王健銘（中煤平朔工業(yè)集團(tuán)風(fēng)電項(xiàng)目部，山西朔州036006）

1 引言

強(qiáng)夯法被稱為動(dòng)力固結(jié)法或壓實(shí)法，通常將一定質(zhì)量的夯錘提升到一定高度，然后自由落體，進(jìn)而給地基一定的振動(dòng)和沖擊能量，提高土體的密實(shí)度，從而提高地基土的強(qiáng)度，降低其壓縮性。在高能級(jí)強(qiáng)夯的研究中，國(guó)內(nèi)研究學(xué)者王建平等人采用原位測(cè)試法對(duì)8000kN·m 能級(jí)的強(qiáng)夯方法進(jìn)行了填土地基處理效果檢測(cè)，表明該能級(jí)的強(qiáng)夯法可以實(shí)現(xiàn)10m 的加固深度[1]。通過(guò)近年來(lái)的多項(xiàng)研究表明，國(guó)內(nèi)首次碎石土回填地基能達(dá)到10 000kN·m 高能級(jí)強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而為高能級(jí)強(qiáng)夯孔壓變化以及相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)參數(shù)提供重要的經(jīng)驗(yàn)借鑒。孫田磊等人通過(guò)某碎石土回填工程，采用深層水平位移監(jiān)測(cè)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，研究了在檢測(cè)范圍內(nèi)采用10 000kN·m 能級(jí)強(qiáng)夯設(shè)計(jì)提供重要參考依據(jù)。劉天杰等人采用動(dòng)力觸探法、瞬態(tài)面波法、平板荷載試驗(yàn)等多種方法分析了18 000kN·m 高能級(jí)強(qiáng)夯振動(dòng)影響距離，為高能級(jí)強(qiáng)夯的應(yīng)用提供了重要的參考經(jīng)驗(yàn)。但是，由于回填土成分、力學(xué)性質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，而且國(guó)內(nèi)對(duì)于高能級(jí)強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，還需進(jìn)一步研究。因此，本研究針對(duì)巨厚層回填土工程超高能級(jí)強(qiáng)夯地基的處理效果進(jìn)行深入研究具有較強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值。

2 場(chǎng)地地質(zhì)概況

某場(chǎng)地為露天煤礦采煤回填區(qū)，場(chǎng)區(qū)地勢(shì)平坦，主要由新近人工填土組成，填土成分較為復(fù)雜，主要由粉土、粉質(zhì)黏土等細(xì)粒土和碎石、塊石等粗粒土組成，粒徑變化范圍較大。拋填不均勻，橫向及豎向差異性均較大。

3 超高能級(jí)強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)夯處理面積為1962.5m2，強(qiáng)夯地基處理均采用點(diǎn)夯+滿夯施工工藝，同時(shí)，采用不同能級(jí)進(jìn)行強(qiáng)夯，最大強(qiáng)夯能級(jí)達(dá)20 000kN·m，主要目的是對(duì)回填土進(jìn)行加固，滿足設(shè)計(jì)要求地基土有效加固深度，降低地基土的孔隙比，提高地基土的承載力，密實(shí)度，增大壓縮模量，降低其壓縮性，消除有效加固深度土的欠固結(jié)性，提高地基土的均勻性，夯點(diǎn)布置如圖1 所示。最后，以能級(jí)2000kN·m 滿夯，采用輕錘多次夯擊，滿夯夯印會(huì)搭接在1/4 垂徑，且滿夯基數(shù)高于3 擊，滿夯夯點(diǎn)布置如圖2 所示。

圖1 20 000kN·m點(diǎn)夯夯點(diǎn)大樣圖

圖2 滿夯夯點(diǎn)大樣圖（1∶200）

4 強(qiáng)夯的檢測(cè)

針對(duì)超高能級(jí)強(qiáng)夯區(qū)域地層巖性特點(diǎn)，擬采用平板載荷試驗(yàn)，重型動(dòng)力觸探，標(biāo)準(zhǔn)貫入及室內(nèi)土工試驗(yàn)等方法對(duì)超高能級(jí)強(qiáng)夯加固效果進(jìn)行檢測(cè)，以驗(yàn)證超高能級(jí)強(qiáng)夯施工的實(shí)際加固效果。

強(qiáng)夯區(qū)域共布置6 個(gè)檢測(cè)鉆孔，在每個(gè)鉆孔中根據(jù)土的性質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，同時(shí)，在鉆孔中取代表性土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)強(qiáng)夯前后重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的對(duì)比分析，檢測(cè)超高能級(jí)強(qiáng)夯法加固效果。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)夯前標(biāo)貫擊數(shù)為5～11 擊，經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯之后標(biāo)貫擊數(shù)顯著提高約2～3 倍，強(qiáng)夯之前重型動(dòng)力大多處于10 擊/10cm，而經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯之后重型動(dòng)力觸探的擊數(shù)能提升約2～3 倍以上，同時(shí)，土體的均勻性得到了一定的提高。

