本文将堆载预压加固非饱和土理论运用到强夯处理山区高填方地基中，提出上部强夯有效加固土层对下部弹性区域土层的预压作用，通过工程实践证明该理论在一定条件下能有效提高强夯法的可加固深度，从而扩大强夯法在山区高填方地基处理中的应用范围。

强夯法处理地基加固效果显著，设备简单，施工方便，在国内外已广泛应用于公路、码头、机场及工业与民用建筑地基中。在山区填方地基中，填方深度大、强夯有效加固深度有限是强夯应用的瓶颈。山区地基填土以开山泥岩或砂岩碎块石为主，渗透性良好，孔隙水压消散时间短，为填土在附加应力作用下强度指标提高提供了有利条件。

在实际工程中，通常取附加应力与土自重应力的比值为0.1的深度作为在该附加应力下受压层的计算深度。不难看出，在一般多层建筑物自重作为附件应力条件下的计算深度难以超过强夯有效加固深度。从而在高填方地基上的建筑物建成后的沉降变形主要由强夯有效加固深度以下的弹性区域自重固结产生。

将强夯有效加固土层作为预压荷载施加到下部弹性区域土层时，将对下部土层产生超孔隙气压力和孔隙水压力。超孔隙压力会随时间增长而消散，这个过程将导致下部弹性区域土层体积减小或沉降。在强夯处理地基中考虑这个固结过程，可在一定条件下降低强夯有效加固深度以下土层的自重固结，从而降低建筑物在建成以后因这部分土体自重固结引起的沉降变形。

Terzaghi(1943)导出了饱和土一维固结的经典理论，将饱和土的本构方程与流动定律结合起来，用本构方程描述应力状态变化同土结构变形之间的关系。

重庆某工程为4层框架结构，地基填方深度约15米，填土以泥岩碎块石夹粉质粘土组成，泥岩碎块石约占50％~70％，填方时间约10个月。原始地貌距设计标高约8米。拟采用4000kN.m点夯夯击能对地基进行加固处理。试夯有效加固深度为8米，难以满足工程需要，有效加固深度以下土层的自重固结为影响房屋变形的主要因素。

在地基变形计算中常常需要假定一个固结度，求得达到这个固结度所需要的时间。因土体的固结往往需要几十年甚至更长的时间，工程中我们采用达到75％固结度的地基土近似认为固结已被消除。

本工程试夯区采用深层沉降环对上部8米填土填筑后，下部7米填土的沉降变形进行测试。下部填土的总沉降量采用规范法进行计算。

为测试下部填土的固结时间。在20m×20m的试夯区内均匀设置9个深层沉降观测点。沉降测点设置在下层7米填土表面，在进行8米填土过程选取具有代表性的3个观测点数据如表1。

可以看出，强夯有效加固深度内填土作为预压荷载施加给下部土层后40天可以使该土层平均固结度超过75％。这样，通过强夯有效加固层内土对下部弹性区域土层的预压作用，有效消除了下部弹性区域土层自重固结，在一定条件下增加了强夯可加固深度，目前该工程已正常使用一年，最大沉降量仅12mm，最大不均匀沉降量仅3mm。

工程实践证明，强夯有效加固层对下部弹性区域土层的预压作用明显，8米有效加固深度内填土可在40天以内使下层7米填土的自重固结消除75％左右，采用预压非饱和土固结理论提高强夯处理山区碎块石高填方地基可加固深度，具有很大的经济效益。（文章来源：中国岩土网岩土评论员 李昕，版权归原始作者）

欢迎致电宇通重工24小时客服热线：

400-696-5666

或登陆公司官网：www.yutongzg.com

手机网站：m.yutongzg.com

【学员问题】高填方路堤病害治理措施有哪些？

【解答】高填路堤由于施工和工程完工后在自然环境影响和汽车重复荷载作用下，出现一些路基病害，引起路基的整体下沉、局部沉陷、边坡坍塌，影响了公路的正常使用。因此，为了更好地发挥公路的正常作用，对高填路堤出现的严重病害，必须采取行之有效的处理办法，使路基处于良好的工作状态，在此介绍几种常见的处治措施，以供处理路基病害时参考。

一、换土复填法因填筑土质不符合要求，路基出现下沉但面积不大且深度较浅，采用换土复填方法，简便快捷。此法是将原路基出现病害部分的土挖去，更换符合规范要求的土。一般采用级配较好的砂砾土，塑性指数满足规范要求的亚粘土为宜。回填时，挖补面积要扩大，且逐层挖成台阶状，由下往上，逐层填筑，碾压密实，压实度要求高出原路基压实度1-2个百分点为宜。这种方法是只要掌握好路基的填筑方法即可，没有复杂的技术要求。

二、固化剂法处理高填路堤的下沉时，如果更换路基填料受到限制，且填筑料数量不大时，可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。这种方法在我国部分省市已有应用的先例，实践证明，效果较好。固化剂作为一种特殊的建筑材料，其不同的物理性质和化学组成成分决定了不同的类别、特点和固化方法。路用材料固化剂从形态上看，可分为固态和液态两大类；从化学构成上看，可分为主固化剂和助固化剂两大部分。其中，固体粉状固化剂中主固化剂以石灰、石膏、水泥为主，助固化剂采用高聚物如聚丙烯酚氨、聚丙烯酸或含有活性基的有机化合物；液态固化剂中主固化剂多采用水玻璃，助固化剂则采用各种无机盐如碳酸镁、碳酸钙等。前者与土混合分层碾压密实即可，适合于表层或浅层土的固化；后者使用时，采用特殊工艺将浆液注入土中使土固结，适合于深层土的固结。

