馬 磊 濤

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056000)

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分層強(qiáng)夯在處理高填方地基中的應(yīng)用實(shí)例

馬 磊 濤

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056000)

以張家口某工程地基處理為例，根據(jù)其工程概況，提出了運(yùn)用分層強(qiáng)夯法處理高填方地基的方法，并根據(jù)地基質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)分層強(qiáng)夯提高地基承載力、變形模量的效果進(jìn)行了分析，通過對(duì)建筑的沉降觀測(cè)，為高填方工程的沉降規(guī)律積累了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

分層強(qiáng)夯法，高填方地基，地基承載力，變形模量

0 引言

近幾年來隨著我國建設(shè)用地的緊張，山地、丘陵挖山填溝方式的場(chǎng)地越來越多，建設(shè)中填土地基處理技術(shù)的運(yùn)用越來越廣泛，強(qiáng)夯在處理填土因具有施工速度快、適應(yīng)范圍廣、經(jīng)濟(jì)易行等優(yōu)點(diǎn)在填土地基處理中得到廣泛應(yīng)用。尤其是在高填方地基處理中，因?yàn)樘钔梁穸却?、填土自重固結(jié)沉降尚未完成，對(duì)強(qiáng)夯地基處理提出了更高的要求。

1 工程概況

本工程地處張家口萬全縣境內(nèi)，擬建場(chǎng)地原始地貌形態(tài)屬于低山丘陵區(qū)，溝谷發(fā)育，場(chǎng)地地形起伏較大。本工程主要包括8個(gè)廠房，采用鋼結(jié)構(gòu)，跨度24.0 m，獨(dú)立基礎(chǔ)，地基承載力要求150 kPa。廠房?jī)?nèi)有很多對(duì)沉降敏感的設(shè)備，如采用樁基，施工周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，且無法解決廠房?jī)?nèi)地面沉降問題。經(jīng)反復(fù)研究,決定采用分層強(qiáng)夯法加固。

1.1 場(chǎng)地地質(zhì)條件

①-1層素填土(卵石土):雜色,稍濕,松散,成分以卵石為主,含量50%～80%,直徑30 mm～200 mm大小不等,次圓狀,最大厚度23.60 m。

①層素填土：以黃褐色為主,松散,稍濕,含零星卵礫石,主要成分為全風(fēng)化泥巖碎屑及粘性土。最小厚度0.30 m,最大厚度25.60 m。

②-1層細(xì)砂:褐黃色,松散～稍密,稍濕,砂的成分為石英和長(zhǎng)石,級(jí)配差，砂質(zhì)較純。最小厚度0.80 m,最大厚度8.50 m。

②層黃土狀粉質(zhì)粘土:褐黃色,可塑～硬塑,局部為黃土狀粉土,見白色菌絲體和小孔隙,底部含少量礫石,沖溝兩側(cè)孔隙較發(fā)育。最小厚度1.00 m,最大厚度20.50 m。

③層黃土狀粉質(zhì)粘土:褐黃色,堅(jiān)硬,含大量黑色鐵錳氧化物,該層主要分布在原地貌沖溝兩側(cè)。最小厚度1.00 m,最大厚度14.00 m。

④層卵石土：黃褐色,中密～密實(shí),稍濕,粒徑約4 cm,含量達(dá)50%～70%,母巖成分為巖漿巖,質(zhì)地堅(jiān)硬,填充物為粗砂和硬塑狀粉質(zhì)粘土。最小厚度0.60 m,最大厚度9.5 m。

⑤層礫巖：灰～灰綠色為主,表面稍濕,礫石含量50%～90%,砂泥質(zhì)膠結(jié),礫石含量不均,粒徑大小不一,礫石成分為巖漿巖類,僅零星分布。最小厚度0.70 m,最大厚度5.60 m。

⑥層泥巖：灰～灰綠色為主,局部呈紅色、黃色、灰黑色,全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化,局部夾有薄層細(xì)砂巖,該層未揭穿。

