強(qiáng)夯加固法在深厚素填土地基處理中的應(yīng)用

羅良華

強(qiáng)夯加固法在深厚素填土地基處理中的應(yīng)用

羅良華

一、工程概述

某水利基礎(chǔ)設(shè)施長(zhǎng)96 m，基礎(chǔ)形式擬采用整板基礎(chǔ)。場(chǎng)地東側(cè)為空地，南側(cè)、西側(cè)、北側(cè)均為工業(yè)區(qū)道路。設(shè)計(jì)要求地基土承載力特征值不低于150 kPa。場(chǎng)地表層為近期堆填的人工填土（素填土為主），現(xiàn)狀地面標(biāo)高高于設(shè)計(jì)地面標(biāo)高1.3 m，表層填土厚度6 m左右，松散，密實(shí)度低，填土成分主要為砂質(zhì)粘土，局部含少量碎石、塊石。

二、工程地質(zhì)條件

1.地層

據(jù)場(chǎng)地巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，工程施工場(chǎng)地由上而下巖土層分別為：

①素填土層：褐灰，褐黃色，由場(chǎng)地整平時(shí)回填而成，時(shí)間約5年，主要成分為砂質(zhì)粘土、局部含少量碎石、塊石。松散～稍密，結(jié)構(gòu)松散、疏密不一，屬欠壓實(shí)地基土。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度5.60～6.10m，fa=80 kPa。

②粉質(zhì)粘土層：灰黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，屬中等壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較好。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度3.30～5.10m，fa=180 kPa。

③粉砂夾粉土層：灰色～灰黃色，稍密為主，局部中密，力學(xué)強(qiáng)度一般，飽和。顆粒級(jí)配一般，該層分布于整個(gè)場(chǎng)區(qū)，厚度達(dá)5.90～6.70m，fa=150kPa。

④粉質(zhì)粘土層：灰黃色，可塑狀態(tài)，局部硬塑，屬中壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度一般。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度3.8～4.20m，fa=160 kPa。

⑤細(xì)砂與粉土互層：呈灰～黃灰色，層理清晰，細(xì)砂單層厚約3～5mm，粉土單層厚3 mm左右，中密狀。該層屬中等壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強(qiáng)度較高，最大揭露厚度3m，fa=180kPa。

2.地下水水位

場(chǎng)地地下水有表層潛水，賦存于素填土層，水位埋深位于地表以下3.8m左右；深部微承壓水，賦存于粉砂夾粉土層中，水位埋深位于地表以下6.5m左右。

三、地基處理方法或基礎(chǔ)形式的選擇

淺部地基的處理方，最常用的是挖除換填法，該工程表層填土厚度達(dá)到5.60～6.10m，厚度較大，挖除換填法挖土外運(yùn)和回填土方的工作量均較大，既不經(jīng)濟(jì)又不利于對(duì)現(xiàn)有土體資源的有效利用，采用樁基（攪拌樁）也不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)該場(chǎng)地的地形條件和土層及水文地質(zhì)條件，強(qiáng)夯加固法比較合適。綜合比較，最終采用強(qiáng)夯加固法進(jìn)行地基處理。

四、強(qiáng)夯施工技術(shù)參數(shù)的擬定、試夯

1.單擊夯擊能、有效加固深度、夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)

施工前，夯點(diǎn)夯擊次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯試驗(yàn)來(lái)確定。試夯采用2000kN·m和4000kN·m兩個(gè)能級(jí)的夯擊能進(jìn)行比較，采用4000kN·m的單點(diǎn)夯擊能及其對(duì)應(yīng)的夯擊次數(shù)（5次）對(duì)場(chǎng)地的加固效果、加固工期都是最佳的。夯擊次數(shù)和夯沉量的關(guān)系見(jiàn)圖1所示的關(guān)系曲線(xiàn)。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)試夯的夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線(xiàn)

同時(shí)根據(jù)本工程場(chǎng)地土層的性質(zhì)，地基處理深度應(yīng)達(dá)到①素填土層的層底，即應(yīng)達(dá)到6.10m，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）表6.3.3-1中規(guī)定，對(duì)于粉質(zhì)粘土之類(lèi)的需加固的土體，有效加固深度要達(dá)到6.0～7.0 m，單擊夯擊能應(yīng)達(dá)到4000kN·m，表明試夯確定的單擊夯擊能與規(guī)范規(guī)定是相一致的。

2.夯擊遍數(shù)確定

因該場(chǎng)地填土的厚度較均勻，地下水位位于有效加固深度的下限，填土松散，密實(shí)度低，孔隙水不易消散，而夯后承載力要求提高的幅度較大，故按3遍考慮。

3.間歇時(shí)間

根據(jù)場(chǎng)內(nèi)填料、夯擊遍數(shù)及孔隙水的排除消散考慮每遍間歇時(shí)間為7d，強(qiáng)夯全部結(jié)束，進(jìn)行檢測(cè)的間歇時(shí)間為15d。

4.夯點(diǎn)布置、地基加固處理范圍的確定

根據(jù)已定的夯能和遍數(shù)確定夯點(diǎn)布置間距為4.0m（宜據(jù)試夯結(jié)果酌情調(diào)整），采用等邊三角形布置，第二遍夯點(diǎn)插入第一遍三角形之中，第三遍滿(mǎn)夯。

