談軟土地基土石方場坪工程的處理方法

劉業(yè)舉

(山西機械化建設(shè)集團有限公司，山西太原 030009)

0 引言

改革開放以來，我國土木工程發(fā)展迅猛，各類工程建設(shè)如雨后春筍般地出現(xiàn)在神州大地上。大家也深知“九層之臺，起于壘土”，若各類工程地基穩(wěn)定性不能滿足要求，將嚴(yán)重的影響建(構(gòu))筑物的安全與正常使用。地基處理方法有很多種，對于本施工場地，由于溝谷地帶屬第四系土，主要為軟塑粘土，其次為可塑粘土，且厚度2 m～6 m不等，采用強夯置換法、強夯法結(jié)合坡腳反壓平臺方法處理效果與采用碎石樁、水泥攪拌樁、旋噴樁、CFG樁等其他地基處理方法相比，具有費用低較經(jīng)濟、效果好、加固速度快、施工簡單等優(yōu)點。

1 加固原理

1.1 強夯置換法

強夯置換法用于加固軟塑、流塑狀態(tài)下的黏性土，也可以用于飽和的淤泥及淤泥質(zhì)土，它是利用小直徑(1.0 m～1.2 m)的圓柱形夯錘，用專用設(shè)備提升到高空后自由落下，勢能大部分轉(zhuǎn)換為動能同時，瞬間產(chǎn)生巨大的夯擊能，使軟弱土體壓縮并急速向下向兩側(cè)推移，經(jīng)過連續(xù)夯擊形成一個深坑，再通過反復(fù)填料反復(fù)夯擊，逐漸形成一個柱形狀的置換墩，起到一個豎向排水通道，使軟弱土加速固結(jié)的作用。另外也使置換體周圍土體擠密，與置換墩形成一個復(fù)合地基，提高承載力。

1.2 強夯法

強夯法又稱動力固結(jié)法，它是利用夯錘自由落下產(chǎn)生沖擊波使填筑體密實，在夯錘自由下落的過程也是勢能轉(zhuǎn)換為動能的過程，在接地的一瞬間，勢能極大部分轉(zhuǎn)化成動能，這與強夯置換的原理基本相同，在反復(fù)的夯擊過程中，使土體孔隙中的氣體、液體逐漸排出，土體顆粒變形相對移動，達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，土體體積越來越小變得更加密實，提高承載力。

1.3 反壓平臺

反壓平臺其實就是在坡腳的一側(cè)填筑適當(dāng)高度適當(dāng)寬度的碎石層，主要原理是在反壓臺自重荷載的作用下，形成力矩來抵抗填筑體的向外滑動的力矩，保證填筑體的整體穩(wěn)定，同時反壓臺還可以壓制地基因加荷不均勻而出現(xiàn)的塑性擠出和地面隆起的趨勢。

2 工程概況

某航空產(chǎn)業(yè)園區(qū)地理位置優(yōu)越，距離成都市區(qū)直線距離44 km，交通距離60 km，在園區(qū)內(nèi)新建一座3 000.6 m2的航管綜合樓，新建一條長1 200m寬30m的跑道，新建一條長1 200m寬18 m的平行滑行道和三條垂直聯(lián)絡(luò)道，項目總投資74 299萬元，建設(shè)工期為3年。

3 水文地質(zhì)條件

1)場區(qū)內(nèi)無常年流水的溝谷和河流，各溝谷均為季節(jié)性流水溝谷。場區(qū)內(nèi)無泉眼分布，大氣降水補給地表水，部分大氣降水通過地表徑流匯集于沖溝中排出場區(qū)。實測地下水位在1.2 m～2.4 m之間，補給來源主要為大氣降水以及松散堆積物中的孔隙水。

2)地基土層按時代成因及土性特征自上而下劃分為四個地質(zhì)層，依次為:第四系全新統(tǒng)耕土層;第四系全新統(tǒng)靜水沉積淤泥;第四系全新統(tǒng)坡洪積殘積粘性土層;白堊系下統(tǒng)蒼溪組砂巖。第四系全新統(tǒng)耕土層:褐黃色、褐灰色、濕，主要由粘性土、風(fēng)化殘積土組成，含大量植物根系，該層厚度大約0 m～0.5m。第四系全新統(tǒng)靜水沉積淤泥:灰褐色、飽和、軟塑～流塑狀，厚度為0.3 m～3 m。第四系全新統(tǒng)坡洪積殘積粘性土層:灰褐色軟型為主，厚度為2 m～6 m。白堊系下統(tǒng)蒼溪組砂巖:棕紅色、褐紅色，厚度為5.4 m ～14.3 m。

4 技術(shù)參數(shù)

4.1 強夯置換參數(shù)

1)強夯置換采用等邊三角形布置，夯點間距為3 m，單擊夯擊能為4 000 kN·m，采取隔排夯擊，分兩遍完成，每點夯擊數(shù)為16擊～24擊。停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均沉降量不大于5 cm。

