強(qiáng)夯法處理軟基的效果分析與應(yīng)用

林金通

（廈門港航建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

1 強(qiáng)夯施工參數(shù)及其檢測

強(qiáng)夯能量和夯擊數(shù)不夠達(dá)不到設(shè)計(jì)的加固效果，為合理確定施工參數(shù)以及評價(jià)地基處理的效果，現(xiàn)場選擇有代表性三個(gè)區(qū)A、B、C區(qū)進(jìn)行試夯。

1.1 填土試夯區(qū)A

原淤泥層厚度平均為0.5m，原淤泥面標(biāo)高+0.74m，設(shè)計(jì)交地標(biāo)高+5.0m，回填砂土厚度為4.26m；A區(qū)單擊夯能為1200kN·m，采用一遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的施工工藝，夯點(diǎn)布置為7m×7m中間加插梅花點(diǎn)。每點(diǎn)夯擊擊數(shù)不小于7擊，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊的平均夯沉量不大于15cm，滿夯能量為1000kN·m。

圖1 A區(qū)孔隙水壓力與夯沉量

強(qiáng)夯時(shí)需檢測孔隙水壓力，孔隙水壓力計(jì)的埋設(shè)在強(qiáng)夯前1~2天完成?？紫端畨毫τ?jì)采用鉆孔埋設(shè)法，鉆孔時(shí)應(yīng)做好鉆孔記錄，以對地質(zhì)情況進(jìn)行校核。埋設(shè)深度應(yīng)低于現(xiàn)有地下水位以下0.5m以下，且應(yīng)低于原地基面0.5m。若地基有淤泥層，應(yīng)盡量將孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)在淤泥層中。

孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)前測試其初值。強(qiáng)夯施工前，測試1次。以后每一次夯擊都測試1次，并繪制夯擊次數(shù)與孔隙水壓力的變化曲線。

采用水準(zhǔn)儀觀測夯錘中心位置的沉降量作為夯沉量。試夯前觀測夯錘的高程初值。每夯擊一次觀測一次，記錄每次的夯沉量，并繪制累積夯沉量和夯擊次數(shù)曲線。

試夯停止夯擊條件以夯沉量和孔隙水壓力變化兩者綜合考慮作為依據(jù)。當(dāng)連續(xù)兩擊的孔隙水壓力增加量小于1kPa或降低，同時(shí)，夯沉量增加時(shí)小于15cm時(shí)，停止夯擊，并以此夯擊次數(shù)作為判定該區(qū)域夯擊次數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)之一。

試夯區(qū)A的累積孔隙水壓力和夯沉量測試結(jié)果見表1；累積孔隙水壓力和夯沉量隨夯擊次數(shù)的變化曲線見圖1：

1.2 填砂試夯區(qū)B

原淤泥層厚度平均約為0.5m，原淤泥面標(biāo)高-0.642m，設(shè)計(jì)交地標(biāo)高+5.0m，回填砂厚度為5.64m。B區(qū)單擊夯能為2000 kN·m采用一遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的施工工藝，夯點(diǎn)布置為7m×7m中間加插梅花點(diǎn)。每點(diǎn)夯擊擊數(shù)不小于7擊，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊的平均夯沉量不大于15cm。

1.3 路基試夯區(qū)C

位于西柯南路，原淤泥層厚度大于1.4m，起夯面高程為設(shè)計(jì)標(biāo)高+5.50m。C區(qū)單擊夯能為2000 kN·m，采用二遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的施工工藝，第一遍夯點(diǎn)布置為7m×7m正方形排列，第二遍與第一遍梅花形排列。每點(diǎn)夯擊擊數(shù)不小于8擊，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊的平均夯沉量不大于15cm。滿夯能量為1000kN· m，每點(diǎn)兩擊。

強(qiáng)夯的合理夯擊數(shù)以夯沉量和孔隙水壓力作為雙控指標(biāo)，即單擊夯沉量能夠滿足設(shè)計(jì)要求，且連續(xù)兩擊的孔隙水壓力增加量小于1kPa。