強(qiáng)夯加固范圍應(yīng)超出基礎(chǔ)外邊緣設(shè)計(jì)處理深度的1/2～1/3，該工程按6m考慮。

5.試夯效果的檢驗(yàn)

在場(chǎng)區(qū)選取20m×20m有代表性地段采用2000kN·m和4000kN·m兩個(gè)能級(jí)的夯擊能進(jìn)行試夯，夯擊次數(shù)5次，夯擊3遍。試夯后對(duì)其分別采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試夯前后標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)對(duì)比表

從表1可以看出，4000kN·m單擊夯擊能、夯擊次數(shù)5次、夯擊3遍對(duì)素填土的加固效果較好，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)地基強(qiáng)度的要求。

五、強(qiáng)夯施工

1.強(qiáng)夯施工步驟

（1）清理并平整施工場(chǎng)地，做好場(chǎng)地內(nèi)降水措施，包括挖排水溝、隔震溝及井點(diǎn)降水處理。

（2）強(qiáng)夯范圍測(cè)量放樣。

（3）標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程。

（4）起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置。

（5）測(cè)出夯前錘頂點(diǎn)高程。

（6）夯錘起吊至預(yù)定高度，等夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)坑底傾斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底填平。

（7）重復(fù)步驟（6），按規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。

（8）換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟（4）～（7），完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

（9）用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程。

（10）在規(guī)定的間隙時(shí)間后，按上述步驟，完成全部夯擊遍數(shù)，最后用較低能量滿(mǎn)夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，然后用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，并測(cè)量夯后的場(chǎng)地高程。

2.強(qiáng)夯施工注意事項(xiàng)

（1）夯前先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除障礙，要求高差不大于20cm，便于施工機(jī)械行走。施工過(guò)程中需回填土，必須在強(qiáng)夯界線(xiàn)外平整出堆放土所需的位置，便于回填土堆放。強(qiáng)夯機(jī)械進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行檢修，機(jī)具進(jìn)場(chǎng)組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行試車(chē)合格后方能施工。

（2）施工前拆除管道、電纜、電桿，若因故不能拆除，應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，必要時(shí)采取保護(hù)措施。

（3）對(duì)周?chē)墓艿篮蜆?gòu)筑物采取挖隔震溝進(jìn)行防護(hù)，隔震溝距構(gòu)筑物或管道不小于10m。隔震溝中若有積水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)排除?？赡軙r(shí)，隔震溝也可作為場(chǎng)地內(nèi)的排水溝。施工中，要經(jīng)常對(duì)周?chē)墓艿篮蜆?gòu)筑物的位移進(jìn)行觀測(cè)、記錄、整理，并隨時(shí)分析有無(wú)異常情況，若有問(wèn)題，及時(shí)采取措施。

（4）為保證施工過(guò)程中水位符合規(guī)范要求，場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)有排水措施（挖排水溝、井點(diǎn)降水等）。

（5）施工過(guò)程中若出橡皮土現(xiàn)象，須補(bǔ)填粗骨料（碎、塊石等）再繼續(xù)夯擊，直至達(dá)到要求為止，并認(rèn)真做好夯擊擊數(shù)及夯后回填量的記錄，回填的碎石應(yīng)有一定的級(jí)配。若夯擊過(guò)程中出現(xiàn)夯坑內(nèi)積水現(xiàn)象，須做記錄并及時(shí)做好排水措施，嚴(yán)禁夯坑泡水。如果基坑底冒水量過(guò)大，把坑底土質(zhì)泡爛，則回填前應(yīng)把坑底軟土清除干凈。

（6）施工過(guò)程中若出現(xiàn)夯坑下沉量過(guò)大，夯擊過(guò)程中須回填土，再繼續(xù)進(jìn)行夯擊，直至擊數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（7）發(fā)現(xiàn)夯坑周?chē)新∑瓞F(xiàn)象，測(cè)量人員必須做好隆起位置、隆起值記錄，隆起值超過(guò)20cm應(yīng)停止夯擊，待采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)施工。

六、強(qiáng)夯效果檢驗(yàn)

強(qiáng)夯施工完畢15d后，即按規(guī)范對(duì)強(qiáng)夯地基進(jìn)行檢驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)表明，本次強(qiáng)夯法處理地基效果顯著，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)表2）。

表2 強(qiáng)夯前后承載力、壓縮模量對(duì)比表

實(shí)踐表明，強(qiáng)夯加固法對(duì)深厚素填土地基處理效果顯著，具有施工簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)適用、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。市政道路工程、公路工程、水利工程、工業(yè)廠(chǎng)房和倉(cāng)庫(kù)用房等建筑的地基土經(jīng)常會(huì)遇到深厚素填土的情況，在工程周邊環(huán)境條件允許的情況下，強(qiáng)夯法是一種有效、便捷和經(jīng)濟(jì)的處理方法■

（作者單位：江蘇中設(shè)工程咨詢(xún)集團(tuán)有限公司 214072）