大厚度濕陷性粉土及粉質(zhì)粘土場地強(qiáng)夯地基處理

李繼兵

（山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司 030009）

1　技術(shù)優(yōu)勢

（1）強(qiáng)夯施工工藝具有成本低、進(jìn)度快、加固效果好、不使用建筑材料、受天氣及氣候影響小等優(yōu)勢，尤其對于處理高填方地基加固以及地基土的濕陷性方面具有極大的優(yōu)勢，并可以很好的滿足大規(guī)模場地地基處理后的承載力要求，減少不均勻沉降等要求。

（2）對于大面積、高填方回填場地，強(qiáng)夯加固處理可以明顯提高地基土的密實(shí)度和地基承載力，減小地基的不均勻沉降，消除地基濕陷性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，可為相同類別采用濕陷性粉土及粉質(zhì)粘土作為地基的工程提供依據(jù)。

2　適用范圍

相同類型的主要采用濕陷性粉土和粉質(zhì)粘土作為回填材料，回填地基原地面下部土層具有濕陷性需要進(jìn)行消除的大面積高填方地基處理。

3　技術(shù)要求

強(qiáng)夯后地基承載力特征值不小于250kPa；壓縮模量不小于10MPa；壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。消除場地地基范圍內(nèi)土質(zhì)全部濕陷性。

4　工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1　施工工藝流程

場地清理→試夯施工→原地面強(qiáng)夯處理→分層回填施工→填筑體分層強(qiáng)夯→填方邊坡施工→夯后檢驗(yàn)監(jiān)測。

4.2　場地清理

4.2.1場地清理的必要性

濕陷性粉土地區(qū)場地地形由于水流重力沖切形成陡坡，由溝底至坡頂土層覆蓋厚度逐漸加大。如直接回填進(jìn)行強(qiáng)夯處理，兩側(cè)溝壁因土層覆蓋逐漸加大，強(qiáng)夯需處理上層厚度逐漸加大，容易造成處理效果的不均勻，處理深度也達(dá)不到要求。同時(shí)強(qiáng)夯區(qū)與原地面不易搭接，原地面密實(shí)度不夠，存在濕陷性，比較松散，造成交接處應(yīng)力突變。因此，施工前首先對陡峭的溝壁進(jìn)行削坡減荷處理。

4.2.2兩側(cè)溝壁削坡減荷方法

強(qiáng)夯作業(yè)前先將溝壁兩側(cè)陡坡覆土至上而下逐階開挖成倒臺階形狀，臺階寬度不應(yīng)小于6m，臺階高度及臺階上覆土厚度不大于8m。以便進(jìn)行臺階強(qiáng)夯加固處理。溝壁兩側(cè)坡度較陡時(shí)，臺階寬度可以適當(dāng)減少。

上部開挖臺階的余土可以回填至溝底，回填厚度及濕陷性黃土覆蓋厚度不大于6m。同時(shí)溝底回填后回填工作面面積隨著高度的增加而加大，便于強(qiáng)夯機(jī)械施工作業(yè)。

4.3　試夯

4.3.1試夯是指導(dǎo)大面積施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在施工前，應(yīng)根據(jù)初步確定的參數(shù)提出試驗(yàn)方案，在施工現(xiàn)場深溝原地面及填筑體上有代表的場地上選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場地復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類型確定。

4.3.2試夯區(qū)的劃分及能級選擇

強(qiáng)夯試驗(yàn)共分為原地面和填筑體2個(gè)試夯區(qū)進(jìn)行，試夯能級分別為8000kN·m能級、6000kN·m能級，通過試夯對強(qiáng)夯施工參數(shù)如強(qiáng)夯能級、布點(diǎn)形式及間距、錘擊數(shù)、停夯標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整及確定。

4.3.3有效處理深度的選擇

以強(qiáng)夯的有效加固深度及設(shè)計(jì)要求的夯后地基承載力特征值為主要依據(jù)來確定回填厚度?？紤]到高填方地基的整體性和穩(wěn)定性，上層夯點(diǎn)的有效加固區(qū)域要延伸進(jìn)下層一定深度，以形成有效的夯點(diǎn)位置加固區(qū)域在層與層之間的嵌固和咬合。

