張華

【摘 要】研究通過(guò)對(duì)新疆地區(qū)碎石回填地基上成功進(jìn)行的10000kN·m高能級(jí)夯土強(qiáng)夯試驗(yàn)展開分析，為高能級(jí)強(qiáng)夯的檢測(cè)與設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。研究還在此基礎(chǔ)上對(duì)于經(jīng)不同能級(jí)強(qiáng)夯之后的地基平板荷載的最終試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，分析結(jié)果顯示極限承載力與變形模量較高，變形量較??；夯間地基土和夯點(diǎn)的密實(shí)度基本保持一致，試驗(yàn)中無(wú)需增大荷載板面積。

【關(guān)鍵詞】高能級(jí)強(qiáng)夯；荷載板面積；載荷試驗(yàn)

強(qiáng)夯法最早起源于上世紀(jì)七十年代，我國(guó)在同期就引入此種技術(shù)用來(lái)對(duì)碎石土、粘性土、素土、雜填土以及粘性土等進(jìn)行處理【1】，通常有效加固深度可達(dá)5-10m。當(dāng)工程對(duì)于加固深度程度要求在10m以上時(shí)，則需通過(guò)高能級(jí)強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行，目前國(guó)內(nèi)強(qiáng)夯實(shí)例中最大的能級(jí)為10000kN·m【2】，最大加固深度可達(dá)11-15m。本次研究通過(guò)對(duì)10000kN·m的高能級(jí)強(qiáng)夯地基土載荷試驗(yàn)中以不同能級(jí)進(jìn)行強(qiáng)夯后的地基土平板荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，最終得到一些具有實(shí)踐意義的試驗(yàn)結(jié)論，希望能以此為國(guó)內(nèi)相關(guān)強(qiáng)夯地基處理工程提供指導(dǎo)。

一、試驗(yàn)場(chǎng)地土層條件及施工工藝

此次試驗(yàn)場(chǎng)地的填土最大厚度在11-14m之間，這其中夾雜著較多塊狀大型開山石，且粒徑均較大【3】。主夯能級(jí)為10000kN·m，以180kN及220kN圓形鑄鐵組合式錘，先于夯點(diǎn)間距10m×10m處夯兩次，之后以3000kN·m的能級(jí)進(jìn)行插點(diǎn)夯，能級(jí)為10000kN·m的主夯功效主要處理深度較大的地基，而3000kN·m的插點(diǎn)夯功效主要是處理主夯點(diǎn)間的楔形地基，具體的夯點(diǎn)布置見圖1。本次研究主要以10000kN·m為主，并和3000、6000以及8000區(qū)的平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步探討。

圖1試驗(yàn)區(qū)的夯點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

二、平板載荷試驗(yàn)

本次研究采用的平板載荷試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果比較直觀，具體試驗(yàn)方法為在承壓板上朝向地基土以逐級(jí)的方式施加荷載，并求得變形特性的原位以及地基土壓力，以此反映出承壓板下方一定深度及寬度區(qū)域的地基土強(qiáng)度以及變形的綜合特性，其試驗(yàn)結(jié)果可靠，特別適于成分以及結(jié)構(gòu)較為不均的回填土【4】。

為對(duì)較為深層的土層情況進(jìn)行考察，承壓板的尺寸較大為宜，例如2.5×2.5m或以上，因?yàn)椴捎幂^大承壓板，那么試驗(yàn)結(jié)果則可基本反映出深度與寬度均較大的填土層性質(zhì)。但還需因地制宜，選取最為合理的尺寸，以免承壓板過(guò)大，延長(zhǎng)試驗(yàn)周期，增加費(fèi)用【5】。

三、試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)共進(jìn)行多組平板載荷試驗(yàn)，荷載板大多為多層厚鋼板的疊合【6】，通過(guò)平板載荷所確定的不同能級(jí)強(qiáng)夯地基承載力平均特征值以及變形模量的具體情況見下表。

表1不同能級(jí)試驗(yàn)相關(guān)結(jié)果情況

表中所示能級(jí)為10000的試驗(yàn)區(qū)在滿夯之后又選取兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別為Z1及Z2，承壓板的面積設(shè)置為1.5×1.5m，試驗(yàn)所得的P-S曲線見下圖2，曲線圖顯示，兩點(diǎn)曲線基本保持一致，其中Z2點(diǎn)在350kPa以前的沉降量要稍微高于Z1，而之后的沉降量則較Z2來(lái)說(shuō)相對(duì)較小。