2)夯錘采用鑄鋼錘，錘底靜壓力不小于80 kPa。夯機采用自帶龍門架、自動掛鉤和自動脫鉤器的50 t以上的液壓履帶起重機。

3)強夯置換料需選用中風(fēng)化硬質(zhì)巖，強度30 MPa以上，粒徑大于30 cm的不宜超過總量的30%。

4.2 填筑體強夯參數(shù)

1)布點采用正方形布置分兩遍夯擊完成，布點間距均為4 m，二遍點布置到一遍點夯點間，夯擊能為3 000 kN·m，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊沉降量控制到5 cm，填筑體底部第一層強夯填料虛鋪厚度不得大于3 m，以上各層為4 m，每次攤鋪厚度為1 m。

2)采用普通夯錘，錘底靜壓力25 kPa～40 kPa，錘重宜為18 t～22 t，錘的底面宜對稱設(shè)置四個上下貫通的通氣孔，孔徑宜為30 cm～40 cm。夯機采用自帶拔桿自動掛鉤和自動脫鉤器的50 t以上的液壓履帶起重機。

3)填筑材料采用挖方區(qū)清除草皮及腐殖土后的挖方料，料徑控制在不大于80 cm。

4.3 反壓平臺

反壓平臺位于填筑體坡腳處，采用高5 m寬10 m的反壓臺，材料和填筑體材料相同，分層碾壓密實。

5 施工工藝

1)清除耕植土和淤泥并平整場地，當(dāng)清理后的場地不能滿足強夯機械正常施工作業(yè)，可鋪設(shè)0.5 m～1.0 m的碎石墊層。

2)按圖紙夯點布置圖用RTK和鋼尺放出強夯置換點位置，并測量場地夯前標(biāo)高。

3)強夯置換機械就位，夯錘對中一遍夯點位置，將夯錘提到一定高度(H=夯擊能kN·m/錘重kN)，使夯錘自由下落夯擊地面。

4)測量夯前錘頂高程并測量每擊夯沉量，當(dāng)夯坑深度達(dá)到1.5 m時，向坑內(nèi)開始填筑碎石料與坑頂齊平，并記錄填料數(shù)量，同時控制填料粒徑(因為墩體塊石過多過大，極易造成在墩中留下孔洞，給后續(xù)建筑物使用過程中墩間土擠入孔隙增加下沉量)。

5)反復(fù)夯擊反復(fù)填料根據(jù)現(xiàn)場情況確定夯擊數(shù)，同時滿足累計夯沉量為設(shè)計墩長的1.5倍～2.0倍，最后兩擊平均沉降量小于5 cm，按照夯點布置圖完成第一遍全部夯點。

6)用推土機將擠出的軟土隨時清理，并整平場地，測量場地標(biāo)高，放出第二遍夯點位置。

7)重復(fù)上述工序，按照“由內(nèi)而外”的原則完成二遍點的施工，并驗算地面抬高值是否與設(shè)計確定值相符，不符調(diào)整設(shè)計。

8)推平場地，墩頂鋪設(shè)50 cm厚的碎石墊層，分層碾壓密實。

9)采用堆填法開始回填碎石土，分層回填虛鋪厚度不超過1 m，坡角反壓平臺與填筑體同時施工。

10)當(dāng)填筑體分層回填厚度達(dá)到強夯高度時清理并平整場地，放出第一遍填筑體強夯點位置并測量夯前標(biāo)高。

11)強夯機就位，夯錘對中夯點，并測設(shè)錘頂標(biāo)高。開始夯擊并逐擊記錄每擊夯沉量，反復(fù)夯擊直至達(dá)到設(shè)計停夯標(biāo)準(zhǔn)。

12)推平場地，放設(shè)二遍點，重復(fù)以上步驟到二遍點施工完畢。

13)推平場地，再采用低能級滿夯將表層松土夯實。能擊為800 kN·m，擊數(shù)3擊 ～5擊，搭接1/4D，最后兩擊沉降量小于3 cm，并測量夯后場地高程。

14)承載力檢查交工驗收。

6 效果分析

施工完成后，經(jīng)第三方檢測機構(gòu)檢測，地基承載力達(dá)到fk≥250 kPa，波速達(dá)到200 m/s，鉆孔檢測置換墩深度達(dá)到6 m以上，滿足設(shè)計要求，經(jīng)過工后監(jiān)測，場地沉降變形也滿足設(shè)計要求。

7 結(jié)語

該航空產(chǎn)業(yè)園區(qū)經(jīng)過原地面強夯置換處理，反壓平臺護坡角，填筑體強夯，頂層滿夯等施工工藝，消除了工后不均勻沉降，達(dá)到設(shè)計要求。同時也為業(yè)主節(jié)省了投資，加快了施工進(jìn)度，保證了質(zhì)量，取得了良好的施工效果，并為后續(xù)工程打下了堅實的基礎(chǔ)。川蜀地區(qū)人口稠密，人均耕地面積小，建設(shè)用地緊缺，要解決此矛盾必須把山區(qū)利用好，需進(jìn)行大規(guī)模的挖山填溝造地才能破解建設(shè)中用地的難題。本工程提供了經(jīng)濟有效的山區(qū)軟土地基處理方法和經(jīng)驗，具有重大的經(jīng)濟和社會效益。