4.3.4夯擊數(shù)的確定

夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯進(jìn)行確定，且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件。

（1）最后兩擊平均夯沉量不大于以下數(shù)值：當(dāng)單擊夯擊能小于4000kN·m時(shí)為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為4000～6000kN·m時(shí)為100mm；當(dāng)單擊夯擊能大于6000kN·m時(shí)為200mm。

（2）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。

（3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。

（4）通過試夯，以驗(yàn)證所采用工藝加固處理的可行性，確定回填厚度、最佳夯擊能、最佳夯擊數(shù)、夯坑間距、間隔周期、地面變形量等，用于指導(dǎo)大面積施工。通過試驗(yàn)，可確定有效的影響深度、地基承載力特征值等。

4.3.5不同強(qiáng)夯能級的有效處理深度及工藝參數(shù)

通過試夯確定本工程不同能級強(qiáng)夯有效處理深度分別為：8000kN·m能級強(qiáng)夯加固深度為8m；600kN·m能級強(qiáng)夯加固深度為6m；經(jīng)夯后檢驗(yàn)試夯施工工藝參數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4.4　原地面強(qiáng)夯處理

（1）原地面處理對高填方填筑體的工后沉降量、整體穩(wěn)定影響巨大，做好原地面處理至關(guān)重要，尤其是當(dāng)原地面土質(zhì)存在濕陷性時(shí)，必須對原地面進(jìn)行強(qiáng)夯處理，消除土質(zhì)的濕陷性。

（2）處理方法：對場地進(jìn)行平整，形成工作面后對原地面進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)。

原地面采用單擊夯擊能為8000kN·m，采用6m正三角形布置，隔行分兩遍進(jìn)行施工。夯擊數(shù)不小于15擊，，每遍夯完后將夯坑推平。停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量不大于100mm。加固夯采用4000kN·m能級，夯點(diǎn)位于第1、2遍主夯點(diǎn)位置，單點(diǎn)擊數(shù)7擊，停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量不大于50mm。滿夯采用2000kN·m能級，（擊數(shù)每點(diǎn)5擊），要求夯點(diǎn)與夯點(diǎn)搭接1/4d。

（4）原地面強(qiáng)夯操作要點(diǎn)。

①原地面強(qiáng)夯處理前應(yīng)先徹底清除場地草皮，或有機(jī)質(zhì)含量高的土層，以消除填筑體與原地基之間的軟弱夾層，保證填筑體整體穩(wěn)定。

②原地面自然坡度陡于1：5時(shí)，將自然地面開挖成臺階狀、臺階寬度不小于6m。

③當(dāng)原地面開挖的臺階較寬時(shí)，可直接進(jìn)行強(qiáng)夯施工。當(dāng)臺階較窄時(shí)，則需分層回填到該臺階標(biāo)高時(shí)，才能進(jìn)行原地面強(qiáng)夯處理。

④場地較平坦區(qū)的原地面強(qiáng)夯可成片施工，斜坡的強(qiáng)夯與削坡填土同步進(jìn)行，隨著填土的逐層增高，原地面強(qiáng)夯漸次向高處推進(jìn)。

4.5　分層回填施工

（1）回填采用分層堆填的方法，嚴(yán)禁進(jìn)行拋填施工。

（2）分層填筑的厚度為2m左右，由于回填地基采取強(qiáng)夯加固，故分層填筑的填土層可用推土機(jī)簡單推平碾壓、滿足機(jī)械正常行走要求即可。

（3）強(qiáng)夯分層厚度為6m左右比較適宜，實(shí)際施工時(shí)考慮強(qiáng)夯夯沉量，可分3次填筑至6m虛鋪厚度即可。

（4）根據(jù)土的重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，確定回填土料的最優(yōu)含水量，為取得最佳夯實(shí)效果，回填土含水量的控制，宜小于最優(yōu)含水量2～4%。回填土的含水量小于10%時(shí)需采取灑水增濕措施。

