胡順洋，劉 海，嚴(yán)秀俊

(1.揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009;2.江蘇中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇 南京 210019;3.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029)

1 工程概述

某沿江地區(qū)擬建設(shè)市政道路，局部地段為河塘，由于受設(shè)計(jì)高程的限制，上層土為新近吹填的粉細(xì)砂，厚約2 m，下為粉土，土的物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。路基土物理力學(xué)性質(zhì)較差，屬軟土地基工程［1］，采用普通碾壓手段，路基壓實(shí)度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，須對(duì)該路段土基進(jìn)行地基處理。

表1 土層①處理前土的物理力學(xué)性質(zhì)

地基處理的目的是提高地基承載力，降低其壓縮性，確保基礎(chǔ)穩(wěn)定，減少基礎(chǔ)在道路運(yùn)行過(guò)程中的不均勻沉降。主要方法有置換法、深層攪拌法和強(qiáng)夯法等［2］。

換填法是將地基軟弱層的全部或部分換填強(qiáng)度較高、透水性好的材料，可以提高地基承載力降低沉降量;深層攪拌法是在軟土地基土中摻入水泥、石灰等，用粉噴、攪拌等方法使之充分混合和固化，或把一些能固化的化學(xué)漿液(水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等)注入地基土孔隙，以改善地基土的物理性質(zhì)，達(dá)到加固目的;強(qiáng)夯法，又稱(chēng)動(dòng)力固結(jié)法，是法國(guó) MENARD(1969年)首創(chuàng)的一種地基加固方法，就是用起重機(jī)械將夯錘起吊到一定高度后，自由落下，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊能量，對(duì)地基進(jìn)行夯實(shí)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性。LEON［3］、劉海沖［4］等國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)強(qiáng)夯法加固機(jī)理進(jìn)行了研究，目前被普遍認(rèn)可的加固機(jī)理為動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)和動(dòng)力置換原理三個(gè)方面［5］。它具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行、施工周期短及加固效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，在地基的加固工程中得到廣泛應(yīng)用，特別適用于砂土地基。強(qiáng)夯法技術(shù)作為一種比較成熟的地基處理方法，在沿江地區(qū)公路工程中的應(yīng)用卻很少，并且在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有影響。同時(shí)對(duì)于具體工程土質(zhì)條件，強(qiáng)夯處理后的效果卻有較大差別。因此，本文以該工程為研究背景，對(duì)吹填砂土基采用強(qiáng)夯處理進(jìn)行試驗(yàn)研究，以確定土基的回彈模量和地基承載力，為沿江地區(qū)吹填砂土基的回彈模量取值提供參考，并對(duì)類(lèi)似工程提供借鑒作用。

本次采用降水結(jié)合強(qiáng)夯擊密法對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行處理，即采用井點(diǎn)降水在施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行降水，強(qiáng)夯法進(jìn)行土體擊密，最后滿(mǎn)夯，再整平碾壓。第一遍強(qiáng)夯夯能采用2 000 kN·m，擊數(shù)為8～10擊，夯坑點(diǎn)距3.5 m×3.5 m，梅花形布置;第二遍強(qiáng)夯夯能1 800 kN·m，第二遍夯點(diǎn)與第一遍夯點(diǎn)呈梅花形錯(cuò)位布置，單點(diǎn)夯擊數(shù)為6～8擊;第三遍采取滿(mǎn)夯，夯能1 000 kN·m，夯印搭接1/4。強(qiáng)夯的間隔時(shí)間為7 d。

2 土基回彈模量試驗(yàn)

土基回彈模量是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必不可少的設(shè)計(jì)參數(shù)，直接影響路面設(shè)計(jì)的厚度。因其受土質(zhì)、含水率、壓實(shí)度、測(cè)試方法等諸多因素的影響，使其數(shù)值的確定比較困難，也就給設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)很多的不確定因素和問(wèn)題。相關(guān)規(guī)范要求最好通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)直接測(cè)定，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法一般將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值取一定保證率后，計(jì)算得到土基回彈模量代表值，再考慮不利季節(jié)影響，采用15% ～30%［6］的折減系數(shù)進(jìn)行折減，得到土基設(shè)計(jì)回彈模量。

