（身份證號(hào)碼： 370685198209064432）

強(qiáng)夯法施工工藝比較分析

閆清衛(wèi)

（身份證號(hào)碼： 370685198209064432）

強(qiáng)夯法即強(qiáng)力夯實(shí)法，又稱動(dòng)力固結(jié)法。指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。本文通過不同的試夯工藝對(duì)三個(gè)夯區(qū)分別進(jìn)行試驗(yàn)。通過試驗(yàn)，根據(jù)測(cè)試成果和場(chǎng)地的巖土工程條件綜合分析，得出適用于本場(chǎng)地條件的最優(yōu)方案。

強(qiáng)夯法；軟弱地基；承載力；試夯工藝

1 、研究區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

本工程位于山東省東部丘陵地帶，地勢(shì)高低起伏，本場(chǎng)地勘測(cè)范圍之內(nèi)地面標(biāo)高80.7～105.0m，由數(shù)個(gè)剝蝕殘丘組成，高處為剝蝕殘丘，低洼處為山間梯田。

1.2 地層分布

場(chǎng)地地基土特性分層描述如下：

①素填土：人工堆積而成，主要分布在田壟、民房周圍等局部地段，成份主要為粉質(zhì)黏土，可塑，濕，均勻性差。

②粉質(zhì)黏土：褐黃色～褐紅色，濕，可塑～硬塑狀態(tài)，層底部混少量碎石。

本層土在場(chǎng)地內(nèi)大部分地段均有分布，厚度變化較大，一般溝谷地段厚度較大，殘丘地段厚度較薄。本層層厚一般為0.3～6.5m，平均厚度為2.08m，地層層面基本隨地形起伏變化，層底面高程變化范圍較大。

③碎石：沖洪積成因，密實(shí)狀態(tài)，棱角狀，粒徑一般2～4cm，粒間充填較多粉質(zhì)黏土，碎石巖性為泥質(zhì)砂巖和細(xì)砂巖。實(shí)測(cè)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N63.5平均值為18.1擊。

該層僅在溝谷內(nèi)的局部地段有分布，厚度一般0.5～1.2m，平均厚度0.79m。

④泥質(zhì)砂巖：根據(jù)風(fēng)化程度的不同分為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化兩個(gè)亞層。

④1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紫紅色，巖芯呈碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石層理明顯，泥質(zhì)膠結(jié)，層面有黑色鐵錳質(zhì)渲染，巖石抗風(fēng)化能力差，遇水易軟化，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中后強(qiáng)度迅速變低、易碎。

④2層中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：紫紅色，巖芯主要呈長(zhǎng)柱狀、短柱狀，巖石完整性較好，該層巖石中局部地段夾粉砂巖夾層，青灰色，強(qiáng)度度較高，完整性較好。本次勘測(cè)未揭穿該層。

2 、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)勘測(cè)資料，地面高程一般為80.7～105.0m。根據(jù)站址總平面布置圖，當(dāng)站址的初平標(biāo)高為88.90m時(shí)，場(chǎng)地大部分地段為填方區(qū)，最大填方厚度約9.3m，需進(jìn)行地基處理。結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料綜合分析，本場(chǎng)地?cái)M采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定強(qiáng)夯處理回填土的適用性和處理效果，確定強(qiáng)夯的施工參數(shù)。

（2）檢測(cè)強(qiáng)夯對(duì)填土地基的加固效果，確定強(qiáng)夯后地基的物理力學(xué)參數(shù)及地基承載力特征值。

（3）確定回填土強(qiáng)夯檢測(cè)方法及參數(shù)，為場(chǎng)地強(qiáng)夯檢測(cè)提供技術(shù)依據(jù)。

2.2 強(qiáng)夯試驗(yàn)工藝設(shè)計(jì)

