隨著我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路的工程質(zhì)量日益受到人們的關(guān)注。由于高速公路路基填筑普遍較高，地基須承擔(dān)著車輛荷載和比一段公里大得多填土荷載的雙重壓力，所以高速公路地基的強度和穩(wěn)定性不能不引起公路技術(shù)人員的高度重視。特別是對可液化地基采取措施進行處理，來降低可液化程度，提高路基的整體穩(wěn)定性尤為必要。目前處理可液化地基的方法主要有強夯振沖碎石樁、砂樁等，且主要在工業(yè)和民用建筑方面應(yīng)用較多。
焦鄭高速公路結(jié)合本工程地質(zhì)情況，對一些可液化地基采用強夯法進行處理，效果明顯，達到了預(yù)期目的，為強夯法處理高速公路可液化地基積累了經(jīng)驗。
地質(zhì)概況
焦作至鄭州高速公路是河南省規(guī)劃的“米”字形干線公路主骨架的重要組成部分。
項目所在地主要處于黃河、沁河沖擊平原內(nèi)，地貌單元少，形態(tài)簡單，地形特征為西北高東南低，沿線地下水豐富，最高地下水位埋深0.5m。經(jīng)地質(zhì)勘探，從地層土體、地下水及不良地質(zhì)和隱伏活動性斷裂分布等幾個方面綜合分析，把全線分成四段三種不同地質(zhì)條件段落。根據(jù)《河南省地震分區(qū)圖》的劃分，本工程處于地震基本烈度7°區(qū)，在7°基本烈度下，它們將發(fā)生大范圍的液化現(xiàn)象。在地震的誘導(dǎo)下，會發(fā)生噴砂、冒水現(xiàn)象，導(dǎo)致路基的塌陷和滑坡，嚴重影響路基的穩(wěn)定性。為此，根據(jù)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》中對重點工程的抗震要求，對該路段除對受地形影響地段而采取碎石樁處理外，其它路段均采取較為經(jīng)濟、實用的強夯法進行處理。
強夯試驗
強夯試驗的目的是通過小區(qū)試驗，對試夯效果進行綜合分析比較，選擇適合該工程地質(zhì)條件的強夯施工參數(shù)。焦鄭高速公路工程設(shè)計要求強夯處理深度6～8m，處理深度內(nèi)地基具有抵抗8度地震液化的能力，處理后的液化指數(shù)不大于5。為此，并結(jié)合沿線地質(zhì)變化復(fù)雜的特點，我們設(shè)置了7共七個試驗區(qū)，如表1。
1、單點夯能根據(jù)梅那強夯公式并結(jié)合設(shè)計處理深度、施工機械及特殊因素，單擊夯能采用1500KN·m、2000KN·m、2190KN·m和2560KN·m四種，滿夯采用750KN·m和1050KN·m。
2、夯點布置夯點布置采用正方形、梅花形和正三角形三種形式。夯點間距從3.53m到4.5m不等。各夯區(qū)外側(cè)邊緣以夯錘外緣和夯區(qū)外緣平齊為準，夯區(qū)外側(cè)夯點間距可作小范圍調(diào)整。滿夯時相鄰夯點彼此搭接1/4。
3、單點夯擊數(shù)及夯擊遍數(shù)根據(jù)單點最后三擊夯坑下沉量處在5～10cm范圍內(nèi)的方法擬定單點夯擊數(shù)8擊和9擊。夯擊遍數(shù)選擇2遍主夯，最后一遍滿夯。
4、施工試驗試驗設(shè)備主要采用20T或32T電動履帶起重機，并配有卷揚和龍門支架，夯錘為15T重的鑄鐵錘，錘底直徑2.5m，脫錘器為拉索牽引脫錘式。施工時從路基兩側(cè)邊緣向路中心夯擊，考慮到便于施工，采用隔行夯擊，強夯施工流程如下：平整場地→各夯區(qū)埋置孔隙水壓力觀察計、檢測原地基液化指數(shù)、測量地面標高→鋪筑碎石墊層→第一遍夯點布置→測量場地標高→機械就位→測夯錘高→測每次夯擊下沉量（完成一個夯點夯擊）→完成第一遍各夯點夯擊→整平場地→測場地標高→重復(fù)第二遍夯擊→滿夯→平整場地→測量地面標高和場地液化指數(shù)→結(jié)束
試區(qū)檢測
檢驗?zāi)康模阂皇前丛嚭辉O(shè)計參數(shù)施工后試區(qū)地基液化的消除情況；二是提出下一步正式強夯施工參數(shù)的調(diào)整意見；三是通過對孔隙水壓力的觀測，確定強夯遍與遍的間隔時間。
檢測方法：夯前對試區(qū)天然地基進行檢測以復(fù)核原勘資料；試夯中及夯后觀測不同深度孔隙水壓力的變化情況，測量每最后三擊的平均沉降量；最后采用標貫法和瑞利波法相結(jié)合來分析地基處理結(jié)果，并取標貫器下15cm深的土樣進行土工分析。
