深回填區(qū)強(qiáng)夯地基設(shè)計(jì)與思考

于 恒 兵

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016)

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深回填區(qū)強(qiáng)夯地基設(shè)計(jì)與思考

于 恒 兵

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016)

通過工程案例，介紹了深回填區(qū)強(qiáng)夯地基的設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵控制點(diǎn)，并對(duì)強(qiáng)夯完成區(qū)域進(jìn)行了檢測(cè)評(píng)價(jià)，指出受填土性質(zhì)、方式、深度等因素影響，某些實(shí)測(cè)參數(shù)與規(guī)范值存在差異，在進(jìn)行同類工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)合理選用。

回填土，強(qiáng)夯施工，地基設(shè)計(jì)，承載力

1 工程概況

1.1 工程地貌

本工程位于湖北省恩施市，場(chǎng)地地貌單元屬構(gòu)造、剝蝕低山，原有微地貌屬山坡、溝谷、溝槽，現(xiàn)整個(gè)場(chǎng)區(qū)已高挖低填整平，地形地貌有較大改變，現(xiàn)有場(chǎng)地地勢(shì)平坦，擬建場(chǎng)地填土深度3.32 m～30.7 m左右。

方案設(shè)計(jì)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了走訪和資料收集，現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)勘察公司2014年7月編制的本項(xiàng)目巖土工程初步勘察報(bào)告，巖土層性質(zhì)見表1。

表1 工程地質(zhì)分層表 m

2 強(qiáng)夯地基設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目建筑功能為廠房及庫房，結(jié)構(gòu)形式為門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)。初設(shè)階段主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用大直徑機(jī)械成孔灌注樁基礎(chǔ)，為節(jié)約成本及節(jié)省工期，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)擬采用夯實(shí)后填土地基為基礎(chǔ)持力層，為滿足承載力及變形需要，對(duì)填土地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

2.1 夯擊能及有效加固深度

強(qiáng)夯的有效加固深度既是反映處理效果的重要參數(shù)，又是選擇地基處理方案的重要依據(jù)，可借鑒強(qiáng)夯法創(chuàng)始人梅那(Men-ard)公式H≈乘以0.34～0.8的修正系數(shù)預(yù)估，也可根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》6.3.3條進(jìn)行查表，具體以原位檢測(cè)為準(zhǔn)。

填土不大于6 m：?jiǎn)螕艉粨裟蹺=1 000 kN·m，有效加固深度4.0 m。

填土大于6 m：?jiǎn)螕艉粨裟蹺=3 000 kN·m，有效加固深度6.0 m。

2.2 承載力特征值

根據(jù)填土性質(zhì)借鑒相關(guān)文獻(xiàn)資料并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，要求強(qiáng)夯后地基承載力特征值fak≥200 kPa。壓實(shí)填土承載力統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 壓實(shí)填土承載力統(tǒng)計(jì) kPa

2.3 壓縮模量

根據(jù)柱底軸力，按假定地基承載力特征值初算基礎(chǔ)尺寸，在滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.4條基礎(chǔ)沉降量與沉降差的前提下，反算Es。

要求強(qiáng)夯后0 m～6 m范圍內(nèi)壓縮模量Es≥10 MPa，6 m以下綜合壓縮模量Es≥4.5 MPa。

2.4 壓實(shí)系數(shù)

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.7條，要求強(qiáng)夯影響范圍內(nèi)土層壓實(shí)系數(shù)不小于0.96。

2.5 加強(qiáng)夯設(shè)計(jì)

為保證強(qiáng)夯地基承載力，在柱網(wǎng)軸線8 m寬度范圍內(nèi)設(shè)計(jì)加強(qiáng)夯，單擊夯擊能E=5 000 kN·m，加固深度8.0 m。

2.6 試夯點(diǎn)的選擇

試夯點(diǎn)的選擇應(yīng)具有代表性，針對(duì)填土深度、填土性質(zhì)應(yīng)選擇具有代表性的試夯點(diǎn)，場(chǎng)地內(nèi)共選取三個(gè)試夯點(diǎn)，淺回填區(qū)一個(gè)，深回填區(qū)兩個(gè)，每個(gè)試夯點(diǎn)面積為20 m×20 m。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)試夯檢測(cè)結(jié)果調(diào)整或修改強(qiáng)夯技術(shù)方案。

2.7 臨空面處理

從圖1可知，地塊回填并未全部完成，場(chǎng)地東側(cè)存在臨空面。為保證強(qiáng)夯質(zhì)量，確保施工及后期使用安全，對(duì)于臨空側(cè)區(qū)域按照?qǐng)D2進(jìn)行構(gòu)造處理。

對(duì)于填土邊坡，應(yīng)該進(jìn)行防護(hù)處理，臨時(shí)邊坡建議采用坡率法放坡后掛網(wǎng)噴漿，永久邊坡可以采用坡率法放坡后進(jìn)行格構(gòu)支護(hù)。

強(qiáng)夯地基承載力、壓實(shí)系數(shù)等參數(shù)檢測(cè)，應(yīng)在強(qiáng)夯施工結(jié)束2周后進(jìn)行。

3 檢測(cè)與評(píng)價(jià)

強(qiáng)夯完成后委托第三方檢測(cè)單位對(duì)強(qiáng)夯區(qū)域進(jìn)行了承載力、密實(shí)度等指標(biāo)檢測(cè)。

3.1 淺層平板靜載荷試驗(yàn)

