高寒地区下湿地软基强夯处理技术的应用

郝利生

海拉尔—满洲里一级公路是绥满国道干线的重要组成部分，地处呼伦贝尔高寒区，第七合同段K543+200～K553+200处为呼伦贝尔草原与二卡湿地鸟类自然保护区，此湿地路段多为搭头、芦苇等喜水草类，表层土质为草根、泥炭腐质土或淤泥质亚粘土，厚度0.4 m～2.7 m不等，其下卧层为粉砂土。在原设计方案中对该地段以开挖换填的方式进行处理。但自2005年5月开始施工至8月末的黄金施工期内，地表水位居高不下，平均水位比原来地面高出1.5 m，致使换填施工无法进行。为保证整个项目工程进度，业主经多方研究决定将原设计方案改为路基强夯加固处理。

1 二卡湿地强夯处理

1)为保证项目工程进度，经业主、设计、监理单位与施工单位协商后，将原设计改为路基强夯加固处理，在湿地表层土上不除草，沿设计线路位置在湿地上直接抛填开山石混合料，抛填高程至湿地常水位面上50cm处后采用2.5 m直径夯锤，以2250 kN·m能量强夯加固开山石混合料，在夯实和整平强夯后的开山石混合料上铺设一层土工布再填筑路基填筑料。

2)开山混合料填筑控制含泥量不大于5%，抛填高程至常水位面以上50cm，抛填顶面设计高程处断面宽度满足设计宽度。

3)填筑至设计高程后，用自重加激振力不小于50 t的重型压路机均匀碾压两遍，然后采用2250 kN·m能量，2.5 m直径的夯锤进行点夯形成强夯置换墩。夯点采用正方形布点，夯点间距5.6 m，工程分四遍夯实，均为点夯。

4)强夯置换墩的夯击顺序沿横断面由中间向两边、沿路基纵向由近及远逐点夯实，夯实击数为每个夯点不小于8击。第一、二遍夯完后在夯坑凹陷深度内填筑级配良好的填料，再按第一、二遍夯点布置图进行三、四遍点夯，每夯点直至最后两击沉降量不大于50mm时方可收夯。

5)强夯置换墩施工完工后，经整平开山石料至设计标高，选用冲击碾压。冲击碾压采用牵引式三轮lanpac压路机碾压20遍。

6)在开山石混合料压实后，在其上直接铺设一层单位面积质量不小于350 g/m2，刺破强度不小于0.5 kN的无纺土工布，然后按原设计填筑正常路基土料。

7)为配合科研和探索高寒地区湿地软基的处理效果及进行技术经济分析。在强夯置换墩施工完成后，选取60 m长的三段路段，分别采用普夯密实、拖式振动压路机和牵引式三轮压路机对开山石混合料进行密实碾压，并对路基沉降、侧向位移等多项数据进行观测。

8)点夯形式的强夯置换墩，墩柱底端穿透腐质淤泥层，起到挤密、承力和排水固结加固淤泥软基的作用。同时委派中心试验室抽检静荷承载试验。

2 检测方法

1)反力装置。反力装置试验采用压重平台反力装置，配重在试验开始前一次加上，承压板面积为0.5 m2，形式为正方形，总配重按250 kN考虑。

2)加荷装置。采用1台50 t千斤顶手动加荷并用连于千斤顶100MPa压力表控制加荷。

3)沉降观测系统。在承压板两个对角线方向对称安装4个30mm行程的百分表，测定地基沉降量。

4)试坑要求。试验基坑宽度不小于承压板宽度的3倍，应保持试验填料的原装结构。试压平面应用粗砂找平，其厚度不超过20mm，试验平面标高高于基底标高。基准梁的支点应设在试坑之外，并保证基准梁与基准桩联结稳定、牢靠。

5)试验加荷方法。采用慢速维持荷载法，即逐级加荷，每级荷载达到相对稳定后，加下一级荷载，直至达到总荷载。

6)加荷与沉降观测。每级加荷量为25 kN，按8级考虑，总加荷量为200 kN。

7)沉降观测和稳定标准。每级加荷后，按间隔10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后每隔 30 min 测读一次沉降量，当在连续2 h内，每小时的沉降不大于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。