目前，固化剂的种类很多，在道路工程中使用时，可根据路用土的种类与固化剂的成分、类型选用。其各种固化剂的性能与使用方法可参照有关资料。

三、粉喷桩法处理l0rn以内路基下沉病害时，采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理、化学反应，在原地基中形成强度与刚度较大的桩体，同时也使桩周土体性质得到改善，桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。

使用粉喷桩加固路基应认真调查路基病害的情况，认真做好粉喷桩施工的设计（桩径、桩距、固化剂掺入量、桩身强度等），施工中要严格掌握固化剂掺入量、粉喷桩龄期、土样含水量、混合料搅拌的均匀性。着重抓好施工中的以下几个环节：

1．严格按粉喷桩施工规范施工，严格掌握钻机的就位、钻进、停钻、提升、停喷、重复的工艺流程。

2．做好粉喷桩的质量控制。粉喷桩处理软基属隐蔽工程，通常是昼夜连续施工，必须做好粉喷桩的质量控制，内容包括桩距、桩位检查，逐桩控制喷粉量、桩长等。

四、灌浆法灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结合体”。灌浆法已在我国煤炭、水电、冶金、建筑、交通和铁道等部门被广泛使用，并取得了良好的效果。

高填路堤是山区高速公路的一大特点，而填料多取自于路基附近的挖方段，常以碎石土为主。由于受多种因素的影响，高填方路堤路基边缘的压实度往往难以达到标准要求，随时间的增长势必影响路基的稳定性，继而影响行车安全。用灌浆法使水泥浆液在适当压力下充分填充于路基孔隙，形成新的结石体，这对于提高路基的强度将起到良好的作用。

由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，对不同填料及形态的路基采用多大压力灌浆，主要取决于路基的密实度、强度和初始应力、钻孔深度、灌浆位置及灌浆顺序等因素。而这些因素又难以准确预知，故必须通过现场试验来确定。水泥浆液在不同地质条件和不同灌浆压力条件下，在地下流动的形式不同。当灌浆压力较低时，路基填料渗透性较好，水泥浆在中等浓度的情况下以渗流的方式渗入路基土的孔隙，这时认为路基原结构未受扰动和破坏，灌浆量及浆液扩散半径常用线性渗流理论求解。当压力逐渐加大，其它条件不变时，浆液的流动由线性转变为紊流。在紊流条件下的灌浆量与浆液扩散半径常用紊流理论求解。上述两种情况总称为渗流注浆法，适用于碎石土、砂卵土夯填的路基。对于粘性土夯填的路基由于其渗透性很小，通过渗入灌浆法难以奏效。当灌浆压力提高到一定程度时，会发现单位时间注浆量明显上升，实际上粘性土路基已在注浆孔周围发生径向劈裂，浆液沿裂隙流入土体，并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的脉状水泥结合，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，从而提高了路基的强度和刚度。这种方式称为劈开式或胀裂式灌浆。

用渗入式灌注碎石路基，灌注压力可由小到大，压力控制在0.5-1.5MPa即可。粘性土类路基适宜采用劈裂法，常用注浆压力范围为1.0-4.0MPa.公路灌浆法施工程序为：布孔→成孔→注浆三个阶段。

1．布孔原则与方法根据路基的强度要求，结合固结灌浆的特点、路基形态等因素考虑。遵循既要充分发挥灌浆孔的效率，又能保证浆液留在路基有效范围以内的原则，布孔时应视路基实际情况而定。若全幅灌浆，应采用等距离梅花方格网布孔，中间孔浅，边缘孔较深，孔间距以2.0m为宜。

2．成孔钻机选型成孔必须是干法钻进，钻进时绝对不允许加水。因此应尽量选用小型潜孔钻成孔较好，其优点是进尺快、易搬动、操作简单，钻进成本低。尤其对碎石类路基其效果更为显著，宜广泛推广。

3．下注浆花管注浆花管应根据钻机钻孔的孔径与孔深而定，应根据简单易行的方法选用。一般来说，注浆结束后注浆花管很难拔出，如果强行拔出则会破坏路基。因此，注浆结束后将注浆花管作为非预应力锚杆留在路基内，可以起到管架的作用，对于提高路基强度有很大好处。尤其对高填路堤边坡稳定效果更佳。

4．灌浆施工的方法灌浆施工主要包括灌浆压力、浆液浓度、灌浆顺序等内容。如何选择和控制灌浆压力和浆液浓度等因素，是灌浆施工中首先要解决的问题。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素之一。如果压力过小，浆液射流达不到预计范围内，扩散半径小，易形成空白区；如果压力过大，则会破坏路基原结构，抬升路面或冲垮边坡，还会使浆液沿路基薄弱部位冲出路基，达不到灌浆的目的。因此，在大范围灌注前应先做试验，根据注浆段的路基类型结合单孔注浆量选择适宜的注浆压力。浆液浓度通常以水灰比（重量比）1：1较为合适。在密实度较好的粘土路基中，可适当增大水量，使稀浆更易充分进入粘土路基中。

灌浆顺序是指灌浆孔的受注顺序。一般以三次灌注为好，事前应根据灌浆孔平面图设计好灌浆顺序。第Ⅰ、Ⅱ灌次孔以单孔注浆量为控制标准，第Ⅲ灌次为加压灌注。灌浆结束应以设计的终孔压力和平均单孔注浆量为双重控制标准。

单孔灌注量=排距×孔距×孔深×路基孔隙率。路基孔隙率依路基压实度确定。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。