毛景亞 高藝萌

（河南省公路工程局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

液化土具有較好的保水性能，含水量接近50%時(shí)，泌水非常緩慢。在地基處理過程中，機(jī)械振動(dòng)引起液化之后，表面上的硬水層就像漂在水面上一樣，踩上去跳動(dòng)，可以引起幾米以外內(nèi)的漂動(dòng)。擠密碎石樁就是用相同的夯擊能量和相同的貫入度控制樁體質(zhì)量，使處理深度范圍內(nèi)地基土上下均勻。由于施工設(shè)備采用高能量實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)夯擊填料，對樁底和樁間土施以振動(dòng)和擠密，使松散砂土顆粒重新排列，可提高砂土的承載力和壓縮模量及消除砂土的液化可能性。

1 液化土形成的原因

1.1 土的液化機(jī)理

松散的沙土和粉土，在地下水的作用下達(dá)到飽和狀態(tài)。如果在這種情況下土體受到震動(dòng)。土就會變得更緊密的趨勢，這種趨于緊密的作用，使空隙水壓力驟然上升，而在這短暫的震動(dòng)過程中，驟然上升的空隙水壓力來不及消散，這就使原來由土顆粒間接觸點(diǎn)傳遞的壓力（有效壓力）減小，當(dāng)有效壓力完全消失時(shí)，土層會完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力，變成像液體一樣，這就是土的液化現(xiàn)象。

由此可見，發(fā)生液化現(xiàn)象，多是松散的砂土和粉土，而且要受到震動(dòng)和水的作用。

1.2 液化的條件

地質(zhì)條件。黃淮沖積平原是由歷史上黃河泛濫泥沙沉積而成，經(jīng)過黃河多次泛濫、大決口，現(xiàn)在這幾層土都處于松散狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入度N值只有3～5擊/0.3m，形成了沿線液化土層的基本條件。

地下水作用。砂土和粉土只有在飽和的狀態(tài)下，才會發(fā)生液化，而松散的砂土和粉土，在地下水位以下時(shí)才能達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，地下水的作用和地下水位的高低是影響液化的重要條件。

在7度地震區(qū)域，地下水位高于6.0m，地震時(shí)就易發(fā)生液化，這就具備了液化形成的必不可少的條件。

外力作用。飽和的砂土和粉土在外力如地震作用下，抗剪強(qiáng)度很快喪失。地震時(shí)，土體受到強(qiáng)烈的震動(dòng)，孔隙水壓力u急劇增高，當(dāng)u與剪切面上外力作用下的法向應(yīng)力相等時(shí)土體抗剪強(qiáng)度為o，此時(shí)，地基失去承載力。

地震烈度愈高的地區(qū)，地面震動(dòng)愈強(qiáng)烈，土層就愈容易液化。

2 液化地基處理措施

液化地基處理的基本原則，就是提高土層密實(shí)度和改善排孔孔隙水的條件，增大其透水性?？紤]到高速公路與工民建相比有涉及范圍大、發(fā)生震害產(chǎn)生的損失小和修復(fù)相對容易等特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)上考慮，可對路段不做全處理，經(jīng)過試驗(yàn)段確定了如下方案。

對中等以上的液化地基，大型橋梁采用碎石樁加固；對嚴(yán)重的液化地基，構(gòu)造物基礎(chǔ)原則上以碎石樁處理，若處理段與強(qiáng)夯處理相連接時(shí)，采用強(qiáng)夯全幅處理；對高路堤、強(qiáng)夯至坡腳外3.0m;路堤中心兩側(cè)各10.0 m范圍內(nèi)不進(jìn)行主夯和副夯，只進(jìn)行滿夯；對于存在軟弱薄層的中等以上可液化段，進(jìn)行全幅處理。

從眾心理是部分個(gè)體普遍所有的現(xiàn)象，在輿情發(fā)生時(shí)，許多人選擇盲目跟風(fēng)，使輿論呈一邊倒的態(tài)勢。相關(guān)領(lǐng)域的虛擬知識型社群專業(yè)性強(qiáng)，對公共事件持有一定的看法，例如一些微博大V、教授、明星等大多數(shù)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的核心人物，具有權(quán)威性和事件敏感性，他們往往能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)公共問題事件，運(yùn)用自身的相關(guān)專業(yè)知識對事件進(jìn)行評論，從而引發(fā)全社會的探討。有時(shí)他們能積極發(fā)揮其作用，迅速平息輿情，但有時(shí)也可能錯(cuò)誤引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)輿論，使矛盾激化。

實(shí)際發(fā)生震害時(shí)，兩側(cè)坡腳往往容易發(fā)生噴砂冒水，而導(dǎo)致路基邊坡以外地基和路堤共同沉降和滑移破壞，所以坡腳至邊溝外緣部分需全部進(jìn)行加固。對于一般路基，根據(jù)一般路基，根據(jù)液化產(chǎn)生的規(guī)律，中心線兩側(cè)各10m范圍內(nèi)不做處理。

2.1 強(qiáng)夯處理

強(qiáng)夯的作用機(jī)理。強(qiáng)夯法是通過錘自落下，在極短時(shí)間內(nèi)對土體施加一個(gè)巨大的沖擊能量，這種沖擊能又轉(zhuǎn)化成各種波型，使土體強(qiáng)制壓縮、振密、排水固結(jié)和預(yù)壓變形，從而使土顆粒趨于更加穩(wěn)固的狀態(tài)，以達(dá)到地基加固的目的。

