摘 要：连徐高速公路徐州段分布有可液化亚砂土、亚粘土等液化地基，液化势以中等、严重液化为主，需进行抗震加固处理，设计采用强夯法处理。本文通过试验路对施工有关参数进行了试验研究，对施工起到较好的指导作用。
关键词：高速公路 强夯 液化 试验 研究
　　江苏省“九五”重点建设项目连徐高速公路是国道主干线连云港至霍尔果斯江苏段，全长240km，全线采用路基宽28m、双向4车道高速公路标准。其中徐州境内150km，地貌类型为广阔平坦的废黄河冲积平原，其地层由三大层组成，上部为Q4松散软粘性土、粉性土与粉细砂，厚约1～10m，而其中、下部地层为Q3老粘性土，土体稳定，强度较高。地下水位普遍较高，汛期1m左右，中细砂处于饱和状态，同时沿线地震裂度处于7～8度区，这就构成了砂土液化的基本条件。
　　处理可液化地基有碎石桩、强夯和反压护道等几种方法，考虑到强夯法具有简单、经济、施工速度快等优点，同时根据连徐线的具体条件，设计采用强夯法施工。通过试验路的施工和试验研究，对以下参数进行了研究和确定：
1 Menard公式中经验系数α的确定
　　加固深度计算采用Menard公式：

　　式中H——加固深度，m；
　　W——夯锤重，kN；
　　h——落距，m；
　　α——经验系数，其值在0.4～1.0之间，与土质条件、地下水位、夯击能大小、夯锤底面积等因素有关。连徐高速公路砂土液化强夯法处理.doc

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连徐高速公路砂土液化强夯法处理
的试验研究
姚志勋
【江苏省高速公路建设指挥部 南京210004】
摘 要：连徐高速公路徐州段分布有可液化亚砂土、亚粘土等液化地基，液化势以中等、严重液化为主，需进行抗震加固处理，设计采用强夯法处理。本文通过试验路对施工有关参数进行了试验研究，对施工起到较好的指导作用。
关键词：高速公路 强夯 液化 试验 研究
　　江苏省“九五”重点建设项目连徐高速公路是国道主干线连云港至霍尔果斯江苏段，全长240km，全线采用路基宽28m、双向4车道高速公路标准。其中徐州境内150km，地貌类型为广阔平坦的废黄河冲积平原，其地层由三大层组成，上部为Q4松散软粘性土、粉性土与粉细砂，厚约1～10m，而其中、下部地层为Q3老粘性土，土体稳定，强度较高。地下水位普遍较高，汛期1m左右，中细砂处于饱和状态，同时沿线地震裂度处于7～8度区，这就构成了砂土液化的基本条件。
　　处理可液化地基有碎石桩、强夯和反压护道等几种方法，考虑到强夯法具有简单、经济、施工速度快等优点，同时根据连徐线的具体条件，设计采用强夯法施工。通过试验路的施工和试验研究，对以下参数进行了研究和确定：
1 Menard公式中经验系数α的确定
　　加固深度计算采用Menard公式：