2.2.1 回填料

回填料采取“就地取材”的原則，從挖方區(qū)開采，挖方土石料主要成份為強(qiáng)風(fēng)化以及中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖?；靥盍贤潦壤刂茷?:8，大塊石填土材料最大粒徑不應(yīng)超過400mm，且回填土應(yīng)充分拌勻，保證級(jí)配良好。堆填時(shí)分層厚度不大于1m，采用推土機(jī)推平，用不小于20t振動(dòng)碾壓機(jī)，碾壓一遍，確保場(chǎng)地須堅(jiān)實(shí)平整，能滿足大型車輛行走的要求。

2.2.2 處理深度

考慮到站址區(qū)內(nèi)自然地面高程為80.7～104.0m，試夯區(qū)內(nèi)虛填厚度4m～5.5m，經(jīng)強(qiáng)夯處理后的厚度在3.5m～4.5m。

2.2.3 夯擊能選擇

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本場(chǎng)地的地層性質(zhì)及處理厚度，本次強(qiáng)夯試驗(yàn)夯擊能選擇如下：

主夯點(diǎn)：采用5000kN·m單擊夯擊能，擬夯8擊～12擊，實(shí)際夯擊次數(shù)按實(shí)測(cè)最后兩擊的每擊夯沉量不大于100mm控制。

間夯點(diǎn)：采用3000kN·m單擊夯擊能，擬夯8擊～12擊，實(shí)際夯擊次數(shù)按實(shí)測(cè)最后兩擊的每擊夯沉量不大于50mm控制。

滿夯：采用2000kN·m單擊夯擊能，滿夯2遍，每遍夯3擊。

2.2.4 夯點(diǎn)布置

本次試夯采用三種施工工藝，分三個(gè)夯區(qū)分別進(jìn)行試驗(yàn)。

第一試夯區(qū)：主夯點(diǎn)距6.5m，填土的虛填厚度5.5m。主夯點(diǎn)布置5排，每排4～5個(gè)夯點(diǎn)，主夯點(diǎn)成正三角形布置，每個(gè)主夯點(diǎn)周邊布置6個(gè)間夯點(diǎn)，間夯點(diǎn)在小三角形的形心處。

第二試夯區(qū)：主夯點(diǎn)距4.5m，填土的虛填厚度5.5m。主夯點(diǎn)布置7排，每排6個(gè)夯點(diǎn)，主夯點(diǎn)成正三角形布置，無間夯。

第三試夯區(qū)：主夯點(diǎn)距5m，填土的虛填厚度5.0m。主夯點(diǎn)布置5排，每排5～6個(gè)夯點(diǎn)，主夯點(diǎn)成正三角形布置，無間夯。夯點(diǎn)布置圖見圖1。

圖1 各夯區(qū)夯點(diǎn)布置圖

3 成果分析

本次強(qiáng)夯檢測(cè)采用平板載荷試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)及原位密度試驗(yàn)等多種檢測(cè)手段進(jìn)行綜合檢測(cè)分析。

強(qiáng)夯施工后，分別在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)布置了3個(gè)載荷試驗(yàn)點(diǎn)、6個(gè)重型動(dòng)力觸探孔和3個(gè)原位密度試驗(yàn)。檢測(cè)點(diǎn)布置示意圖見圖2。

圖2 檢測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.1 平板靜載荷試驗(yàn)成果及分析

根據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)果，9個(gè)載荷試驗(yàn)點(diǎn)的p～s曲線均接近直線，無明顯的比例界限和陡降段，地基承載力特征值取s/b=0.01，即s=14.15mm對(duì)應(yīng)的荷載，并且不大于最大加載值的一半。各試夯區(qū)承載力特征值統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 試夯區(qū)平板靜載荷試驗(yàn)特征值統(tǒng)計(jì)表

各試夯區(qū)的三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的承載力特征值，均滿足極差不超過平均值的30%的條件，因此各試夯區(qū)承載力特征值取其平均值。第一試夯區(qū)承載力特征值為341kPa；第二試夯區(qū)承載力特征值為338kPa；第三試夯區(qū)承載力特征值為339kPa。本次試驗(yàn)3個(gè)試驗(yàn)區(qū)的平板載荷試驗(yàn)結(jié)果均不小于設(shè)計(jì)要求150kPa，但是載荷試驗(yàn)的影響深度有限，而強(qiáng)夯回填土從作用機(jī)理和動(dòng)力觸探結(jié)果可知，下部的強(qiáng)度明顯小于上部的強(qiáng)度，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)回填土分類，強(qiáng)夯處理的回填土地基承載力特征值推薦取200kPa。

