組將夯錘吊到指定高度，并利用脫鉤裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫鉤落錘?，F(xiàn)階段主要使用到的脫鉤裝置分別是通過(guò)吊機(jī)上副卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩吊起鎖卡焊合件使錘脫落;還有一種是脫鉤施夯作業(yè)通過(guò)定高度索的方式完成。

2．2 強(qiáng)夯參數(shù)的選擇

(1)錘重及落距

強(qiáng)夯技術(shù)處理水利工程軟基中，選用的錘重一般為8噸到25噸之間，將其落距要控制在8米到20米的范圍內(nèi)。選擇錘重時(shí)，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)施工要求進(jìn)行，如地基加固深度等。為更好地了解強(qiáng)夯施工中錘重和落距的關(guān)系，可以從圖1進(jìn)行分析。將夯錘重量設(shè)為M，用h代表落距，應(yīng)F代表沖量，可以得出在錘重加大和落距加大中，其效果最佳的為錘重增大。

圖1 沖量、錘重、落距關(guān)系

2．3 夯擊能的確定

通常在水利工程強(qiáng)夯施工前期都要進(jìn)行試驗(yàn)段試驗(yàn)工作，以此獲取準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。按照所得數(shù)據(jù)并與設(shè)計(jì)及施工要求相結(jié)合，對(duì)最佳夯擊能進(jìn)行準(zhǔn)確確定。由于粘性土的孔隙水壓力消散極為緩慢，最佳夯擊能可以遵循孔隙水壓力的疊加值符合土的自重壓力范圍進(jìn)行確定。因?yàn)樯靶酝辆哂休^快的孔隙水壓力增加或減少速度，最佳夯擊能的確定必須遵循孔隙水壓力增量隨夯擊次數(shù)的增加而逐漸趨于恒定的夯擊能進(jìn)行確定。

3 強(qiáng)夯加固技術(shù)在水利工程軟基處理中的應(yīng)用

3．1 工程案例

某水利工程具有灌溉、發(fā)電及城市供水等多種用途，屬于綜合性水利樞紐工程。其組成部分主要為調(diào)節(jié)閘、泵站、電站等。在其東西偏泓分別進(jìn)行5孔提升式平面鋼閘門(mén)調(diào)節(jié)閘的設(shè)置，中間設(shè)置橡膠壩，共16節(jié)，媒介寬度約為70米，壩高為3.5米左右。并將泵站、橋頭堡及引水閘分別設(shè)置在兩岸。

本工程河床覆蓋層主要是河流沖積物，具有8到12米的厚度，主要成分為細(xì)砂、中砂、亞粘土等。沖積覆蓋層具有明顯的垂直分選性，細(xì)砂為其上層，其厚度為1米到3米之間，中砂為第二層，以此類(lèi)推。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，本水利工程河床覆蓋層結(jié)構(gòu)較為松散，具有不良級(jí)配及承載力，其密度只有0.21到0.42之間，。因此要對(duì)其進(jìn)行地基加固處理。

3．2 強(qiáng)夯施工

(1)平整場(chǎng)地

對(duì)強(qiáng)夯施工后可能出現(xiàn)的平均地面變形情況進(jìn)行預(yù)先估計(jì)，進(jìn)而對(duì)強(qiáng)夯施工前的地面高程進(jìn)行確定，隨后進(jìn)行場(chǎng)地平整作業(yè)，一般選用推土機(jī)進(jìn)行。與此同時(shí)，要對(duì)強(qiáng)夯場(chǎng)地一定范圍內(nèi)的地下構(gòu)筑物、各種地下管線的位置及標(biāo)高進(jìn)行詳細(xì)勘察，盡可能不在這些構(gòu)造物上進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)，如無(wú)法避開(kāi)，應(yīng)嚴(yán)格遵循強(qiáng)夯影響深度的多少，對(duì)其可能出現(xiàn)的情況的估量，并及時(shí)選用行之有效的方式進(jìn)行處理，防止對(duì)工程造成一定損害。

(2)鋪墊層或降低地下水位

如地表層構(gòu)成成為主要是細(xì)粒土、地下水位又高時(shí)，必要時(shí)必須鋪設(shè)0.5米到2米的松散性材料在表層位置，也可以選用人工降低地下水位的方式。其主要作用就是幫助地表快速形成硬層，更好地支承起重機(jī)械設(shè)備，保證施工的順利進(jìn)行，同時(shí)還可以將地下水與地表面之間的距離拉大，避免夯擊過(guò)程中出現(xiàn)夯坑積水及降低夯擊效率的情況。

(3)施工作業(yè)

根據(jù)工程施工要求及設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)，本工程選用15噸和10噸兩種錘重，將其落距控制在10米左右，并定為3平方米的夯錘底面積。其設(shè)計(jì)加固深度應(yīng)為6米。首先應(yīng)在平整后的場(chǎng)地上面進(jìn)行第一遍夯擊點(diǎn)位置的標(biāo)注，并對(duì)地面高程進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，起重機(jī)達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)確保夯錘與夯點(diǎn)位置的一致性，并對(duì)強(qiáng)夯施工前錘頂?shù)母叱踢M(jìn)行測(cè)量。

綜上所述，隨著水利工程事業(yè)發(fā)展速度的不斷提升，其軟基問(wèn)題也得到了有效解決。強(qiáng)夯加固技術(shù)作為水利工程軟基處理的主要技術(shù)之一，只有提高其加固技術(shù)水平，規(guī)范施工工序，才能提高水利工程施工的效率、降低成本，提高其整體質(zhì)量并有效延長(zhǎng)其使用年限。

［1］林峰，廖志強(qiáng)．塑料排水板聯(lián)合強(qiáng)夯加固法在軟基處理中的應(yīng)用［J］．中國(guó)水運(yùn)(理論版)，2006(11)．