　　式中H——加固深度，m；
　　W——夯锤重，kN；
　　h——落距，m；
　　α——经验系数，其值在0.4～1.0之间，与土质条件、地下水位、夯击能大小、夯锤底面积等因素有关。
　　经验系数的取值，京深公路在粉土和粉细砂液化路段计算得α在0.4～0.5之间；资料介绍，美国印地安纳州用强夯加固砂土地基建设对砂土地基α=0.5。
　　根据静力触探试验，夯前夯后CPT试验成果如图1～2。当土层条件以粉质亚砂土、粉土为主要加固对象时，2000kN.m、深度7.0～7.5m以上Ps值增大，其下则无明显变化，说明2000kN.m有效加固深度为7.0m；采用3000kN.m时有效深度加固深度仅为8.0m左右，根据Menard公式H＝αWh/10，则修正系数α≈0.5。
2 最佳夯击能的确定
　　夯击能量是决定加固深度的参数，单点夯击能＝锤重×落距，加固深度按Menard经验公式计算。最佳夯击能从理论上讲是地基出现的孔隙水压力达到土的自重压力时夯击能，它是单点夯击能的总和。对亚砂土、亚粘土地基，可由观测的孔隙水压力增量随夯击次数增加的变化趋势来决定，当孔隙水压力增量趋于稳定时，所达到的能量即为最佳夯击能。
　　根据单点夯试验，单点夯时的孔隙水压力随击数的变化见图3所示。随着击数增加孔隙水压力增加，且第一击增加最快，浅部增长快于根部。
　
图1 IB区试夯前后CPT成果对比图
　
图2 IA区试夯前后CPT成果对比图
　
(a)1500kN•m (b)2000kN•m
图3 孔隙水压力随击数的变化曲线
　　采用夯击能为1500kN•m、2000kN•m、3000kN•m分别进行试夯，孔隙水压力的测试结果表明，1500kN•m孔隙水压力在第4击后仍有增长，第5击后趋于稳定；2000N•m时第4击后孔隙水压力趋于稳定；3000kN•m时第3击孔隙水压力趋于稳定。
　　根据单点试夯试验结果，最佳夯击能为2000KN.m夯击4次，3000KN.m夯击3次。
　　强夯处理效果检验：强夯前后分别进行标准贯入试验(SPT)(见表2)和静力触探试验(CPT)(见图4)，结果见表2(2000kN•m)。
单点夯SPT夯前夯后结果 表2
　 夯前 夯后
深度(m) N63.5 N63.5
2.0～2.3 3 13
5.5～5.7 6 14
8.6～8.9 11 12
11.0～11.3 13 23
　
图4 2000kN•m单点夯试验CPT对比图(夯坑中心)
　　从上述结果可以看出，夯后的标准贯入击数N63.5一般大于8击，有效加固深度为7.0m。这在静力触探曲线上也很明显比贯入阻力Ps值较夯前有明显增长，深度达6.5～7.0m后，Ps值几乎没有变化，也说明有效加固深度为7.0m左右，在此深度内加固处理效果明显。
3 间歇时间的确定
　　在强大的夯击能作用下，被夯土体中孔隙水压力迅速增加，达到饱和时有效应力下降为零，土体液化，地基土的强度降低到最低。当增加的孔隙水压力沿夯锤周围的放射状剪切裂缝排出之后，有效应力就随之增加，土颗粒之间距离缩小，土体压密而强度提高。所以在夯击过程中前后两遍之间应有一定的间歇时间，使地基的强度有一个提高的过程，以增大下一遍的夯击效果。间歇时间由试夯时孔隙水压力消散过程的观测来确定。
　　根据试验，由强夯引起的孔隙水压力随时间的消散规律见图5～6。
　
图5 中等液化地段孔隙水压力消散曲线
　
图6 严重液化地段孔隙水压力消散曲线
　　无论有无碎石垫层，孔隙水压力均消散较快。中等液化地段：3000kN•m时24h内消散90%.2000kN•m时24h消散完毕。强液化地段：000kN•m时72h孔压消散达90%以上，2000kN•m时48h孔压消散即为70%以上，72h内消散完毕。由此可见，遍夯间歇时间强夯地段为3d(72h)，中等液化为1d(24h)。
4 结束语
　　大面积使用强夯处理砂土液化，这在我省公路史上还是第一次，可以说没有经验，目前连徐高速公路尚未全面开工，省高指会同东南大学交通学院等单位成立了“高等级公路液化地基处理与桥梁地基抗震处理技术研究”课题组，结合连徐高速公路试验路研究论证地基处理方法的技术可靠性，优化设计、施工参数，为可液化地基处理提供可靠依据和施工指导意见。随着工程的大规模展开，今后将继续跟踪，为强夯法处理可液化地基提供更完善的科学数据。