場(chǎng)地內(nèi)均勻布置23個(gè)淺層平板靜載荷試驗(yàn)點(diǎn)，根據(jù)規(guī)范加荷分級(jí)不應(yīng)少于8級(jí)，最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的2倍，設(shè)計(jì)承載力特征值為200 kPa，因此，要求最大加載不小于400 kPa[1]。

檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 淺層平板靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表

最大載荷沉降平均值22.91 mm，承載力特征值載荷沉降平均值8.72 mm。檢測(cè)結(jié)果表明，除個(gè)別點(diǎn)外，填土夯實(shí)后均勻性較好。

以1號(hào)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)為例，累計(jì)加載以及累計(jì)沉降統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 1號(hào)試驗(yàn)點(diǎn)淺層平板靜載荷試驗(yàn)表

1號(hào)試驗(yàn)點(diǎn)加載過程p—s，s—lgp，s—lgt曲線如圖3～圖5所示。

從圖3可知，在加載到400 kPa時(shí)，總沉降量為22.57 mm，未超出壓板邊長(zhǎng)的6%，p—s曲線平緩，未出現(xiàn)陡降。從圖5可看出，各級(jí)荷載所對(duì)應(yīng)的時(shí)程曲線平坦，以上情況表明該試驗(yàn)點(diǎn)地基受壓尚未進(jìn)入極限狀態(tài)，承載力有一定余量。

3.2 動(dòng)力觸探

強(qiáng)夯區(qū)內(nèi)均勻布置139個(gè)動(dòng)探孔，檢測(cè)結(jié)果顯示18個(gè)動(dòng)探孔在1.5 m～5.2 m內(nèi)存在軟弱夾層，8個(gè)動(dòng)探孔顯示強(qiáng)夯材料級(jí)配差，中間夾有大的塊石，其他動(dòng)探孔均勻性較好，動(dòng)探擊數(shù)滿足要求。

對(duì)不合格區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯材料鉆孔取樣，如是強(qiáng)夯材料的原因，可采用換土后重新強(qiáng)夯，如是施工原因，要求施工單位對(duì)該區(qū)域重新進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

3.3 壓實(shí)系數(shù)

試夯后檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)最低值λc=0.90，最高值λc=0.92，均低于設(shè)計(jì)要求0.96，借鑒當(dāng)?shù)貜?qiáng)夯經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，粉砂土壓實(shí)系數(shù)無法達(dá)到規(guī)范值0.96，經(jīng)專家論證，在保證承載力和壓縮模量的基礎(chǔ)上，要求壓實(shí)系數(shù)λc≥0.92即可。

4 總結(jié)及建議

為避免回填土沿基底接觸面失穩(wěn)，可采用基底改造技術(shù)對(duì)填土與原狀地貌接觸面進(jìn)行改造，方法有基底處挖臺(tái)階、抗滑短樁、麻面爆破等。筆者認(rèn)為臺(tái)階法是一種簡(jiǎn)單有效的方法，回填前去除邊坡表面雜物、腐土質(zhì)。平整出寬度不小于2 m的臺(tái)階，隨臺(tái)階寬度增大，邊坡穩(wěn)定性越好，要求臺(tái)階成2%～4%的反坡[2]，能有效避免后期回填土的整體滑移。

填土?xí)r建議采用分層回填，分層夯實(shí)。強(qiáng)夯法對(duì)土體的加固深度總是有限的，對(duì)于深回填地基，土體在自重作用下的固結(jié)沉降是無法避免的。

強(qiáng)夯施工前，應(yīng)保證回填土四周的有效約束，當(dāng)回填土存在臨空面時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)臨空面回填土水平尺寸、放坡坡率提出相關(guān)要求。

應(yīng)有效解決場(chǎng)地四周雨、污水及地下水對(duì)場(chǎng)地填土的不利影響，場(chǎng)地四周設(shè)置圍堰切斷雨、污水或設(shè)置排水管網(wǎng)將雨、污水疏導(dǎo)至市政排水設(shè)施，防止由于地下水侵蝕，造成場(chǎng)地地基掏空，進(jìn)而引起的建筑地基或場(chǎng)區(qū)地面下沉、下陷。

5 結(jié)語

對(duì)于深回填土地基，受到填土性質(zhì)、填土方式、填土深度等的影響，地基土的力學(xué)性能有較大的差異，當(dāng)采用夯實(shí)填土地基作為基礎(chǔ)持力層時(shí)，應(yīng)本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，在借鑒當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，嚴(yán)格進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位檢測(cè)，并以檢測(cè)數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)及施工依據(jù)，合理的選擇基礎(chǔ)形式，不但能有效節(jié)約工期，還有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 楊靜梅.填方邊坡基底造型技術(shù)研究[D].重慶：重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

On design and consideration for dynamic compaction foundation in deep backfill areas

Yu Hengbing

(CCTEGChongqingEngineeringCo.,Ltd,Chongqing400016,China)

According to the engineering cases, the paper introduces the design ideas and key controlling points for the dynamic consolidation foundation in deep backfill areas, undertakes the test and evaluation of the dynamic completed areas, indicates some differences between the tested parameter and regular value affected by the backfilled soil property, approaches and depth, and illustrates the reasonable selection for local experience in the design for similar projects.

backfilled soil, dynamic consolidation construction, foundation design, loading capacity

1009-6825(2016)24-0062-03

2016-06-18

于恒兵(1983- )，男，高級(jí)工程師

TU472.31

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