強(qiáng)夯的施工。強(qiáng)夯主要有兩種類型的機(jī)械一種是起重能力50t的覆帶吊，另配18～20t的鑄鐵錘。另一種是20～25 t起重能力的吊機(jī)配16～20t的夯錘，這種夯機(jī)吊臂頂上須配輔助門架。因此，每個(gè)夯點(diǎn)需移動(dòng)一次吊機(jī)，而且移動(dòng)速度緩慢，效率極低。相比較使用大噸位吊，移動(dòng)方便，每移一次機(jī)可打3～4個(gè)夯點(diǎn)，效率要比帶龍門架的夯機(jī)高出近一倍。

夯點(diǎn)布置和夯機(jī)遍數(shù)。夯點(diǎn)采用正方形布置，夯擊能對應(yīng)的間距分別為4.0m、4.5m、5.0m。滿夯時(shí)夯點(diǎn)搭接1/4徑，夯擊遍數(shù)為3遍。第一遍為主夯，間隔72h，待孔隙水壓力消失后進(jìn)行副夯，然后間隔約72h后進(jìn)行第三遍夯擊，及滿夯。施工中，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況，間隔時(shí)間有所變化。

墊層設(shè)置。因?yàn)闄C(jī)械震動(dòng)很容易引起表面破壞和地基液化冒漿，承載力下降，機(jī)械下陷行進(jìn)困難，同時(shí)夯坑過深起錘困難。根據(jù)試驗(yàn)段總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)應(yīng)增加強(qiáng)夯碎石墊層。

墊層的作用主要是:支承強(qiáng)夯機(jī)械的行走；形成應(yīng)力擴(kuò)散層，利于夯擊能的傳播，利于表層水的排出；加大夯坑底與地下水之間的距離，避免夯坑翻漿。實(shí)踐證明，墊層的作用是很明顯的。

墊層在主、副夯地段厚度為1.0m，滿夯時(shí)為25～30cm。

2.2 擠密碎石樁處理

擠密碎石樁的原理。擠密碎石是依靠振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)，使液化土顆粒重新排列，振動(dòng)密實(shí)，另一方面依靠振沖器的水平振動(dòng)力，在加碎石填料的情況下，通過碎石使土層擠壓密實(shí)。碎石樁與樁間土體形成復(fù)合樁從而提高地基承載力。碎石樁也提供了豎向排水通道，利于土層的排水團(tuán)結(jié)。

施工中采用DZ60兩種走管式振動(dòng)沉樁機(jī)，振動(dòng)錘有354t和45t兩種，激振力不小于28t。樁管內(nèi)徑有377mm和426m兩種，管端設(shè)平底活瓣樁頭，樁管設(shè)二次投料口。

樁機(jī)起動(dòng)電流達(dá)80A，每臺樁機(jī)須配備120kW發(fā)電機(jī)一臺，當(dāng)使用一臺160kW發(fā)電機(jī)帶2臺樁機(jī)時(shí)，要注意錯(cuò)開起動(dòng)時(shí)間，否則發(fā)電機(jī)將會因負(fù)荷過大，而發(fā)生故障。

填料。制作狀體的填料宜就地取材，如碎石、卵石、砂礫、礦渣等等均可使用，但不宜采用風(fēng)化石塊。填料的最大粒徑一般不大于0.5cm。粒徑太大不僅容易卡孔，而且能使振沖器外殼強(qiáng)烈磨損。

工藝要點(diǎn)。碎石樁施工分為三次投料，從第一投料口、第二投料口和孔口分別投料，投料總量嚴(yán)格按設(shè)計(jì)控制。第一次投料量，當(dāng)樁管為377mm時(shí)為50%，426mm時(shí)為64%，反插振動(dòng)3～4次；待碎石全部投入后，開啟第二投料至灌滿樁管反插2～3次（深度不超過1/2樁長）至料全部投出；然后進(jìn)行孔口補(bǔ)料，反插3～4次，至設(shè)計(jì)用料全部投出為止。

施工工效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般情況下，一臺樁機(jī)完成一根樁約20～25min，一個(gè)臺班每臺樁機(jī)正常情況下完成20～30根樁。

3 處理效果的檢驗(yàn)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入法

標(biāo)準(zhǔn)貫入法試驗(yàn)是用質(zhì)量為63.5kg的穿心錘，以76cm落距，將一定規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中15cm，再打30cm。后30cm的錘擊數(shù)即為標(biāo)準(zhǔn)貫入的指標(biāo)N。

3.2 瑞利波法

瑞利波法是通過錘擊作為振動(dòng)源，然后在距錘擊處一定距離內(nèi)設(shè)置檢波器，記錄所在位置的波形，再通過頻譜分析和濾波技術(shù)等分離出不同波長的振動(dòng)到所在位置的時(shí)間差，求得不同波長的瑞利波波速。而不同波長的瑞利波波速反映不同深度范圍內(nèi)的土層性質(zhì)，由此可推出不同深度土層的瑞利波波速和剪切波波速。

4 結(jié)語

強(qiáng)夯法與碎石樁在沿海高速路基工程的成功應(yīng)用開辟了砂土液化處理的新途徑。通過施工，我們的體會是強(qiáng)夯法與碎石樁相比較，更為經(jīng)濟(jì)，而且施工速度快，與振沖碎石樁相比，該技術(shù)工藝先進(jìn)、地基處理效果好、經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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