結(jié)果分析評價
經(jīng)強夯處理后，試區(qū)內(nèi)地基液化指數(shù)明顯降低，尤以試區(qū)3～6效果最佳，液化指數(shù)達到不大于5的設(shè)計目標，表明強夯處理效果較好。
最佳夯能選擇：經(jīng)過試夯，根據(jù)設(shè)計深度利用梅那公式計算的單擊夯能是合理的，但必須結(jié)合最后三擊的平均下沉量和地質(zhì)條件進行綜合選定。本工程選擇單點夯能2560KN·M，每點擊數(shù)為8次，滿夯選擇1000KN·M。
布點：通過試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，均勻的布點將產(chǎn)生最理想的夯擊效果，雖然5區(qū)平均夯能小于6區(qū)，但其均勻合理的正三角形的布點方式使其處理效果更佳，其它試區(qū)的布點因不均勻性而降低了處理效果，故點位布置以正三角形為最佳選擇，點位間距應(yīng)選擇3.5～4.5米。
墊層：墊層是為了便于施工而設(shè)定的，其種類和厚度的選擇要根據(jù)土質(zhì)、土基含水量等因素選定，其種類可以選擇碎石、砂礫、礦渣、粉煤灰等。本工程選擇0.8m厚的碎石作為墊層。
時間間隔；對于含粘性土很少或純砂性土地基，由于其孔隙水壓力消失很快，因此各遍夯擊之間的時間間隔可以不計，從試區(qū)6可以得到驗證。對于粘性土或其含量較多的地基，則必須有時間間隔。
檢測時間的選定：通過對5區(qū)分別進行的9天(Ile＝8.1)、15天(Ile＝3.3)和19天(Ile＝4.0)液化指數(shù)檢測，經(jīng)過強夯后的地基土結(jié)構(gòu)在15天后逐漸趨于穩(wěn)定，因此滿夯后的最低檢測時間間隔應(yīng)不小于15天。
結(jié)束語
采用試驗提供的參數(shù)進行強夯處理，到檢測結(jié)果來看，加固效果良好，說明采用強夯法處理焦鄭高速公路砂土液化地基是成功的，為強夯處理可液化地基的廣泛應(yīng)用提供了參考資料。
一般情況下，在一定深度范圍內(nèi)強夯處理的有效深度隨夯擊能量的增加而增加。當(dāng)采用2000～2500KN·M夯擊能量時，地基有效處理深度可達9～11M。
強夯法具有設(shè)備簡單，施工便捷，適應(yīng)范圍廣，節(jié)省材料，降低投資，工期短等優(yōu)點。本工程實例證明強夯法用于處理砂土液化地基可以取得良好的處理效果。
焦鄭高速公路結(jié)合本工程地質(zhì)情況，對一些可液化地基采用強夯法進行處理，效果明顯，達到了預(yù)期目的，為強夯法處理高速公路可液化地基積累了經(jīng)驗。
地質(zhì)概況
焦作至鄭州高速公路是河南省規(guī)劃的“米”字形干線公路主骨架的重要組成部分。
項目所在地主要處于黃河、沁河沖擊平原內(nèi)，地貌單元少，形態(tài)簡單，地形特征為西北高東南低，沿線地下水豐富，最高地下水位埋深0.5m。經(jīng)地質(zhì)勘探，從地層土體、地下水及不良地質(zhì)和隱伏活動性斷裂分布等幾個方面綜合分析，把全線分成四段三種不同地質(zhì)條件段落。根據(jù)《河南省地震分區(qū)圖》的劃分，本工程處于地震基本烈度7°區(qū)，在7°基本烈度下，它們將發(fā)生大范圍的液化現(xiàn)象。在地震的誘導(dǎo)下，會發(fā)生噴砂、冒水現(xiàn)象，導(dǎo)致路基的塌陷和滑坡，嚴重影響路基的穩(wěn)定性。為此，根據(jù)《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》中對重點工程的抗震要求，對該路段除對受地形影響地段而采取碎石樁處理外，其它路段均采取較為經(jīng)濟、實用的強夯法進行處理。
強夯試驗
強夯試驗的目的是通過小區(qū)試驗，對試夯效果進行綜合分析比較，選擇適合該工程地質(zhì)條件的強夯施工參數(shù)。焦鄭高速公路工程設(shè)計要求強夯處理深度6～8m，處理深度內(nèi)地基具有抵抗8度地震液化的能力，處理后的液化指數(shù)不大于5。為此，并結(jié)合沿線地質(zhì)變化復(fù)雜的特點，我們設(shè)置了7共七個試驗區(qū)，如表1。