圖2能級(jí)為10000kN·m的試驗(yàn)關(guān)系曲線

能級(jí)為3000區(qū)的強(qiáng)夯在試驗(yàn)滿夯之后先布置了Z1與Z2試驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)大面積施工結(jié)束之后，又布置了P1、P2、P3以及P9共計(jì)4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，各點(diǎn)曲線圖參見圖3，這其中Z1布置于夯點(diǎn)之上，Z2布置于夯間中，位于大面積施工區(qū)域中的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均在夯間布置。從圖3中可以看出曲線基本呈直線發(fā)展，無(wú)陡降段，且荷載板的周邊土體無(wú)明顯隆起。

圖3 能級(jí)為3000kN·m的試驗(yàn)關(guān)系曲線 圖4 能級(jí)為6000kN·m的試驗(yàn)關(guān)系曲線

圖5能級(jí)為8000kN·m的試驗(yàn)關(guān)系曲線

能級(jí)為6000的試驗(yàn)區(qū)在滿夯之后，先布置Z1與Z2兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，大面積施工之后又布置了試驗(yàn)點(diǎn)P11，荷載板面積為1.5×1.5m，其中各點(diǎn)p-s曲線見下圖4。這其中Z2布置于夯點(diǎn)之上，Z1與P11均為夯間，圖中的曲線圖主要為直線緩降型，400-500kPa間的總變形量相對(duì)較小，并均處在20mm內(nèi)。

能級(jí)為8000的試驗(yàn)區(qū)于大面積施工之后，設(shè)置了P1-P9共8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，這其中P1-P4的承壓板為2.5×2.5m，其余試驗(yàn)點(diǎn)在和版為1.5×1.5m，各點(diǎn)曲線關(guān)系見圖5，由圖可知曲線為緩變型，所有變形量均小于30mm，雖然荷載板面積相差將近3倍，但在圖中并無(wú)明顯區(qū)別，由此可見當(dāng)荷載板面積達(dá)到一定規(guī)格后，無(wú)需再增大面積。

結(jié)束語(yǔ)：

本次研究進(jìn)行了多組的平板荷載試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了能級(jí)為3000、6000、8000以及10000kN·m的承載力以及變形模量。3000與6000區(qū)承載力平均特征值達(dá)240KPa，8000區(qū)承載力的評(píng)價(jià)特征值可達(dá)284kPa，10000區(qū)承載力的平均特征值則為375kPa。此類場(chǎng)地經(jīng)強(qiáng)夯加固之后，夯點(diǎn)和夯間地基的密實(shí)度可基本保持一致，由靜載試驗(yàn)所反映出的承載力與變形特性則基本相同，所以在試驗(yàn)點(diǎn)的選擇上，只需選取具有代表性的點(diǎn)位。試驗(yàn)結(jié)果顯示，如果荷載板面積達(dá)到了一定規(guī)模，那么就無(wú)需增大荷載板面積進(jìn)行試驗(yàn)?？傊敬窝芯咳〉昧艘欢ǖ膶?shí)用性結(jié)論，這些結(jié)論對(duì)于我國(guó)新疆地區(qū)碎石土的回填地基、大厚度濕陷土質(zhì)地基以及新疆地區(qū)的粉砂土地基與山區(qū)回填地基的處理等都具有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]欒帥.殘積土回填地基高能級(jí)強(qiáng)夯有效加固深度的研究[J]哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013（06）.

[2]欒帥；王鳳來(lái)；水偉厚.殘積土回填地基高能級(jí)強(qiáng)夯有效加固深度試驗(yàn)研究[J]建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2014（10）.

[3]何淑軍；李鴻江；趙敏學(xué)；趙偉濤；王蘭興；羅連寶；何萬(wàn)普.西北干旱濕陷性黃土區(qū)增濕高能級(jí)強(qiáng)夯試驗(yàn)研究[J]鐵道工程學(xué)報(bào)，2011（07）.

[4]滿俊英；王樂福；袁致明；王安麟.預(yù)增濕高能級(jí)強(qiáng)夯處理大型儲(chǔ)罐地基試驗(yàn)研究[J]施工技術(shù)，2012（04）.

[5]安春秀；黃磊；黃達(dá)余；龔曉南.強(qiáng)夯處理碎石回填土地基相關(guān)性試驗(yàn)研究[J]巖土力學(xué)，2013（08）.

[6]胡樹林；熊?。粚O茂嶺.高能級(jí)強(qiáng)夯法處理深厚濕陷性黃土地基失效的案例分析[J]勘察科學(xué)技術(shù)，2014（06）.