回彈模量試驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)載荷板法，是測(cè)定逐級(jí)加載、卸載時(shí)相應(yīng)于各級(jí)荷載的回彈彎沉值，按彈性半空間體公式計(jì)算路基的靜回彈模量值。即采用直徑30 cm的剛性承載板，在土基表面逐級(jí)加載和卸載，測(cè)出與每級(jí)荷載相對(duì)應(yīng)的回彈變形。對(duì)軟弱路基，規(guī)范中規(guī)定測(cè)定回彈變形量為1 mm前的應(yīng)力、變形線性回歸值，根據(jù)公式［7］進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)測(cè)試，土基現(xiàn)場(chǎng)回彈模量值為 33.2～52.4 MPa，見(jiàn)表2;測(cè)點(diǎn)4壓力—回彈量變化曲線見(jiàn)圖 1。對(duì)實(shí)測(cè)回彈模量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取95%的保證率，計(jì)算土基回彈模量的代表值為31.2 MPa，考慮不利季節(jié)影響，吹填砂路基土的設(shè)計(jì)回彈模量為21.8～26.5 MPa，滿(mǎn)足一般路基土要求。

表2 土層①處理后路基土回彈模量

圖1 測(cè)點(diǎn)4壓力—回彈量變化曲線

3 承載力試驗(yàn)

3.1 淺層平板靜荷載試驗(yàn)

本次試驗(yàn)采用堆載法，試驗(yàn)加載方式:采用快速維持荷載法，堆重統(tǒng)一為260 kN，加載用手動(dòng)油壓千斤頂，測(cè)力用壓力表，依據(jù)率定曲線確定各級(jí)荷載值的大小，測(cè)沉降用百分表，測(cè)量數(shù)據(jù)由人工記錄。經(jīng)檢測(cè)，地基容許承載力均 ＞130 kPa，最大累計(jì)沉降量為21.51 mm，見(jiàn)表3。

3.2 靜力觸探檢測(cè)

本工程靜力觸探試驗(yàn)采用3T觸探架，單橋10 cm2探頭，并用JC-H2儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。貫入時(shí)反力系統(tǒng)采用地錨反力法，貫入速度約為1.0 m/min。檢測(cè)表明:強(qiáng)夯處理后地基容許承載力能滿(mǎn)足路基設(shè)計(jì)要求，在有效深度范圍內(nèi)，土的比貫入阻力平均值及容許承載力等均有大幅提高，見(jiàn)表3及圖2。

表3 土層①處理后路基土物理力學(xué)性質(zhì)

圖2 吹填砂處理前后比貫入阻力曲線

4 結(jié)論

1)強(qiáng)夯法是處理吹填砂路基土的一種有效方法。吹填砂土基經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯法處理后，其物理力學(xué)指標(biāo)(如:土的密度、含水率、稠度、比貫入阻力平均值及容許承載力等)均有大幅提高，能滿(mǎn)足一般路基設(shè)計(jì)要求;通過(guò)強(qiáng)夯處理后，可減少土基總沉降量，消除淺層土的不均勻性和不均勻沉降的影響，以及消除吹填土的液化和大面積填土固結(jié)沉降影響。

2)土基回彈模量試驗(yàn)P—L曲線具有近似線性關(guān)系，符合含水率小且密實(shí)土的特征。

［1］中華人民共和國(guó)交通部.JTJ017—96 公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，1997.

［2］張發(fā)祥.重錘夯實(shí)與 CFG樁聯(lián)合處理地基工程應(yīng)用研究［J］.鐵道建筑，2011(5):75-77.

［3］LEON F J.Dynamic pre-compaction treatment-A case history［C］//International Symposiumon Case Histories in Geotechnical Engineering.

［4］劉海沖.強(qiáng)夯法加固地基機(jī)理的探討［J］.勘察技術(shù)，2001(6):25-27.

［5］葉書(shū)麟.地基處理與托換技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.

［6］張洪華.應(yīng)用 FWD測(cè)定土基回彈模量的研究［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，1994(增 1):9-13.

［7］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG E60—2008 公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程［S］.北京:人民交通出版社，2008.