3.2 重型動(dòng)力觸探成果及分析

根據(jù)強(qiáng)夯施工資料，試夯區(qū)回填土虛填厚度總體為3.5m～5.5m，夯后填土厚度大多在3.0 m～4.5m，個(gè)別地段可達(dá)5m。由于現(xiàn)場(chǎng)回填土質(zhì)條件限制難以做連續(xù)動(dòng)探，本次試驗(yàn)采用預(yù)鉆孔再做動(dòng)力觸探，每米深度鉆孔0.7m開始做動(dòng)力觸探試驗(yàn)3次，連續(xù)貫入3個(gè)10cm。動(dòng)探試驗(yàn)深度至原土層為止。

在動(dòng)探擊數(shù)取值方面，考慮到鉆孔后孔內(nèi)虛土影響，檢測(cè)孔內(nèi)各深度動(dòng)探擊數(shù)取后2個(gè)10cm動(dòng)探擊數(shù)平均值。各試夯區(qū)動(dòng)力觸探擊數(shù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 動(dòng)力觸探結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

區(qū)域劃分項(xiàng)目 各檢測(cè)點(diǎn)動(dòng)力觸探擊數(shù)N63.5（擊）區(qū)110.7～1.02723222122232123121.7～2.02017121725192119 132.7～3.01215161620152016 143.7～4.01412141112131513 154.7～5.01616

分析上表可以看出三個(gè)試夯區(qū)在回填土深度范圍內(nèi)均呈現(xiàn)出，上部錘擊數(shù)高，往下依次呈遞減趨勢(shì)；另一方面，三個(gè)試夯區(qū)土層均已達(dá)到中密狀態(tài)，尤其在上部2m范圍內(nèi)錘擊數(shù)基本上不低于20擊，達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。

3.3 原位密度試驗(yàn)成果及分析

原位密度試驗(yàn)采用灌水法，每個(gè)試夯區(qū)布置原位密度試驗(yàn)各三個(gè)。密度試驗(yàn)結(jié)果及壓實(shí)系數(shù)見表3。

表3 原位密度及壓實(shí)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

據(jù)上表，三個(gè)試夯區(qū)各測(cè)點(diǎn)壓實(shí)系數(shù)均大于0.95，滿足設(shè)計(jì)要求。其中第一試夯區(qū)的壓實(shí)系數(shù)大于其他兩個(gè)，反映出采用第一試夯區(qū)的施工參數(shù)，對(duì)夯后地基土的加密效果較好。

3.4 強(qiáng)夯處理后填土的物理力學(xué)指標(biāo)

通過采用原位密度試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)和載荷試驗(yàn)等多種檢測(cè)方法對(duì)強(qiáng)夯后的回填土進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，提出經(jīng)強(qiáng)夯處理的回填土的物理力學(xué)指標(biāo)推薦值見表4。

表4 強(qiáng)夯處理后回填土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值

4 結(jié)論

通過本次試驗(yàn)，根據(jù)測(cè)試成果和場(chǎng)地的巖土工程條件經(jīng)綜合分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）本次強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)具有代表性。

（2）檢測(cè)結(jié)果表明三種試夯方案的夯后地基均滿足壓實(shí)系數(shù)0.95、承載力特征值滿足150kPa的設(shè)計(jì)要求。

（3）檢測(cè)結(jié)果表明三種試夯方案對(duì)于本區(qū)回填土是適宜的，并且加固效果良好，并且第一試夯區(qū)對(duì)地基的加固效果稍好于其它兩個(gè)區(qū)。

TU75

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1007-6344（2017）08-0234-02