強夯法處理飽和土地基的應用

梁 進

0 引言

強夯法地基處理具有效果明顯、設備簡單、施工方便、節(jié)省材料、經(jīng)濟易行等優(yōu)點，因而在工程中已廣泛應用。目前，強夯法適合于碎石土、砂土、黃土、填土和非飽和粘性土地基處理，已有相當成熟的實踐經(jīng)驗。對地下水位較高的飽和粉土、粉質粘土等軟土地基，普通強夯處理效果不明顯，一般采用強夯置換的方法進行。但強夯置換法通常置換墩材料用量較大，產(chǎn)生費用較高。本文通過對普通強夯法工藝進一步改良，在飽和粉土、粉質粘土地基上鋪墊1.5 m厚含水量較低的素土，然后采取主夯+復夯+滿夯的方式，應用于山西某航空運動學校機場跑道地基處理項目。

試夯結果表明，通過該方式改良后的工藝為強夯法地基處理領域的拓展起到促進作用。

1 工程概況

1)該機場為新建通用航空機場，場址位于太原市西南42 km、清徐縣東南12 km、祁縣東北20 km，飛行區(qū)按照通用機場標準進行設計，跑道長度1800 m，寬度45 m;滑行道長度1800 m，寬度15 m，滿足B737-800型飛機過往使用。

2)場區(qū)內地基土主要由第四系全新統(tǒng)近期、早期及第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因的粉質粘土及粉土夾砂土組成。天然地基持力層為②-1層粉土和②-2層粉質粘土，下臥層為③層粉質粘土(見表1)。

表1 地基土物理性質指標統(tǒng)計表

場區(qū)存在兩層地下水，第一層為上層滯水(由農(nóng)民冬灌所致)、埋深0.90 m～4.80 m、高程 753.51 m～758.29 m;第二層為潛水，水位埋深6.00 m～7.50 m，高程 750.32 m～757.03 m。地基土在20 m深度范圍內為中軟土，建筑場地類別為Ⅲ類。擬建場地屬抗震不利地段。本場區(qū)地基土飽和粉土存在液化，液化等級中等～嚴重。

3)試夯參數(shù)如下:

a.單擊夯擊能:主夯及復夯3000 kN·m(夯錘底直徑2.5 m，重20 t)，滿夯1000 kN·m(夯錘底直徑2.5 m，重20 t)。

b.夯擊次數(shù):主夯分兩遍完成:停錘標準按夯坑深度1.9 m控制。復夯分兩遍完成:停錘標準按最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm控制。

c.間隔時間:兩遍夯擊之間的間隔時間根據(jù)孔隙水壓力測試結果，按消散率大于70%控制。

d.夯擊點布置:采用正三角形布置。夯擊點的中心間距為5 m。

e.滿夯施工:采用單擊夯擊能1000 kN·m的低能量滿夯一遍完成，每點3擊，錘印搭接1/4夯錘直徑。每遍點夯完成后的夯坑，均采用外運土方進行回填。

2 試夯檢測手段及目的

1)強夯加固深度的判定。

主要采用靜力觸探試驗、瑞利面波測試及鉆探，通過對試夯前后地基土靜力觸探試驗指標、面波波速的變化及標貫錘擊數(shù)對比、分析，判定地基加固深度。

2)地基土承載力測試。

地基土通過平板載荷試驗確定地基處理后地基承載力特征值。

3 試夯效果分析

1)對本次試驗夯前靜力觸探試驗與夯后(夯點、夯間)靜力觸探試驗結果進行了對比。根據(jù)強夯前后靜探指標對比分析，起夯面下7.0 m深度范圍內，夯間比貫入阻力比夯前提高了80%，夯點比貫入阻力比夯前提高了71%，強夯處理效果明顯。其下地基土靜探指標變化不明顯。靜力觸探試驗結果見圖1。

圖1 靜力觸探試驗結果

2)瑞利面波激發(fā)震源采用24磅大錘，面波接收采用4 Hz檢波器及道距不同的接收電纜，檢測檢波點間距為1 m，最小偏移距分別為5 m，－28 m，接收道數(shù)為24道，分別在夯前和夯后進行測試，測試曲線見圖2。

圖2 瑞利面波測試曲線

由圖2可以看出，所測瑞利面波曲線規(guī)則清楚，起夯面下約5.8 m深度范圍內夯后波速值有明顯提高，由夯前130 m/s～150 m/s提高到夯后140 m/s～180 m/s;5.8 m以下曲線接近重合。

3)根據(jù)強夯前后取土及標貫指標對比分析，起夯面下約6.5 m深度范圍內，粉質粘土、粉土層夯后夯間平均實測標貫擊數(shù)比夯前提高了248.8%，夯后夯間比夯前地基土干密度提高了8.3%，壓縮模量提高了72.6%，孔隙比減小了19.7%;夯后夯點平均實測標貫擊數(shù)比夯前提高了220.9%，夯后夯點比夯前地基土干密度提高了6.4%，壓縮模量提高了28.7%，孔隙比減小了16.2%。該深度范圍內強夯處理效果明顯。6.5 m以下，地基土物理力學性質變化不明顯。

4)本次共進行平板載荷試驗3個點，各點試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 各點試驗數(shù)據(jù)

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)對應的壓力時，則按相對變形s/d=0.01(d為壓板直徑、s為壓板沉降量)對應的壓力取值。

表3 載荷試驗成果表

由表3可知，3個試驗點(Z4，Z5，Z6)的地基承載力特征值在210 kPa～270 kPa之間，平均240 kPa，極差60 kPa，極差為平均值的25.0%，由于極差小于平均的30%，因此確定試夯壓板影響深度范圍內地基承載力特征值為240 kPa。

4 結語

按靜力觸探試驗、瑞利面波測試、土樣試驗及標貫確定地基處理有效加固深度試夯區(qū)約為起夯面下6.0 m;地基經(jīng)強夯處理后地基土承載力特征值達到240 kPa;無論從處理深度還是地基承載力均滿足設計要求。

由以上結論可知，在大面積飽和土地基處理時，通過對普通強夯法工藝進一步改良，在飽和粉土、粉質粘土地基上鋪墊1.5 m厚含水量較低的素土，然后采取主夯+復夯+滿夯的方式，相對強夯置換法等其他地基處理方式，降低了工程造價，減少工期，達到了預期的處理效果。由于各地區(qū)土質存在差異性，使用該方法處理時應進行試夯工作，確定處理施工參數(shù)。

[1]張軍齊.強夯法處理地基時含水量與處理效果關系探討[J].山西建筑，2011，37(4):72-73.