強(qiáng)夯法處理地基時(shí)含水量與處理效果關(guān)系探討

張軍齊

0 引言

某縣地表多以濕陷性粉土為主，灰黃色，局部為褐紅色，孔隙較發(fā)育。處理好這類(lèi)濕陷性粉土地基對(duì)保證房屋建筑和構(gòu)筑物質(zhì)量具有重要意義。文中提出了此類(lèi)地基采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理，并注意強(qiáng)夯時(shí)對(duì)濕陷性粉土層含水量的控制，可以達(dá)到較好的地基處理效果。

1 強(qiáng)夯法的原理及適用范圍

1.1 強(qiáng)夯法的原理

強(qiáng)夯法處理地基是20世紀(jì)60年代由法國(guó)Menard公司首創(chuàng)的，該方法利用夯錘自由下落產(chǎn)生的沖擊能和振動(dòng)反復(fù)錘擊地基土，從而提高地基土的承載力，降低地基土的壓縮性，消除濕陷性土的濕陷性和砂土的液化。

1.2 強(qiáng)夯法的適用范圍

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，當(dāng)其用于飽和軟粘土地基處理時(shí)盡可能采用低能量夯或與其他排水方法相結(jié)合的方案進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理。

2 工程實(shí)例

以某縣五一路西側(cè)、天河路南側(cè)一住宅小區(qū)(多棟住宅樓)場(chǎng)地為例，該場(chǎng)地淺層土多以濕陷性粉土為主，層厚10.7m～15.0m，灰黃色，局部為褐紅色，稍密 ～中密，稍濕～濕，肉眼可見(jiàn)孔隙較發(fā)育，夾粉質(zhì)粘土、粉砂及中砂透鏡體或薄層，搖振反應(yīng)迅速，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。地下水埋深約25.0m。

主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo):天然含水量ω=8.8%～22.4%，平均值16.9%;

天然孔隙比e=0.751～1.087，平均值0.916;

壓縮模量Es=4.41 MPa～12.42MPa，平均值6.62MPa，高～中等壓縮性土;

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為6.0擊/30 cm～22.0擊/30 cm，平均值11.6擊/30 cm。

3 強(qiáng)夯設(shè)備及設(shè)計(jì)施工工藝參數(shù)

針對(duì)本工程場(chǎng)地為濕陷性粉土，地基處理采用的是強(qiáng)夯法，其強(qiáng)夯設(shè)備及施工工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 強(qiáng)夯設(shè)備及施工工藝參數(shù)一覽表

4 強(qiáng)夯處理前后自重濕陷量、濕陷量計(jì)算及濕陷性等級(jí)判定的對(duì)比

4.1 強(qiáng)夯處理前粉土濕陷性等級(jí)判定

取樣后經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，場(chǎng)地濕陷性粉土 δzs在 0.011～0.057之間;取樣從3.0m至該層層底，δs在 0.016～0.093之間。需判定濕陷性粉土地基濕陷類(lèi)型。

1)自重濕陷量計(jì)算。

其中，δzsi為第i層土的自重濕陷系數(shù)，小于 0.015的土層不計(jì);hi為第i層土的厚度，mm;β0為修正系數(shù)，取值為0.5。經(jīng)計(jì)算，自重濕陷量Δzs在78.6mm～111.9mm之間，Δzs＞70mm。

2)濕陷量計(jì)算。

依據(jù)濕陷量計(jì)算公式:

其中，δsi為第i層土的濕陷系數(shù)，小于0.015的土層不計(jì);hi為第i層土的厚度，mm;β為考慮地基的側(cè)向擠出和浸水幾率等因素的修正系數(shù)?；紫?0m～5m深度內(nèi)可取1.5，基底下5m～10m深度內(nèi)可取1.0。

結(jié)合建筑物特征，基礎(chǔ)預(yù)計(jì)埋深為自然地面下3.0m，濕陷性從基底計(jì)算至非濕陷性土層頂。經(jīng)計(jì)算，濕陷量Δs=326.0mm～468.0mm，300mm＜Δs≤700mm。

3)地基濕陷等級(jí)劃分。

根據(jù)自重濕陷量 Δzs和濕陷量Δs計(jì)算結(jié)果，場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)(中等)。

4.2 強(qiáng)夯處理后粉土濕陷性評(píng)價(jià)

取樣后經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，濕陷性粉土含水量ω≤18.5%時(shí)，自重濕陷系數(shù) δzs在 0.0～0.009之間，濕陷系數(shù) δs在 0.008～0.013之間;強(qiáng)夯處理后完全消除地基濕陷性。

濕陷性粉土含水量ω＞18.5%時(shí)，自重濕陷系數(shù)δzs在 0.010～0.018之間，濕陷系數(shù)δs在 0.012～0.023之間;強(qiáng)夯處理后，局部有濕陷性，不能完全消除地基濕陷性。

5 強(qiáng)夯處理后的地基效果檢測(cè)

本工程采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，以檢驗(yàn)強(qiáng)夯后的處理效果。結(jié)合本地區(qū)以往建筑經(jīng)驗(yàn)并參照各種規(guī)范，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N≥15擊/30 cm時(shí)，承載力特征值fak≥200 kPa。

現(xiàn)就在設(shè)計(jì)基底標(biāo)高下場(chǎng)地不同位置、含水量不同的情況下，經(jīng)強(qiáng)夯處理后標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行敘述。

采用強(qiáng)夯法地基處理后，在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)處取樣做含水量試驗(yàn)，得出如下規(guī)律:濕陷性粉土天然含水量ω≤14.5%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N=15擊/30 cm～19擊/30 cm，但強(qiáng)夯遍數(shù)須適當(dāng)增加 1遍～2遍(即 6遍～7遍)，處理效果一般，但可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;天然含水量為 14.5%＜ω≤18.5%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N=16擊/30 cm～24擊/30 cm，強(qiáng)夯遍數(shù)基本為5遍，處理效果較好;天然含水量ω＞18.5%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N=10擊/30 cm～15擊/30 cm，經(jīng)檢測(cè)地基承載力基本不滿(mǎn)足要求;但經(jīng)晾曬后，天然含水量ω控制在14.5%＜ω≤18.5%時(shí)，經(jīng)強(qiáng)夯后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N可達(dá)15擊/30 cm～20擊/30 cm，可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

由此可見(jiàn)，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理后，由于濕陷性粉土含水量不同，導(dǎo)致地基處理效果不同。此外，當(dāng)天然含水量 ω控制在ωp±(1～2)%時(shí)，即14.5%＜ω≤18.5%時(shí)，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)處理效果較好。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上工程實(shí)例分析，證明在濕陷性粉土場(chǎng)地采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理時(shí)，必須在含水量ω不同的情況下進(jìn)行試夯，在夯擊能相同的情況下，找出最優(yōu)含水量ωop=ωp±(1～2)%，以達(dá)到最佳處理效果，從而節(jié)省施工時(shí)間，節(jié)約工程成本。希望該方法在其他濕陷性場(chǎng)地也有一定的借鑒意義。最后，如有不對(duì)之處，懇請(qǐng)各位專(zhuān)家批評(píng)指正。

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