強夯法在處理大面積填土地基中承載力的研究

李毅

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原 030013)

強夯法經(jīng)過30多年的發(fā)展和應(yīng)用，已適用于處理一般的粘性土、飽和砂土、碎石土、粉土、人工填土、濕陷性黃土等地基，從而提高地基強度，降低壓縮性，提高土層均勻性，減小地基不均勻沉降，對于濕陷性黃土還可消除其濕陷性。本文通過介紹位于晉中市高校園區(qū)山西中醫(yī)學(xué)院新校區(qū)強夯試夯的工程實例，來探討強夯法在處理大厚度填土地基的濕陷性消除情況和強夯后地基所能達到的最大的承載力特征值。

1 工程概況

山西中醫(yī)學(xué)院新校區(qū)工程位于晉中市烏金山鎮(zhèn)小南莊規(guī)劃緯五路以北、經(jīng)四路東側(cè)、新建路西側(cè)。原場地高差較大，現(xiàn)已回填整平，場地整平前未對場地濕陷性進行處理，回填土亦未進行規(guī)范的壓實工作。場地整平后為提高填土密實度、消除地基土的濕陷性、提高地基承載力，擬對該場地進行強夯處理。為合理確定強夯施工參數(shù)及設(shè)計所需參數(shù)，強夯施工前先在場區(qū)選擇4個區(qū)進行試夯工作。試夯區(qū)基本概況及施工參數(shù)見表1，表2。

表1 試夯區(qū)基本概況

表2 各夯區(qū)試夯施工參數(shù)表

2 試夯區(qū)工程地質(zhì)條件

試夯一區(qū)：試驗深度范圍內(nèi)場地地基土從上至下共分為2層，第①層素填土(Q2ml4)：褐黃色，主要由粉質(zhì)粘土和粉土組成，含少量磚屑、煤屑、碎石及植物根系等，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差。該層具有濕陷性，自重濕陷系數(shù)介于0.015～0.038之間，濕陷系數(shù)介于0.035～0.147之間，濕陷程度中等～強烈。該層平均厚度約7 m。第②層黃土狀粉土(Q1al+pl4)：褐黃色，含云母、氧化鐵、植物根、鈣質(zhì)菌絲、少量鈣質(zhì)結(jié)核及粉砂成分等。稍濕，稍密～中密，具中壓縮性，大孔結(jié)構(gòu)明顯，濕陷性程度一般輕微～中等。厚度約1 m。

試夯二、三、四區(qū)：試驗深度范圍內(nèi)場地地基土從上至下共分為2層，第①層素填土(Q2ml4)：褐黃色，主要由粉質(zhì)粘土和粉土組成，含少量磚屑、煤屑、碎石及植物根系等，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差。該層具有濕陷性，自重濕陷系數(shù)介于0.015～0.024之間，濕陷系數(shù)介于0.021～0.047之間，濕陷程度輕微～中等。該層平均厚度約6 m。第②層粗礫砂(Q1al+pl4)：褐黃色～黃褐色，主要礦物成分為石英、長石、云母，局部混夾大量卵礫石及少量粉土。稍濕，中密，顆粒級配良好。

3 試夯目的及試夯檢測方法

1)本次試夯試驗的目的是確定強夯處理后地基所能達到的最高承載力特征值、濕陷性消除情況及填土的壓實系數(shù)、分析有效加固深度，為合理確定工程夯設(shè)計施工參數(shù)提供依據(jù)。

2)試夯檢測方法：

a.探井取樣：探井采用機械洛陽鏟成孔、人工井壁采?、窦壨翗樱幼越K夯面下0.5 m開始，間隔0.5 m取樣一件，并留取擊實試驗所需的擾動土樣。

b.淺層平板載荷試驗：采用慢速維持荷載法，每級荷載達到相對穩(wěn)定標準后施加下一級荷載，加荷分級如表3所示。

4 試夯結(jié)果分析

1)根據(jù)探井Ⅰ級土樣物理性質(zhì)試驗結(jié)果，各試夯區(qū)試夯前、后主要物理性質(zhì)指標對比結(jié)果如表4所示。

表3 靜載荷試驗加載分級表

表4 地基土主要物理性質(zhì)指標夯前、夯后對比表

2)強夯處理后地基所能達到的極限承載力特征值：本次共進 行平板載荷試驗點6個，各點試驗數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 靜載荷試驗數(shù)據(jù)匯總表

由于6個試驗點在最大試驗壓力下，累計沉降均已超過承壓板直徑的0.06倍，所以將最大試驗壓力的前一級壓力作為極限荷載，其承載力特征值按極限荷載的一半取值，當極限荷載的一半大于相對變形s/d=0.01(d為壓板直徑;s為壓板沉降量)對應(yīng)的壓力時，則按照相對變形s/d=0.01對應(yīng)的壓力取值(如表6所示)。

表6 各點試驗成果表 kPa

3)濕陷性消除情況：試夯一區(qū)濕陷性處理深度約為4.5 m;試夯二區(qū)濕陷性處理深度為5 m;試夯三區(qū)填土濕陷性全部消除;試夯四區(qū)T16探井1.2 m，2.2 m處，T14探井2.2 m，3.2 m，3.7 m處土樣均具濕陷性，該區(qū)地基土仍具有濕陷性。

4)強夯有效加固深度：試夯一區(qū)強夯有效加固深度為終夯面下4.5 m;試夯二區(qū)原地面粗礫砂層以上的填土均得到有效加固，有效加固深度可達終夯面下約6.5 m;試夯三區(qū)原地面粗礫砂層以上的填土均得到有效加固，有效加固深度可達終夯面下約6 m，試夯四區(qū)地基土加固效果不理想。

5 結(jié)語

1)強夯處理后，試夯一區(qū)濕陷性處理深度約為4.5 m;試夯二區(qū)濕陷性處理深度為5 m;試夯三區(qū)填土濕陷性全部消除;試夯四區(qū)地基土仍具有濕陷性。

2)強夯處理后，試夯一區(qū)強夯有效加固深度為終夯面下4 m;試夯二區(qū)有效加固深度可達終夯面下6.5 m;試夯三區(qū)有效加固深度可達終夯面下6 m;試夯四區(qū)地基土加固效果不理想。

3)強夯處理后，試夯一區(qū)(強夯能級4 000 kN·m)地基承載力特征值為251 kPa;試夯二區(qū)(強夯能級6 000 kN·m)J2試驗點的地基承載力特征值為300 kPa;試夯三區(qū)(強夯能級6 000 kN·m)J3試驗點的地基承載力特征值為291 kPa;試夯四區(qū)(強夯能級6 000 kN·m)J4試驗點的地基承載力特征值為261 kPa。

4)綜上所述，該場地采用強夯能級為4 000 kN·m的強夯處理后地基承載力特征值能達到251 kPa，采用強夯能級為6 000 kN·m的強夯處理后地基承載力特征值能達到284 kPa。

［1］ GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 龔曉南.地基處理手冊［M］.第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［4］ 山西省勘察設(shè)計研究院.山西中醫(yī)學(xué)院新校區(qū)項目強夯地基處理試夯效果試驗報告［R］.2009.

［5］ 能德閩.強夯法在某填土地基處理中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2011，37(16)：83-84.