強夯法在吹砂填海地基加固中的應(yīng)用

徐 超

（唐山交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限責任公司，河北 唐山 063000）

0 引言

為了加快曹妃甸公路的建設(shè)速度，采用邊吹填、邊開發(fā)的模式進行施工建設(shè)。場地上部的吹填時間較短，形成厚度約為5m的海砂，場地沒有排水壓密，固結(jié)性較低，承載能力差，為了促進后續(xù)施工的順利進行，選擇合適的方案對地基進行處理?！疤岣呒庸绦Ч?，加快施工速度，降低工程成本”是施工單位的不斷追求。在施工過程中，結(jié)合工程的具體情況，決定采用強夯法進行地基加固。該方法施工比較簡單，而且成本低廉，效果良好。本文主要介紹該施工方法在地基加固的具體運用，希望能夠引起人們對這一問題的進一步關(guān)注，并為類似工程的施工提供借鑒和參考。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

就地貌來看，施工場地為濱海淺灘，該地區(qū)為三角洲平原海岸，內(nèi)側(cè)為沖積海積平原，外側(cè)為沙質(zhì)海灘。場地進行人工吹填之后，地形平坦，地面高程在2.70～4.23m之間，平均高程為3.52m。

1.2 地層巖性

施工地區(qū)深度在20.0m范圍內(nèi)的地層主要為人工吹填砂和砂土類。最上面層為吹填土，呈松散狀態(tài)，層厚為3.20～5.70m；往下一層是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，呈流塑狀態(tài)，層厚為0.40～2.50m；再往下為粉細砂，呈稍密或中密狀態(tài)，層厚為6.00～9.80m；最底層為細砂，呈中密或者密實狀態(tài)，層厚為8.00～16.30m。

1.3 地下水

地下水位的埋深為0.5～1.5m，平均埋深為1.02m。

2 強夯試驗

2.1 試夯參數(shù)

為了獲得該地區(qū)的強夯參數(shù)，吹填完成之后，在工程場地進行了4個不同夯擊能的強夯試驗，主夯夯擊能為1 500kN·m，夯點間距5m，夯擊遍數(shù)2遍，夯擊擊數(shù)6～9，停錘標準≤10cm；夯擊能2 000kN·m，夯點間距5m，夯擊遍數(shù)2遍，夯擊擊數(shù)7～10，停錘標準≤10cm；夯擊能3 000kN·m，夯點間距5m，夯擊遍數(shù)4遍，夯擊擊數(shù)8～12，停錘標準≤10cm；夯擊能4 000kN·m，夯點間距6m，夯擊遍數(shù)4遍，夯擊擊數(shù)10～15，停錘標準≤12cm。滿夯夯擊能500kN·m，夯擊遍數(shù)1遍，夯擊擊數(shù)1；滿夯夯擊能1000kN·m，夯擊遍數(shù)1，夯擊擊數(shù)2。

2.2 試驗結(jié)論

通過標準貫入、靜力觸探、面波、淺層平板荷載、強夯振動地面加速度測試等試驗，發(fā)現(xiàn)夯后效果明顯，具體參數(shù)統(tǒng)計如下：夯擊能為1 500kN·m，有效加固深度6～7m，夯沉量0.20m，地基承載力特征值160kPa，強夯振害最小安全距離20～30m，夯后吹填土面波速度105～123m/s；夯擊能2 000kN·m，有效加固深度7～9m，夯沉量0.25m，地基承載力特征值200kPa，強夯振害最小安全距離30～40m，夯后吹填土面波速度111～126m/s；夯擊能3 000kN·m，有效加固深度8～9m，夯沉量0.39m，地基承載力特征值250kPa，強夯振害最小安全距離40～60m，夯后吹填土面波速度114～129m/s；夯擊能4 000kN·m，有效加固深度8～9m，夯沉量0.43m，地基承載力特征值300kPa，強夯振害最小安全距離50～70m，夯后吹填土面波速度123～140m/s。通過地基土中孔隙水壓力觀測，夯后半小時內(nèi)可消散孔隙水壓力65%～80%，夯后4h內(nèi)基本消散。所以，強夯每遍間隔時間不少于4h。通過計算標貫試驗數(shù)據(jù)，強夯影響深度范圍內(nèi)砂層夯后液化現(xiàn)象消除[1]。

3 強夯方案選擇及施工參數(shù)

3.1 強夯方案選擇

在選擇方案的時候，考慮到強夯試驗結(jié)果和建筑物荷載的情況，大部分區(qū)域需要進行復合地基和樁基施工，地基承載力提高至220kPa，所以，場地主要采用3 000kN·m夯擊能進行處理。道路區(qū)域的荷載較小，承載力為200kPa即可，采用2 500kN·m夯擊能處理。

3.2 強夯施工

上部吹填土含水量大、承載力小，不利于施工，所以進行強夯處理首先需要解決排水問題。施工中通過開挖明溝，強力擾動進行排水，使得地下水涌出，大大提高了場地表層強度，再使用推土機強力碾壓2～3遍，晾曬1～2d之后，再碾壓1遍，大大提高強度，滿足了施工的要求。另外，圍堰出水口處積累了厚層黏性土，主要是淤泥質(zhì)黏性土，含水量大，水分排出比較困難，在施工中采用山皮石修道擠入，換土混砂后強夯方案，妥善解決淤泥質(zhì)黏性土問題，滿足施工的要求。強夯參數(shù)如下：夯錘底直徑2000～2500mm，高度1 000mm，夯錘質(zhì)量20t，單擊夯擊能2500～3000kN·m，提升高度15.0～18.0m。主夯夯點間距5m×5m，4個點夾呈梅花形布置。點夯2遍，第1遍點夯8～10擊，第2遍7～9擊。夯錘落距=夯擊能/錘重，停錘標準為最后兩擊夯沉量之和不大于10cm，滿夯搭界為1/4錘底面積，夯擊能1 000kN·m，夯擊遍數(shù)1遍，夯擊擊數(shù)1擊，每遍夯后間歇時間為3d。