通過(guò)超高能級(jí)強(qiáng)夯前后土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯之后壓縮模量、內(nèi)摩擦角等有顯著提升，在強(qiáng)夯影響深度范圍內(nèi)，壓實(shí)度從強(qiáng)夯前的53%～70%提高到強(qiáng)夯后的110%～130%，滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。依據(jù)國(guó)家建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)要求進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯之后，承載力特征值≥320MPa，變形模量≥12MPa，符合設(shè)計(jì)要求。

5 強(qiáng)夯效果分析

從地表變形測(cè)量上來(lái)看，在強(qiáng)夯第一和第二次時(shí)，選取一個(gè)夯點(diǎn)完成地表變形測(cè)量，第1 次夯擊數(shù)高于20 擊后，夯坑深度為5m，地表下沉數(shù)值為200mm，說(shuō)明未能完全飽和夯擊能。在第2 次夯擊過(guò)程中，地表稍微隆起，夯擊數(shù)高于20 擊時(shí)可滿足深度高于5m 的要求，說(shuō)明此時(shí)能夠接近飽和夯擊能。第3 次夯坑存在一定坍塌，無(wú)法進(jìn)行地表變形監(jiān)測(cè)，說(shuō)明在夯擊過(guò)程中夯坑深度為4m，相比第1 次，第2 次夯擊時(shí)有顯著改變，說(shuō)明此時(shí)夯擊能達(dá)到飽和狀態(tài)。鉆孔取樣和土工分析于滿夯兩周之后在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置1 個(gè)夯點(diǎn)和3 個(gè)夯間，能夠從夯后地面開始達(dá)到16m 的鉆探深度，對(duì)場(chǎng)地土濕陷性進(jìn)行評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯后，對(duì)16m 深度的場(chǎng)地土，在200kPa、300kPa、600kPa 的壓力下，相對(duì)應(yīng)的濕陷系數(shù)低于0.015，表明完全消除了土層的濕陷性。對(duì)場(chǎng)地土干密度評(píng)價(jià)過(guò)程中，將夯點(diǎn)、夯間之間的干密度在16m 范圍內(nèi)與夯擊之前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夯點(diǎn)干密度高于1.58g/cm3，其深度為11m，相對(duì)應(yīng)地下深度為16m；當(dāng)夯擊影響深度為9m 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的原地面為14m，夯點(diǎn)和夯間均值為11m，相比原地面為16m，結(jié)合二者的對(duì)比分析可知，加固深度達(dá)到16m 時(shí)，強(qiáng)夯能夠從一定程度上增強(qiáng)加固深度，進(jìn)而影響深度評(píng)價(jià)。

從上述幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，在本次研究中當(dāng)強(qiáng)夯影響深度達(dá)到16m 時(shí)，夯后場(chǎng)地土在16m 范圍內(nèi)從孔隙比，干密度，濕陷系數(shù)等多個(gè)參數(shù)來(lái)看相比夯擊之前，本次強(qiáng)夯影響深度可達(dá)到16m，從場(chǎng)地土滲透性分析，上述所選土樣在滲透實(shí)驗(yàn)中，水平和垂直滲透系數(shù)均屬于10-7～10-5cm/s 級(jí)別，具有較小的滲透性，說(shuō)明強(qiáng)夯無(wú)論在垂直或水平方向可形成良好隔水層，能夠有效解決工程滲漏問(wèn)題。對(duì)于場(chǎng)區(qū)周邊產(chǎn)生的裂縫，由于受到強(qiáng)夯因素的影響，在試驗(yàn)區(qū)東、西2 個(gè)層面產(chǎn)生試驗(yàn)區(qū)邊沿方向縱向裂紋，為進(jìn)一步探明裂紋的走向以及形成深度，可以向裂縫灌注中石灰水，進(jìn)行再次開展挖掘，所有結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有的裂縫呈現(xiàn)沿試驗(yàn)區(qū)域的南北邊緣發(fā)展，且存在不連續(xù)的間斷，上寬下窄，寬幅度達(dá)10mm，深度達(dá)2.67m，產(chǎn)生這一裂縫主要是由于隨著強(qiáng)夯之后夯坑的深度加深，坑側(cè)土體出現(xiàn)臨空，在強(qiáng)夯的條件下坑側(cè)土體向坑內(nèi)傾斜，土體承受主動(dòng)土壓力形成滑動(dòng)開裂，這種裂紋深度相對(duì)較淺，經(jīng)過(guò)滿夯處理之后可消除且不會(huì)影響土體的穩(wěn)定性，安全性[2]。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)強(qiáng)夯后，土體的密實(shí)度，承載力，均勻性等相關(guān)力學(xué)性質(zhì)有顯著提升，使用超高能級(jí)強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到16m 左右的加固深度，且強(qiáng)夯參數(shù)可滿足回填土的加固需求。