康永

(中海油大同煤制氣項目籌備組,北京 100015)

淺析強(qiáng)夯地面夯沉量的影響因素及預(yù)估方法

康永

(中海油大同煤制氣項目籌備組,北京 100015)

本文分析了影響強(qiáng)夯后地面平均夯沉量的主要因素,并提供了強(qiáng)夯法地基處理后地面平均夯沉量的預(yù)估方法,為在強(qiáng)夯方案設(shè)計準(zhǔn)確預(yù)估地面平均夯沉量提供了參考。

強(qiáng)夯 夯沉量 預(yù)估 影響因素

強(qiáng)夯法是把重錘從一定高度自由落體下落夯擊土層,使地基迅速固結(jié)的方法,因其地基加固效果顯著,施工操作簡單,施工費(fèi)用低,施工工期短等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于堆場、公路、機(jī)場、房屋建筑、油罐等工程的地基處理。在強(qiáng)夯方案設(shè)計中,也常常因在采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基加固處理后地面整體會有一定的下沉量,如果地面平均夯沉量估算不準(zhǔn)確,直接會影響設(shè)計質(zhì)量。強(qiáng)夯法地基處理后地面的平均夯沉量,一般指從起夯面標(biāo)高到全部強(qiáng)夯施工完畢后整平面標(biāo)高的沉降差,也相當(dāng)于各遍夯后平均沉降量的累加值。由于強(qiáng)夯后的地面平均夯沉量的估算還會直接關(guān)系到建筑場地的土方平衡和工程費(fèi)用,所以預(yù)估強(qiáng)夯地面的平均夯沉量有一定的經(jīng)濟(jì)意義和工程意義。

1 夯沉量的影響因素分析

在強(qiáng)夯施工中,影響強(qiáng)夯地面夯沉量的因素眾多,且存在高度的非線性,要找到一個同時考慮諸多變量影響的強(qiáng)夯地面夯沉量的理論公式,在目前幾乎是不可能的。因此,在眾多影響夯沉量的因素中找出主要的因素,并加以分析研究,對提高地面夯沉量預(yù)估值的準(zhǔn)確性會起到一定的作用。

1.1 單位面積夯擊能

根據(jù)工程實踐對夯坑深度和夯坑周圍地面變形的觀測結(jié)果,場地地基土體被夯擊后地面變形特點為：各夯點夯坑深度的增幅隨著夯擊擊數(shù)的增大有明顯的減小,夯坑深陷,夯坑周圍基本無隆起或早期有少量隆起,由此分析夯擊能是影響夯沉量的主要的因素之一。單擊夯擊能對夯沉量起決定性作用,但又受錘底面積的影響。強(qiáng)夯后土體的密實部分主要在錘下,錘底面積越小,產(chǎn)生的夯坑深度越大,故用單點單位面積夯擊能來描述單點夯沉量比夯擊能更確切合理。

1.2 夯擊擊數(shù)

強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理是壓實原理,室內(nèi)擊實試驗和工程實踐都顯示,夯坑深度與擊數(shù)的關(guān)系可用雙曲線或指數(shù)曲線型式表達(dá),夯沉量隨擊數(shù)增加而增大。

1.3 夯點間距

夯點間距是表征土體被加固量的參數(shù),夯點間距越小,并不能使夯沉量有明顯增加;夯點間距過大,不但對夯沉量的影響較大,對土體加固的均勻性影響也大。由此可見,夯點間距也是影響夯沉量的因素,但對單擊夯沉量(夯坑深度)卻沒有影響。為此,可先預(yù)測單點夯沉量,然后根據(jù)其與夯沉量的關(guān)系,推算出整片場地的夯沉量,這時,夯點間距不作為預(yù)測輸入。

表1 各能級強(qiáng)夯地面平均夯沉量預(yù)估值

1.4 土體的含水量、孔隙比、干密度

土體含水量、孔隙比、干密度等因素都會對強(qiáng)夯的夯沉量產(chǎn)生影響。由于土體強(qiáng)夯加固是動力壓實作用的結(jié)果,因此,與土體密實程度直接相關(guān)的孔隙比、天然干密度的影響最為顯著,雖然壓實原理要求土體達(dá)到最佳含水量時才能達(dá)到最大的密實度,但在實際工程中,土體含水量只能控制在一定的范圍內(nèi),而含水量對土體的坑剪強(qiáng)度起決定性的作用,也是影響夯沉量的主要因素。