因?yàn)樵搱?chǎng)地現(xiàn)地形低于設(shè)計(jì)平場(chǎng)標(biāo)高，場(chǎng)地為填方工程，從勘察報(bào)告來看平場(chǎng)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后最大厚度達(dá)30 m，且為近1～2新近填土,場(chǎng)地土質(zhì)成分復(fù)雜，主要為泥巖碎屑、卵石、粉土組成的混合填充物、土層厚、松散且密實(shí)不均，該場(chǎng)地必須先進(jìn)行地基處理。本工程采用分層強(qiáng)夯的方式處理，要求將填土全部處理密實(shí)，處理后地基承載力不小于150 kPa，變形模量達(dá)到30 MPa。

1.2 地基強(qiáng)夯設(shè)計(jì)計(jì)算

強(qiáng)夯加固影響深度通?？筛鶕?jù)錘重和落距大小按梅納公式來計(jì)算，公式如下：

其中，Z為加固有效深度；M為錘重，kN；h為落距，m；α為修正系數(shù)。

α的變化范圍很大,因沒有考慮填土土性和初始密度的影響,一般實(shí)際結(jié)果比規(guī)范推薦使用的填土修正系數(shù)要小。根據(jù)本工程試夯及檢測(cè)的結(jié)果，本工程有效加固深度為8.0 m，反算得α=0.28。

1.3 強(qiáng)夯施工參數(shù)

1)夯點(diǎn)均采用正方形布置，夯點(diǎn)間距為6.0 m，夯點(diǎn)單擊夯擊能8 000 kN·m，錘重42 t，直徑2.52 m，分主次夯點(diǎn)間隔跳打，單點(diǎn)夯擊數(shù)12擊～15擊；

2)夯擊質(zhì)量控制：夯擊質(zhì)量控制是以最后兩擊平均夯沉量不大于20 cm且單點(diǎn)夯擊數(shù)應(yīng)不小于12擊為準(zhǔn)；

3)夯擊遍數(shù)：強(qiáng)夯分主、次夯兩遍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間；

4)主次夯完成后對(duì)強(qiáng)夯施工場(chǎng)地采用單擊夯擊能2 000 kN·m的強(qiáng)夯滿夯兩遍，每遍夯擊時(shí)單點(diǎn)夯2擊，點(diǎn)與點(diǎn)之間夯印相搭1/4錘徑；

5)每遍夯擊之間應(yīng)保持一定的間隔，本工程的夯擊間隔可按3 d～5 d掌握(當(dāng)填土為細(xì)顆粒土間隔按時(shí)間為10 d)。

2 強(qiáng)夯質(zhì)量檢測(cè)

強(qiáng)夯處理的地基土,強(qiáng)度是隨時(shí)間逐漸提高的,所以在強(qiáng)夯完成后,應(yīng)間隔一段時(shí)間才能進(jìn)行地基質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)于滲透性好的碎石土和砂土地基,間隔時(shí)間可取1周～2周,對(duì)滲透性差的低飽和度的粉土和粘性土地基,可取2周～4周。本工程地基土因碎石含量較多,檢測(cè)工作可在強(qiáng)夯完成7 d后進(jìn)行。

2.1 強(qiáng)夯檢測(cè)方案

本工程根據(jù)土質(zhì)情況采用圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)及載荷試驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)點(diǎn)按處理面積每700 m2一個(gè)，檢驗(yàn)深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)加固深度；載荷試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量每個(gè)廠房不少于3個(gè)。

2.2 強(qiáng)夯效果分析

2.2.1 圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)

根據(jù)檢測(cè)方案，對(duì)強(qiáng)夯后的地基進(jìn)行了動(dòng)力觸探試驗(yàn)，獲得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，且對(duì)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨強(qiáng)夯深度的變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并與強(qiáng)夯前相同深度的圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。現(xiàn)以廠房1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，分析結(jié)果如下：

強(qiáng)夯后實(shí)測(cè)擊數(shù)從強(qiáng)夯前的4.5擊～5.9擊提高到12.5擊～17.0擊；修正擊數(shù)從強(qiáng)夯前的4.5擊～5.3擊提高到12.5擊～15.8擊，擊數(shù)提高了約3倍。具體數(shù)據(jù)見圖1。

