工程回填土強夯地基的檢測分析

陳劍成

摘 要：在對軟土地基進行加固處理時，強夯法是一種常用的施工方法，具有適用范圍廣泛、加固效果顯著、施工機具簡單、經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。本文以實際工程為例，在工程回填土加固前，對地基承載力情況進行標(biāo)準(zhǔn)貫入分析和靜力觸探試驗分析，然后采用強夯法對回填土地基進行加固處理。通過強夯過程中對地基土表層夯沉量和超孔隙水壓力消散的監(jiān)測，以及夯后地基承載力的檢測，綜合分析和評價強夯加固處理效果。

關(guān)鍵詞：強夯地基 靜力觸探 分析

1.前言

強夯處理法又叫做動力壓密法或動力固結(jié)法，是基于重錘夯實逐步發(fā)展起來的一種地基加固方法。對地基加固時，通過將重錘抬至距離地面10m～20m后將重錘落下，利用重錘產(chǎn)生的沖擊力達(dá)到加固地基土的目的。利用強夯法進行加固施工不僅可以提升地基的強度，而且可以降低地基土的壓縮性，提升地基土的均勻性，降低施工后的差異沉降。

2.工程概況

某工程位于東海大橋以南，規(guī)劃總用地面積約200萬m2，包括集裝箱堆場、碼頭生產(chǎn)作業(yè)區(qū)、工作船碼頭等。陸域施工總面積約120萬m2，分為A、B、C、D、E五個大區(qū)，每個大區(qū)內(nèi)分為若干小區(qū)。根據(jù)不同地質(zhì)條件，采用不同設(shè)計方法進行地基加固施工。其中，B區(qū)地基為吹填砂回填，采用強夯法加固，區(qū)域總面積約51.7萬m2。強夯施工工藝采用二遍點夯一遍普夯，點夯能量采用3000kJ，普夯能量采用1200kJ。

3.強夯前標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探試驗結(jié)果

通過實地勘查并結(jié)合相關(guān)資料得知，采取吹填砂形成的B區(qū)回填土層主要包含如下幾種類型的土質(zhì)：①Ⅰ1-3灰黃色沖填土；②Ⅰ1-3t灰黃色沖填土混黏性土；③Ⅰ1-3j灰黃色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉砂。在這三種類型的土層中，穩(wěn)定性最差的是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土質(zhì)不均勻，局部為粉質(zhì)黏土夾粉砂，為軟塑狀，施工中應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)姆绞竭M行加固處理。

針對此工程地基特征，如果施工處理不當(dāng)，地基土體強度沒有有效加強，會使地基土呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，影響上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使堆場上行走的重型機械傾倒，給港區(qū)生命財產(chǎn)安全造成威脅，因此施工前應(yīng)在現(xiàn)場對土質(zhì)進行原位測試，了解土質(zhì)的基本特性，以便采取有效的強夯方案進行施工，提高施工效率。對現(xiàn)場土體分別進行標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探試驗，得出如圖1、圖2的試驗結(jié)果（圖示曲線包含強夯之后的試驗結(jié)果）。

通過對圖1與圖2得出的數(shù)據(jù)進行分析可知，地基土在加固處理以前，標(biāo)準(zhǔn)貫入平均擊數(shù)為6.8擊；靜力觸探比貫入阻力Ps平均值為3.84MPa。根據(jù)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)對比可得出如下結(jié)論：

（1）結(jié)合“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”的相關(guān)要求，將靜探數(shù)值代入相關(guān)公式中計算出粉細(xì)砂在Ⅶ度地震條件下的液化指數(shù)為21.5，進行比照可知粉細(xì)砂液化現(xiàn)象處于“嚴(yán)重”等級。

（2）根據(jù)靜力觸探比貫入阻力Ps平均值判別，粉細(xì)砂在Ⅶ度地震不液化的臨界Ps值應(yīng)為4.1 MPa。但實際檢測結(jié)果所得出的數(shù)值小于臨界值，由此也可判斷出粉細(xì)砂處于液化狀態(tài)。

（3）對粉細(xì)砂的土質(zhì)進行顆粒分析，發(fā)現(xiàn)顆粒較細(xì)而且分布均勻，屬于不良級配。平均粒徑為dso=0.064/0.11mm。粒徑含量為8%，低于不液化土的粒徑含量標(biāo)準(zhǔn)，屬于易液化的土質(zhì)。

通過以上分析可知，由于該層粉細(xì)砂處于地下水位下，受到地下水的作用，土層呈現(xiàn)出較為松散的狀態(tài)，粉細(xì)砂土層在Ⅶ度地震作用下會出現(xiàn)一定程度的液化現(xiàn)象。因此，為了提高土層的壓縮模量與抗壓強度，改善地基土的孔隙分布，必須對地基進行必要的夯實處理。

4.吹填砂地基強夯施工技術(shù)