4 強夯檢測結(jié)果及分析

4.1 夯前指標

統(tǒng)計分析夯前場地勘察報告，得出各層土的力學參數(shù)。第一層吹填土標貫為7.5擊，靜探2.5～3.6kPa，剪切波速117m/s，壓縮模量4.2MPa，地基承載力特征值80kPa；第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土標貫為3.2擊，靜探0.66kPa，剪切波速110m/s，壓縮模量2.6MPa，地基承載力特征值60kPa；第三層粉細砂標貫為13.5擊，靜探10.2kPa，剪切波速152m/s，壓縮模量6.5MPa，地基承載力特征值130kPa。第一層處于松散狀態(tài)，第三層處于松散-稍密狀態(tài)，地基承載力低，查閱相關(guān)的規(guī)范可以得知，第一層、第三層粉細砂處于中等-嚴重液化現(xiàn)象。

4.2 強夯處理

采用3 000kN·m夯擊能處理之后，區(qū)域內(nèi)各地層力學參數(shù)如下：第一層吹填土標貫為20.2擊，靜探10.1kPa，剪切波速165m/s，壓縮模量19.2MPa，地基承載力特征值220kPa；第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土標貫為4.8擊，靜探1.36kPa，剪切波速123m/s，壓縮模量4.5MPa，地基承載力特征值120kPa；第三層粉細砂標貫為23.3擊，靜探15.45kPa，剪切波速280m/s，壓縮模量20MPa，地基承載力特征值250kPa。

根據(jù)處理前和處理后的數(shù)據(jù)進行對比分析，可以得知：采用3 000kN·m夯擊能時，各層土力學性能比沒有處理之前都得到了顯著的提高。第一層提高幅度最大，標貫擊數(shù)和靜探錐頭指標提高了150%，地基承載能力提高了160%，壓縮模量增加了3倍。第二層和第三層地基承載力提高了90%以上，第一層和第三層還消除了液化現(xiàn)象。經(jīng)過2 500kN·m夯擊能處理后，得出相應(yīng)的參數(shù)，通過對比分析可以得知：各層土的力學性能都有明顯的提高，但提高幅度與3 000kN·m夯擊能處理相比而言，幅度要小一些[2]。

4.3 淤泥質(zhì)土影響

采用3 000kN·m夯擊能處理，得出各地層力學參數(shù)指標：第一層吹填土靜探8.24kPa，剪切波速138m/s，地基承載力特征值220kPa；第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土靜探1.32kPa，剪切波速121m/s，地基承載力特征值60～80kPa；第三層粉細砂靜探10.3kPa，剪切波速215m/s，地基承載力特征值160～200kPa。通過分析這些數(shù)據(jù)可以得知，處理之后各層土的力學指標都有提高。

5 結(jié)語

通過以上的介紹和分析，結(jié)合施工經(jīng)驗，可以得出以下幾點結(jié)論。

（1）與其他地基加固方法相比，強夯法具有顯著的優(yōu)勢，不僅施工設(shè)備簡單，施工操作方便，而且施工的周期短、成本低廉、效益高，是類似地基加固工程的首選方案。

（2）采用強夯法進行施工建設(shè)，加快了地基固結(jié)的速度，縮短了工程建設(shè)的時間，促進了施工的順利進行，取得了良好的施工效果，為后續(xù)施工做了良好的準備。

（3）通過相關(guān)的試驗，并對比分析實驗結(jié)果，可以得知強夯影響深度可達10m，影響范圍內(nèi)的地層力學指標都得到了提高，地基承載能力提高了100%以上，并且不會出現(xiàn)場地液化現(xiàn)象，取得了明顯的施工效果，地基經(jīng)過處理之后還具有良好的均勻性[3]。

（4）如果對大范圍堆載區(qū)域進行處理，應(yīng)該進行分級堆載，在加載之前，要等地基土強度滿足下一級荷載下地基穩(wěn)定性要求之后，才能進行加載，這樣能夠保護地基，避免地基受到破壞。

（5）如果施工場地出現(xiàn)局部淤泥質(zhì)土較厚的區(qū)域，在設(shè)計的時候應(yīng)該考慮其帶來的不利影響，并在施工中采取相應(yīng)的處理措施：如果是道路區(qū)域，可以運用換填法處理；為加快排水，提高軟土固結(jié)速度，可以采取增加排水溝、袋裝砂井等方式；為提高地基的承載能力，可以采用復夯的方式，即根據(jù)淤泥土厚度確定夯擊次數(shù)的方式來實現(xiàn)；在地基處理過程中，還可以運用真空堆載預壓法或者真空動力固結(jié)法進行，這樣能夠滿足工程建設(shè)的要求，收到更好的地基處理效果。

[1] 肖勇.低能量強夯法在港口工程軟基加固中的應(yīng)用[J].水運工程， 2004（5）：35-40.

[2] 林雄斌.強夯法加固地基機理分析與強夯吹填砂性地基試驗研究[D].南京：河海大學，2006.

[3] 曾力娟.強夯法在吹砂填海地基加固中的應(yīng)用分析[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2010（6）：67-70.