通過對試夯B、C區(qū)的孔隙水壓力和夯沉量的檢測，可以整理出累積孔隙水壓力和夯沉量表；累積孔隙水壓力和夯沉量隨夯擊次數(shù)的變化曲線圖。

表1 A區(qū)孔隙水壓力與夯沉量測試結(jié)果

2 強(qiáng)夯法軟基處理后的效果檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)軟基強(qiáng)夯處理的效果，采用重型動(dòng)力觸探（N63.5）、靜載進(jìn)行檢驗(yàn)。

強(qiáng)夯前的重型動(dòng)力觸探（N63.5）應(yīng)在填土平整后及時(shí)進(jìn)行，以免影響強(qiáng)夯施工。強(qiáng)夯后的重動(dòng)力觸探（N63.5）應(yīng)在孔隙水壓力消散之后數(shù)日內(nèi)進(jìn)行。重型動(dòng)力觸探（N63.5）試驗(yàn)時(shí)可與鉆探交替進(jìn)行，以減少側(cè)壁摩阻的影響。重型動(dòng)力觸探（N63.5）的深度應(yīng)低于原地基面高程2m~4m，以判定強(qiáng)夯對原地基的加固效果。通過對比試夯前后重型動(dòng)力觸探對地基表層承載力和不同地基深度承載力的提高情況來判定軟基加固效果。

靜載荷試驗(yàn)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)加荷方式為慢速維持荷載法，每級(jí)荷載增量分別為37kN，最大試驗(yàn)荷載分別加至300kN。在最大荷載作用下未達(dá)到極限承載狀態(tài)，對試夯A、B和C區(qū)的靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行整理：Q~S曲線基本成直線，總的沉降量3.9~13.8mm，回彈變形點(diǎn)總沉降量的18.00%~39.81%。按照規(guī)范確定地基承載力特征值均大于150kPa，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3 強(qiáng)夯后的效果分析

強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)通過孔隙水壓力、夯坑沉降量和坑周圍地基的變形隨夯擊次數(shù)的變化來確定合理的夯擊數(shù)，并對強(qiáng)夯加固深度進(jìn)行評定。通過不同夯擊能的試夯區(qū)的對比分析，確定強(qiáng)夯參數(shù)（包括最佳夯擊能、夯擊時(shí)間間隔等）。

A區(qū)經(jīng)過夯擊10次后，深度為5.7m處的最大孔隙水壓力為30kPa，夯后1天，超靜孔隙水壓力已消散了91%，夯擊時(shí)間間隔可為一天。單擊夯點(diǎn)的夯擊能已經(jīng)達(dá)到原地基，說明對原地基有較好的加固作用。但從孔隙水壓力不穩(wěn)定和單擊夯沉量小于50mm的測試結(jié)果，說明1200kN·m單擊夯擊能偏小，需要較多的夯擊次數(shù)來達(dá)到壓實(shí)的的作用。但A區(qū)為填土造地區(qū)，并無道路，設(shè)計(jì)要求為地基處理后15年殘余沉降量≤30cm，1年殘余沉降量≤10cm，處理后地基承載力≥80kpa，結(jié)合重型動(dòng)力觸探（N63.5）和靜載試驗(yàn)結(jié)果通過分析計(jì)算能滿足設(shè)計(jì)要求，也就不增加夯能了，達(dá)到了節(jié)約施工成本，同時(shí)也為科學(xué)施工提供了依據(jù)。

B區(qū)孔隙水壓力隨夯擊次數(shù)提高較快，單點(diǎn)夯擊6次后，孔隙水壓力基本穩(wěn)定，深度為6.2m處的最大孔隙水壓力為62kPa，夯擊2次后孔隙水壓力是穩(wěn)定孔隙水壓力的82.2%。夯沉增加量在第7擊時(shí)小于50mm，說明B區(qū)強(qiáng)夯加固對原地基固作用明顯。