8)终止加荷条件。当出现下列情况之一时，即可终止加荷:a.承压板周围的土明显地侧向挤出。b.沉降s急剧增大，荷载—沉降(p—s)曲线出现陡降段。c.在某一级荷载下，24 h内沉降速率不能达到稳定。d.沉降量与承压板的宽度或直径之比不小于0.06(即 42.4mm)。e.达到最终加荷量 200 kN。

3 检测结果

1)Z1～Z4(夯点)试验点承载力的确定。

Z1和Z2点加荷至400 kPa时，已达到要求荷载，故停止加荷。沉降量累计值分别为6.88mm和7.41mm，试验完毕未出现任何破坏特征。p—s曲线未出现明显的比例界限点，也未出现极限荷载，采用S/B=0.008对应的荷载确定地基承载力特征值。由此确定Z1和Z2点地基承载力特征值为348 kPa和320 kPa，均大于最大加载值的一半，故取该点地基承载力特征值为200 kPa。

Z3和Z4点加荷至400 kPa时，已达到要求荷载，故停止加荷。沉降量累计值为7.00mm和7.08mm，试验完毕后未出现任何破坏特征。p—s曲线未出现明显的比例界限点，也未出现极限荷载，采用S/B=0.008对应的荷载确定地基承载力特征值。由此确定Z3和Z4点地基承载力特征值为330 kPa和340 kPa。均大于最大加载值的一半，故取该点地基承载力特征值为200 kPa。

2)复合地基承载力的确定。

根据夯点与夯间确定的地基承载力特征值，按照下列公式确定复合地基承载力特征值。

其中，fspk为复合地基承载力特征值的计算值，kPa;m为面积置换率，0.354;fpk为夯点地基承载力特征值，200 kPa;fsk为夯间地基承载力特征值，200 kPa。

经计算，fspk=200 kPa。

按试夯参数进行地基处理后，复合地基承载力可达到200 kPa。

4 强夯施工工艺及技术安全要求

1)根据既定的各项施工参数，在开始施工前应检查夯锤重量和落距，以确保单击能量满足设计要求，施工中检查每个夯点的夯击次数和每击夯沉量并测量与记录。

2)施工时若按规定锤击数夯实但最后两击的夯沉量仍大于设计控制值时，需增加击数或填料继续夯至满足要求。

3)强夯施工门架较高，采用自动脱钩装置，进行施工时必须保证安全，施工人员进入施工现场必须戴安全帽，高空作业系安全带，夯机就位时要支垫平稳，机组驾驶室前面设置金属防护网。

4)夯锤起吊前应确定起重设备稳定性和制动器可靠良好后方起吊夯锤，六级以上大风天气、大雾以及夜间照明不良情况禁止作业。

5 施工难点与对策

1)强夯施工是利用高能量冲击和振动，对周围地层以及邻近建筑物有扰动作用，在大中桥两侧施工时，对桥梁灌注桩成孔作业有扰动形成塌孔。为此，我们采取隔断施工，以及在桥涵两侧开挖减震沟等一些有效措施进行减震处理，尽可能地减弱或消除对邻近建筑物的影响。

2)静载检验试验利用作用力和反作用力的原理，加载配重自身重量随着承载力的提高而增大，在本项目施工中我们根据施工规范减小了静载承压板面积，利用工地现有的施工机械作为加载配重，降低了施工成本，达到了设计目的。

6 结语

对于本工程采取的抛石挤淤、强夯加固处理二卡湿地方案，首先进行试夯。在试夯过程中，由驻地监理、业主以及聘请的交通部、试夯专家到施工现场进行了指导并对夯段进行了检测。检测结果表明此种方法处理的效果较好，均达到设计目标。强夯法加固地基具有适应土质广、效果好、不耗用贵重材料、造价低于其他方法、施工操作便捷、投入少、工期短等特点。为本合同段以至整个项目按期完工提供了保证，也为高寒地区处理软土地基施工积累了一定的经验。

［1］ 高 卫.浅谈强夯法在工程中的应用［J］.山西建筑，2010，36(9):122-123.