2 夯沉量主要影響因素的確定

根據(jù)對夯沉量的各種影響因素的分析,單位面積夯擊能、單點夯擊數(shù)、土體含水量、土體孔隙比和干密度等五個因素作為強(qiáng)夯處理地基的單點夯沉量的主要影響因素,能作為強(qiáng)夯施工地面夯沉量預(yù)測方法的主要輸入?yún)?shù)。

3 地面夯沉量的預(yù)估方法

3.1 采用平均夯坑深度與夯沉量的關(guān)系計算

場地夯沉量可粗略地由各夯點的有效夯入體積之和除以場地總面積獲得。中科院武漢巖土力學(xué)研究所的付志斌、汪稔引入了極限孔隙比的概念,提出強(qiáng)夯沉降換算系數(shù),建立了較為可靠地計算模型確定夯坑沉降值與地面夯沉量的關(guān)系。因此,可根據(jù)場地的平均夯坑深度值計算而得到整片場地的夯沉量,計算公式如下：

根據(jù)在試夯過程中獲得的上述各參數(shù)的試驗數(shù)據(jù),利用公式(1)可計算得出場地平均夯沉量。采用這種方法,不僅可和試夯進(jìn)行單點夯沉量的比較和驗證,也可適應(yīng)不同夯擊遍數(shù)不同夯擊能的情況。

3.2 根據(jù)工程經(jīng)驗預(yù)估值查表法

根據(jù)規(guī)范的要求,在強(qiáng)夯施工前應(yīng)進(jìn)行試夯,但根據(jù)試夯確定的地面平均夯沉量,由于試夯區(qū)面積較小,而實際施工時面積較大,與實際情況相比,誤差較大,所以強(qiáng)夯地面平均夯沉量的預(yù)估,一般應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗確定。預(yù)估強(qiáng)夯地面的平均夯沉量時,所指平均夯沉量包含了點夯、插夯、復(fù)夯和滿夯等各遍夯后的全部沉降量。

在《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》CECS279-2010條文說明中,根據(jù)對大量的工程實踐經(jīng)驗進(jìn)行分析總結(jié),給出了不同能級強(qiáng)夯地面平均夯沉量的預(yù)估值,見表1。

因此,在缺少施工經(jīng)驗的情況下,可根據(jù)上表中給出的預(yù)估值,對強(qiáng)夯施工后地面平均夯沉量進(jìn)行預(yù)估。

3.3 利用強(qiáng)夯前后土體干密度的不同進(jìn)行估算

當(dāng)強(qiáng)夯的有效加固深度以夯后地基土的壓實度為主要控制標(biāo)準(zhǔn)時,地面平均夯沉量也可按下式估算：

z為終夯面下起算的夯實厚度(m);

一般在完成場地試夯工作之后,根據(jù)試夯獲得的各參數(shù)的試驗數(shù)據(jù),結(jié)合前期完成的場地巖土勘察工作中進(jìn)行的巖土試驗數(shù)據(jù),利用用上述公式(2)計算得出場地平均夯沉量。

從上述公式(3)可知,由于夯后的平均干密度是用處理厚度底面標(biāo)高處夯前土的干密度和強(qiáng)夯后夯面土計算干密度估算,使得計算結(jié)果與實際會存在一定的偏差。

4 結(jié)語

采用強(qiáng)夯法進(jìn)行場地地基加固施工時,在開始強(qiáng)夯施工前對地面夯沉量估算準(zhǔn)確與否,將直接影響止夯面與基礎(chǔ)底面標(biāo)高的相對位置,進(jìn)而影響到挖高填低的夯后工作量。所以,正確預(yù)估夯沉量對于縮短工期及節(jié)約工程造價具有現(xiàn)實意義。

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[3]付志斌,汪稔.強(qiáng)夯軟基加固地面沉降實用計算方法[J].土工基礎(chǔ),2000,14(3)：31-32.

[4]CECS279—2010,強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].