1、單點夯能根據(jù)梅那強夯公式并結(jié)合設(shè)計處理深度、施工機械及特殊因素，單擊夯能采用1500KN·m、2000KN·m、2190KN·m和2560KN·m四種，滿夯采用750KN·m和1050KN·m。
2、夯點布置夯點布置采用正方形、梅花形和正三角形三種形式。夯點間距從3.53m到4.5m不等。各夯區(qū)外側(cè)邊緣以夯錘外緣和夯區(qū)外緣平齊為準，夯區(qū)外側(cè)夯點間距可作小范圍調(diào)整。滿夯時相鄰夯點彼此搭接1/4。
3、單點夯擊數(shù)及夯擊遍數(shù)根據(jù)單點最后三擊夯坑下沉量處在5～10cm范圍內(nèi)的方法擬定單點夯擊數(shù)8擊和9擊。夯擊遍數(shù)選擇2遍主夯，最后一遍滿夯。
4、施工試驗試驗設(shè)備主要采用20T或32T電動履帶起重機，并配有卷揚和龍門支架，夯錘為15T重的鑄鐵錘，錘底直徑2.5m，脫錘器為拉索牽引脫錘式。施工時從路基兩側(cè)邊緣向路中心夯擊，考慮到便于施工，采用隔行夯擊，強夯施工流程如下：平整場地→各夯區(qū)埋置孔隙水壓力觀察計、檢測原地基液化指數(shù)、測量地面標高→鋪筑碎石墊層→第一遍夯點布置→測量場地標高→機械就位→測夯錘高→測每次夯擊下沉量（完成一個夯點夯擊）→完成第一遍各夯點夯擊→整平場地→測場地標高→重復(fù)第二遍夯擊→滿夯→平整場地→測量地面標高和場地液化指數(shù)→結(jié)束
試區(qū)檢測
檢驗?zāi)康模阂皇前丛嚭辉O(shè)計參數(shù)施工后試區(qū)地基液化的消除情況；二是提出下一步正式強夯施工參數(shù)的調(diào)整意見；三是通過對孔隙水壓力的觀測，確定強夯遍與遍的間隔時間。
檢測方法：夯前對試區(qū)天然地基進行檢測以復(fù)核原勘資料；試夯中及夯后觀測不同深度孔隙水壓力的變化情況，測量每最后三擊的平均沉降量；最后采用標貫法和瑞利波法相結(jié)合來分析地基處理結(jié)果，并取標貫器下15cm深的土樣進行土工分析。
結(jié)果分析評價
經(jīng)強夯處理后，試區(qū)內(nèi)地基液化指數(shù)明顯降低，尤以試區(qū)3～6效果最佳，液化指數(shù)達到不大于5的設(shè)計目標，表明強夯處理效果較好。
最佳夯能選擇：經(jīng)過試夯，根據(jù)設(shè)計深度利用梅那公式計算的單擊夯能是合理的，但必須結(jié)合最后三擊的平均下沉量和地質(zhì)條件進行綜合選定。本工程選擇單點夯能2560KN·M，每點擊數(shù)為8次，滿夯選擇1000KN·M。
布點：通過試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，均勻的布點將產(chǎn)生最理想的夯擊效果，雖然5區(qū)平均夯能小于6區(qū)，但其均勻合理的正三角形的布點方式使其處理效果更佳，其它試區(qū)的布點因不均勻性而降低了處理效果，故點位布置以正三角形為最佳選擇，點位間距應(yīng)選擇3.5～4.5米。
墊層：墊層是為了便于施工而設(shè)定的，其種類和厚度的選擇要根據(jù)土質(zhì)、土基含水量等因素選定，其種類可以選擇碎石、砂礫、礦渣、粉煤灰等。本工程選擇0.8m厚的碎石作為墊層。
時間間隔；對于含粘性土很少或純砂性土地基，由于其孔隙水壓力消失很快，因此各遍夯擊之間的時間間隔可以不計，從試區(qū)6可以得到驗證。對于粘性土或其含量較多的地基，則必須有時間間隔。
檢測時間的選定：通過對5區(qū)分別進行的9天(Ile＝8.1)、15天(Ile＝3.3)和19天(Ile＝4.0)液化指數(shù)檢測，經(jīng)過強夯后的地基土結(jié)構(gòu)在15天后逐漸趨于穩(wěn)定，因此滿夯后的最低檢測時間間隔應(yīng)不小于15天。
結(jié)束語
采用試驗提供的參數(shù)進行強夯處理，到檢測結(jié)果來看，加固效果良好，說明采用強夯法處理焦鄭高速公路砂土液化地基是成功的，為強夯處理可液化地基的廣泛應(yīng)用提供了參考資料。
一般情況下，在一定深度范圍內(nèi)強夯處理的有效深度隨夯擊能量的增加而增加。當(dāng)采用2000～2500KN·M夯擊能量時，地基有效處理深度可達9～11M。
強夯法具有設(shè)備簡單，施工便捷，適應(yīng)范圍廣，節(jié)省材料，降低投資，工期短等優(yōu)點。本工程實例證明強夯法用于處理砂土液化地基可以取得良好的處理效果。