強夯法處理粉土濕陷性的應(yīng)用

周慕忠

前言

濕陷性粉土處理目的主要是消除其濕陷性，滿足地基變形、強度以及邊坡穩(wěn)定的要求。鑒于濕陷性粉土的特性和工程危害，必須對其進(jìn)行處理。目前濕陷性粉土的常用處理方法主要有換填法和強夯法。換填法就是將土基下的濕陷性粉土全部挖除，然后采用工程性能良好的土分層回填碾壓密實。換填法的優(yōu)點是可以徹底清除濕陷性粉土，用工程性能好的土源替代，可以保證填料的均勻性、穩(wěn)定性和密實性，施工工藝簡單。但對面積較大的濕陷性粉土進(jìn)行換填，不僅工程量大，而且工期長。強夯法是用夯錘提高至一定高度使其自由下落，給地基施加沖擊和振動能量，從而提高地基土的承載力，降低壓縮性，改善工程性能。采用強夯法處理，不僅施工簡單，工期短，處理效果好，還可減少外借土方量。因此在粉土分布面積較廣且厚度不超過10～15m的情況下應(yīng)優(yōu)先采用強夯法處理。

1 工程概況

烏魯木齊地窩堡國際機場北區(qū)改擴建工程位于天山山脈北麓荒漠沖積帶的邊緣，東、南、西三面為天山山脈延伸坡地，北面及西北面為開闊地帶，該工程地質(zhì)條件復(fù)雜，原場地遍布1.2～3.8m厚粉土，粉土具有濕陷性，且厚薄不一，在大面積高填土作用下，可能產(chǎn)生較大沉降，尤其是差異沉降對場地后期建設(shè)和使用帶來不利影響。

航站區(qū)最大填方厚度28.3m，平均填方厚度約為10.2m，大面積高填方填筑體填筑及處理方案設(shè)計和施工質(zhì)量，直接決定了該區(qū)域高填方場地的整體穩(wěn)定、沉降總量以及變形發(fā)展趨勢。

表1 粉土層主要物理指標(biāo)和工程特性指標(biāo)

2 強夯處理目的

針對原場地淺層土區(qū)域內(nèi)存在的濕陷性粉土，采用2000kN·m能級強夯處理試驗，在強夯前、后，分別進(jìn)行室內(nèi)土工試驗、平板載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和夯沉量監(jiān)測，獲得土體壓實度、濕陷系數(shù)、承載力和變形模量等指標(biāo)。

3 施工過程

3.1 施工參數(shù)

表2 粉土處理指標(biāo)

選取20×20區(qū)域為施工場地，采用2000kN·m按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行強夯施工。

第一遍點夯能級為2000kN·m，點夯間距3.5m，正方形布置，收錘標(biāo)準(zhǔn)按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制，強夯結(jié)束后將夯坑推平；第二遍點夯等級為2000kN·m，在第一遍之間插點，收錘標(biāo)準(zhǔn)按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制，強夯結(jié)束后將夯坑推平；最后一遍滿夯能級為1000kN·m，要求夯印1/3搭接，每點夯3擊。滿夯結(jié)束后，將夯坑推平，平整場地。

圖1 夯點布置平面圖

3.2 總體施工步驟

（1）場地清表，清除試驗區(qū)范圍內(nèi)的耕土，清表后，試驗區(qū)范圍內(nèi)的有機質(zhì)含量不超過5%。

（2）平整場地，場地平整度應(yīng)滿足施工設(shè)備安全行走要求。

（3）按照試驗檢測要求，進(jìn)行原地基強夯處理前檢測，包括室內(nèi)土工試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。

（4）強夯主機就位，夯錘置于夯點位置，將夯錘起吊至預(yù)定高度后自動脫鉤，夯錘夯擊地面，測量并記錄夯前錘頂高程、錘重、落距等相關(guān)參數(shù)。

（5）重復(fù)步驟（4），按照收錘標(biāo)準(zhǔn)控制夯擊擊數(shù)。重復(fù)上述步驟，完成第一遍全部夯點夯擊。

（6）完成第二遍點夯，完成后將夯坑推平。

（7）點夯施工后進(jìn)行低能級滿夯施工，將場地表層土夯實，并測量夯后場地高程。

（8）按照試驗檢測要求，進(jìn)行原地基強夯處理后檢測，包括室內(nèi)土工試驗平板載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。

4 地基檢測效果

在強夯處理前、處理后，主要測試數(shù)據(jù)分析如表3。

表3 強夯前后土工試驗成果對比

強夯處理后，粉土的孔隙比變小，密度提高。密度由處理前的1.55g/cm3約提高至1.75g/cm3，壓實系數(shù)約為0.92；強夯消除了大部分濕陷性，濕陷性系數(shù)約從0.09降低至0.03。

圖3 測試點2浸水載荷試驗

表4 載荷試驗結(jié)果

載荷板試驗得到的浸水后附加沉降約為30mm。

承載力特征值250kPa，大于220kPa標(biāo)準(zhǔn)值。

5 結(jié)論

強夯處理后對于減小濕陷性有很明顯的作用，可以達(dá)到地基承載力的要求，采用強夯法處理粉土濕陷性的工藝是可行的。但強夯并未完全消除粉土的濕陷性，且土體的變形模量還較強夯前有所降低，因此，在結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定性要求較高區(qū)域，建議采用其他方式消除粉土濕陷性，若粉土較淺可對粉土進(jìn)行清除。