2.2.2 靜載荷試驗(yàn)

為了確定強(qiáng)夯后土的變形模量，對(duì)每個(gè)廠房進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)，并按照彈性力學(xué)理論公式求出變形模量，公式如下：

E0=W(1-μ2)PB/S。

其中，W為承壓板形態(tài)系數(shù)，對(duì)于圓形承壓板取0.875；μ為泊松比，取0.27；B為試驗(yàn)承壓板直徑或邊長(zhǎng)，文中取0.8；P為荷載值，文中取300 kPa；S為與P相對(duì)應(yīng)的沉降量。

現(xiàn)在以廠房1的部分載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，當(dāng)取P=300 kPa時(shí)，代入上式可得變形模量分別為36.3 MPa,52.4 MPa,39.0 MPa,42.3 MPa,28.1 MPa，平均為39.6 MPa，基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求。靜載荷試驗(yàn)曲線見圖2。

2.3 沉降觀測(cè)

本工程自地基基礎(chǔ)施工完畢后進(jìn)行了定期的沉降觀測(cè)，各建筑物沉降量與時(shí)間、填土處理厚度關(guān)系見表1。

表1 各建筑物沉降數(shù)據(jù)一覽表

工程名稱廠房1廠房2廠房3廠房4廠房5廠房6廠房7廠房8填土深度/m0～3513～321～202～181.5～183～16.50～160～13總觀測(cè)時(shí)間/d297296560296560296722723最大沉降/mm40.6932.0954.0928.0641.7425.1434.4847.85最小沉降/mm12.71919.9413.1317.0215.6117.1324.99最大平均沉降速率/mm·d-10.140.110.10.090.070.080.050.07最小平均沉降速率/mm·d-10.040.060.040.040.030.050.020.03注:沉降速率保留2位有效數(shù)字

根據(jù)表1可知，建筑物的沉降量跟時(shí)間及最大填土處理深度基本呈正比關(guān)系，根據(jù)最長(zhǎng)2年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，強(qiáng)夯處理的效果能夠滿足建筑物的使用要求。

3 結(jié)語

1)本場(chǎng)地采用分層強(qiáng)夯法的地基處理后,密實(shí)度、承載力值達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。有效影響深度可達(dá)到8.0 m,強(qiáng)夯處理效果良好,強(qiáng)夯后可直接作為建筑物的基礎(chǔ)持力層。

2)通過檢測(cè)過程中大量動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)及載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)、提供了泥巖碎屑、卵石、粉土組成的混合填土強(qiáng)夯處理后變形模量與動(dòng)力觸探對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。

3)對(duì)于挖山填溝場(chǎng)地的工業(yè)廠區(qū),采用強(qiáng)夯法處理填土地基成本低,有效加固深度較大,地基加固效果好,可直接作為建筑物基礎(chǔ)持力層。通過對(duì)沉降的觀測(cè)數(shù)據(jù)，30 m厚的填土經(jīng)該方法處理后，沉降能夠滿足規(guī)范及建筑物的要求。因此在山區(qū)、丘陵建設(shè)中,對(duì)高填方地基處理可推廣使用分層強(qiáng)夯法地基處理。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

On application of hierarchical dynamic compaction in dealing with highly filled foundation

Ma Leitao

(China Coal Handan Design Engineering Co., Ltd, Handan 056000, China)

Taking the foundation treatment of some project in Zhangjiakou as the example, the paper points out the method to adopt the hierarchical dynamic compaction to deal with highly filled foundation, and analyzes the hierarchical dynamic to improve the foundation loading capacity and deformation modulus according to the results of the basement quality test, and undertakes the settlement observation of the building, so as to accumulate the data for the settlement law of the highly-filled projects.

hierarchical dynamic method, highly-filled foundation, foundation loading capacity, deformation modulus

1009-6825(2017)16-0049-02

2017-03-27

馬磊濤(1983- ),男，工程師

TU472.31

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