4.1強夯施工

強夯施工前，施工人員必須先進行試夯，以得出最佳的單點夯擊能量、夯擊次數(shù)等相關(guān)參數(shù)，為施工順利實施提供有效數(shù)據(jù)。實際施工中應(yīng)結(jié)合試夯所得出的數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場情況，采取合理的強夯方案進行施工，提高施工效率。

4.2地基強夯處理檢測與效果分析

地基強夯加固處理效果判斷依據(jù)主要有三方面：強夯過程中夯沉量的變化情況、孔隙水壓力消散速度和強夯結(jié)束后地基承載力原位測試結(jié)果。

（1）夯沉量

通過對強夯過程中各個階段夯沉量的測量可知，各階段平均夯沉量為88cm，地基土堤得到了很好的夯實與壓縮，強夯效果明顯。夯坑周圍地面變形示意圖如圖3所示。

通過對圖3進行分析可知，夯坑體積為10.3m3～20.1m3，隆起系數(shù)16.5%～32.2%。造成隆起現(xiàn)象主要是粘性土所造成的，強夯后經(jīng)過開挖處理，發(fā)現(xiàn)厚度達(dá)1m的粘性土處于隆起狀態(tài)。

（2）觀測孔隙水壓力

對孔隙水壓力進行觀測可發(fā)現(xiàn)隨著夯擊數(shù)的不斷增加，孔隙水壓力呈現(xiàn)出上升趨勢，達(dá)到某一擊數(shù)后，孔隙水壓力的上升幅度趨于平緩狀態(tài)。孔隙水壓力過程線如圖4所示，具體觀測結(jié)果分析如下：

①當(dāng)夯錘落地后，孔隙水壓力的變化曲線不是在短時間內(nèi)完成的，而是經(jīng)過一段時間后才逐漸上升到峰值的，造成這種現(xiàn)象的主要原因是測點距離與土的滲透性引發(fā)的。

②每進行一次夯擊，孔隙水壓力就會不斷上升，當(dāng)達(dá)到五擊后，孔隙水壓力的上升速度趨于平緩狀態(tài)，夯擊12次后，孔隙水壓力不再變化，由此也說明了夯擊數(shù)量要適當(dāng)，以12擊為宜。

③孔隙水壓力一般在幾個小時內(nèi)即可消散，當(dāng)夯擊量達(dá)到12擊后，孔隙水壓力可達(dá)58 kPa，但1h后，可降至31.3kPa，在6h左右，孔隙水壓力可完全消散。

④孔隙水壓力測點的埋設(shè)水平距離為2.3m、2.99m 和5m，埋設(shè)深度則在5.3m～5.9m之間，經(jīng)檢測可知，孔壓測點的埋設(shè)水平距離在2.3m 和 2.9m時孔隙水壓力變化基本一致 。但間距在5m處的孔壓，前兩次夯擊時孔壓變化與2.3m 和 2.9m處基本相同，在第三擊時有較大的差異，隨著夯擊次數(shù)的不斷增加，孔壓增值越來越小，幾乎處于水平線上。

綜上可知，強夯法在水平方向的擠密范圍較小而且間距超過5m后，孔隙水壓力與夯擊次數(shù)之間無關(guān)。

（3）原位測試實驗結(jié)果

通過采取強夯法對粉細(xì)砂層地基土加固處理后，對地基土承載力進行標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探試驗，原位測試試驗結(jié)果見圖1與圖2。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗平均擊數(shù)為19.6擊，夯后比夯前提高了12.8擊，增長率達(dá)188%。靜力觸探ps值平均值為8.56MPa，夯后比夯前增長了4.72MPa，增長率為123%，完全滿足抗震臨界值的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，起到了一定的加固效果。強夯法處理完成后，研究人員對土質(zhì)進行取樣檢測，發(fā)現(xiàn)位于地面以下10.5m處的淤泥質(zhì)土的密實性明顯得到增強，由此也表明了采取強夯法對地基進行加固處理，效果顯著。

5.結(jié)束語

綜上所述，在對工程軟土地基加固處理時，使用強夯法進行加固處理提高了土體的承載力，降低了土體的壓縮性，能有效控制工程投運后地基的沉降量，同時也消除了地基土體出現(xiàn)液化的可能，可以取得良好的加固效果。實踐證明，使用強夯法對類粉細(xì)砂地基土進行加固是可行的，地基經(jīng)過強夯處理后其土體承載力提升了近2倍。通過使用強夯法對軟土地基進行處理，施工過程中粉細(xì)砂中的孔隙水壓力能夠快速消散，只要施工設(shè)備安排合理，可以采用不分遍施工技術(shù)進行施工，以加快施工進度。

參考文獻：

[1]白李妍.強夯法和強夯置換法在深厚人工填土層中的應(yīng)用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2007，34（12）：39-41.

[2]劉世奇，陳靜曦，潘冬子.強夯法處理濕陷性黃土地基的效果分析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2004，31（6）：19-21.