C區(qū)孔隙水壓力隨夯擊次數(shù)緩慢增加，除第一擊外，基本成直線增加，第8次夯擊時(shí)，深度為5.3m處的最大孔隙水壓力為20kPa。單擊夯沉量小于150mm。說明對原地基固作用比較明顯。C區(qū)屬于道路范圍內(nèi)，為質(zhì)量控制的重點(diǎn)對象，為防止道路建成后的不均勻沉降起到了科學(xué)指導(dǎo)施工的意義。

綜合A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)的孔隙水壓力、夯沉量的變化，說明強(qiáng)夯加固處理土體時(shí)的孔隙水壓力和夯沉量的大小與填料的種類密切相關(guān)。

4 結(jié)論與應(yīng)用

通過對A、B、C三個(gè)試夯區(qū)的孔隙水壓力、重型動(dòng)力觸探N63.5、靜載試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果，強(qiáng)夯后填土承載力特征值均大于150kPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，得出如下結(jié)論：

4.1 單點(diǎn)夯擊能為1200kN.m時(shí)的有效加固深度5m左右，單點(diǎn)夯擊能為2000kN.m時(shí)的有效加固深度7m左右。

4.2 強(qiáng)夯加固效果與填土種類、填土強(qiáng)夯前的密實(shí)狀態(tài)密切相關(guān)。填料全為中粗砂時(shí)，填土表面3m以下的密實(shí)度均有所提高，部分范圍變化明顯。

4.3 強(qiáng)夯對原地基的淤泥層的加固效果明顯，強(qiáng)夯將中粗砂擠入淤泥層中，起到了置換作用，有效地提高了地基的承載力。

根據(jù)試夯區(qū)的效果分析，建議強(qiáng)夯的施工工藝參數(shù)如下：

4.3.1 A區(qū)為填土造地區(qū)無道路，單擊夯能為1200kN·m，采用一遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的施工工藝，夯點(diǎn)布置為7m×7m中間加插梅花點(diǎn)，每點(diǎn)夯擊擊數(shù)不小于7擊，滿夯能量為1000kN·m，能滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3.2 B區(qū)為吹砂造地區(qū)，單擊夯能為2000kN·m采用一遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的施工工藝，夯點(diǎn)布置為7m×7m中間加插梅花點(diǎn)，每點(diǎn)夯擊擊數(shù)不小于7擊，滿夯能量為1000kN·m，能滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3.3 C區(qū)道路范圍內(nèi)單擊夯擊能采用2000kN.m，夯點(diǎn)布置為7m*7m中加梅花點(diǎn)，2遍點(diǎn)夯，1遍滿夯，滿夯夯擊能為1000kN.m，兩遍點(diǎn)夯間隔1天。從測試結(jié)果看，對于道路路基部分，填料全為中粗砂時(shí)，夯擊能為2000kN.m時(shí)夯擊次數(shù)不應(yīng)小于8次，表層填料為紅粘土或花崗巖殘積土且厚度超過2m時(shí)，夯擊次數(shù)不應(yīng)小于10擊。

4.3.4 強(qiáng)夯對填土表面（0~2m范圍）的加固效果較差，強(qiáng)夯后應(yīng)對填土表面進(jìn)行碾壓，故對路基路床0~80范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)采用分層填筑分層碾壓的施工工藝，以確保工程質(zhì)量。

由于地域范圍大，地基地質(zhì)條件和填土情況隨施工地塊變化較大，因此，在施工過程中應(yīng)當(dāng)通過孔隙水壓力測試和夯沉量測量對各地塊的施工工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

結(jié)語

通過對強(qiáng)夯處理軟基效果的分析，提出了強(qiáng)夯法處理軟基的合理的施工參數(shù)并應(yīng)用到實(shí)際工程中，為科學(xué)指導(dǎo)施工提供了依據(jù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果，為廈門建設(shè)成宜居城市做出了貢獻(xiàn)。

[1]廈門丙洲海域綜合整治工程施工設(shè)計(jì)圖文件.2006（08）.

[2]殷宗澤.土工原理[M].中國水利水電出版社. 2007（02）.