5　填筑體強(qiáng)夯處理

5.1　強(qiáng)夯分層厚度的確定

以強(qiáng)夯的有效加固深度及設(shè)計(jì)要求的夯后地基承載力特征值為主要依據(jù)來確定回填厚度。考慮到高填方地基的整體性和穩(wěn)定性，上層夯點(diǎn)的有效加固區(qū)域要延伸進(jìn)下層一定深度，以形成有效的夯點(diǎn)位置加固區(qū)域在層與層之間的嵌固和咬合。根據(jù)試夯數(shù)據(jù)分層回填厚度為6m。

5.2　強(qiáng)夯參數(shù)

可參考濕陷性黃土的強(qiáng)夯參數(shù)在現(xiàn)場選取有代表性的區(qū)域進(jìn)行回填土的試夯，待強(qiáng)夯結(jié)束一至數(shù)周后，進(jìn)行檢測，并與夯前測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，最終確定回填土采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。

填筑體采用單擊夯擊能為6000kN·m，共分三遍進(jìn)行施工，采用6m正三角形布置。第1、2遍采用6000kN·m夯擊能，夯擊數(shù)不小于12擊，每遍夯完后將夯坑推平。停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量不大于100mm。第3遍2000kN·m低錘滿夯，（擊數(shù)每點(diǎn)5擊），要求夯點(diǎn)與夯點(diǎn)搭接1/4d。夯畢用推土機(jī)推平場地。

6　填方邊坡施工

（1）高填方邊坡強(qiáng)夯施工時(shí)，由于強(qiáng)夯工藝的局限性，總存在夯擊不到的區(qū)域和強(qiáng)夯振松的區(qū)域，因而需要采用分層碾壓與強(qiáng)夯相結(jié)合的施工方法，最后形成合格密實(shí)的邊坡。

（2）邊坡分層強(qiáng)夯完畢后，將邊坡區(qū)域外側(cè)虛土層開挖，挖至強(qiáng)夯加固土層內(nèi)后，按外側(cè)碾壓分層厚度挖臺階，臺階高寬比為1：2，并對外側(cè)區(qū)域進(jìn)行分層碾壓施工，與強(qiáng)夯密實(shí)體進(jìn)行搭接。

（3）考慮碾壓機(jī)械的影響深度，碾壓邊坡的分層填筑厚度不大于40cm。逐層碾壓至強(qiáng)夯標(biāo)高后，碾壓區(qū)與強(qiáng)夯區(qū)域交接處進(jìn)行搭接強(qiáng)夯施工，強(qiáng)夯布點(diǎn)形式為交接處兩側(cè)各布置一排夯點(diǎn)。搭接強(qiáng)夯將碾壓區(qū)與強(qiáng)夯區(qū)進(jìn)行有效銜接，使之得到有效加固并使兩個(gè)區(qū)域連為一體。

（4）碾壓邊坡加寬部分的刷坡，可在每填高至1.5m左右時(shí)，采用挖掘機(jī)進(jìn)行初步刷坡，清除加寬的余土。自下而上，依次進(jìn)行。

7　夯后檢測及檢測

7.1　回填強(qiáng)夯檢測

回填強(qiáng)夯層檢測包括探井取樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)和重型動力觸探試驗(yàn)相結(jié)合的方法，評定出土層的承載力特征值、密實(shí)度和均勻性，測定出土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。最上層場平完成后還需進(jìn)行載荷試驗(yàn)，載荷試驗(yàn)點(diǎn)布置應(yīng)與上部建（構(gòu)）筑物類型及施工分區(qū)相互結(jié)合，同時(shí)探井取樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)和重型動力觸探試驗(yàn)等檢測項(xiàng)目，其檢測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)加倍選取。

7.2　沉降變形觀測

在填筑體施工中期及后期，按照沉降變形觀測要求，設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，并定期進(jìn)行沉降觀測，以評價(jià)填筑體的穩(wěn)定、抗滑性。