強夯法在高回填土工程中的應用研究

李貴興

摘 要：在對強夯法施工技術(shù)簡要介紹的基礎上，依托工程實例，提出分層回填強夯法處理高回填土場地的工程技術(shù)方案。通過對強夯施工工藝和施工措施進行技術(shù)改造和優(yōu)化，總結(jié)先進的施工經(jīng)驗和方法，形成了一套高回填土場地強夯處理的施工技術(shù)，與傳統(tǒng)的分層碾壓施工工藝相比，設備簡單、施工方便、施工進度快、費用低、地基處理效果顯著，為以后類似工程提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：強夯法 分層回填 高回填土 壓實度 質(zhì)量控制 地基處理

中圖分類號：TV5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（a）-00-02

1 工程概況

某省份某工程場地根據(jù)勘察現(xiàn)場鉆探結(jié)果表明，在鉆探深度內(nèi)，場地地層主要為第四系全新統(tǒng)填土層（Q4ml）、第四系殘坡積層（Q4el+dl），下伏基巖為白堊系下統(tǒng)白龍組（K1b）砂巖、砂質(zhì)泥巖；通過地下水觀測結(jié)果，場區(qū)無穩(wěn)定自由水面，總體上場地水文地質(zhì)條件簡單。設計要求基礎及承臺頂面標高以下5m范圍內(nèi)回填土的壓實系數(shù)須達到0.97，其余部位回填土的壓實系數(shù)須達到0.94，工程要求壓實度高。設計回填高程430.0m，填土總厚度約48m。

2 夯擊方案設計

2.1 強夯試夯方案

強夯法作為有效加固地基的一種施工技術(shù)手段，其加固效果的評價結(jié)果是地基處理的關(guān)鍵性因素。然而影響強夯加固效果的因素較多，包括施工工藝參數(shù)（如：夯錘重量、底面面積，落距，單點夯擊擊數(shù)，行點布置與間距，夯擊遍數(shù)與間隔時間）、土質(zhì)條件等[1]。依據(jù)設計要求及現(xiàn)場地基實際情況制定施夯方案如下。

在強夯范圍內(nèi)選擇一塊有代表性的區(qū)域（20m×20m）作為試夯區(qū)，其位置位于場區(qū)南側(cè)，分8層，每層厚度6m，采用5000kN·m能級對試夯區(qū)的地基進行強夯加固處理，具體施工參數(shù)為：強夯機具錘重29.4T，平錘，錘徑Φ2.6m，夯錘底面形狀為圓形，落距17.0m，錘底壓力≥30kPa。強夯施工具體方案分4遍進行。第1、2遍為點夯，夯擊能為5000kN·m；第3、4遍為滿夯，第3遍夯擊能為2000kN·m，第4遍夯擊能為1000kN·m。

2.2 夯擊能量、分層方案驗證

工程中常用基于實踐結(jié)果的經(jīng)驗公式作為計算強夯的有效加固深度，具體表現(xiàn)為選取與強夯機具密切相關(guān)的錘重（M）、落距（H）、錘底直徑（D）、單位面積的夯擊能（E）等作為變量，將土性的影響用修正系數(shù)α來代替，但是由于土性修正系數(shù)選取的隨意性，導致精度不高。常用的公式為修正梅納公式[2]計算強夯有效加固深度，公式如下。

h= （1）

式中：h為強夯有效加固深度；α為與土性有關(guān)的修正系數(shù)，在粘性土地基，當S<60%時取0.4，S為飽和度；M為錘的重量；H為落距。

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，計算得到的有效加固深度為8.94m。計算過程如下：

h=0.4=8.94m （2）

根據(jù)設計要求及計算結(jié)果，強夯宜采用6～8m進行分層；依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，當采用5000kN·m夯擊能時，粘性土中的有效加固深度為6m<8.0～8.5m<8.94m。

因此，采用5000kN·m夯擊能、6m分層，共8層的夯擊方案，完全滿足設計及地基質(zhì)量要求。

2.3 夯點平面設置

依據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范、設計要求[2]、布點原則確定按照5m×5m的正方形布置方式，夯點間距5.0m。巖體、邊坡、邊角進行強夯時應注意夯點的加密布置，遇規(guī)則型巖體、邊坡布點可緊貼邊線。由于各個強夯區(qū)地基分布不規(guī)則，導致點夯布點時夯區(qū)范圍內(nèi)周邊夯點不能充分銜接，導致地基處理出現(xiàn)漏夯。為了確保同一層上各分區(qū)銜接區(qū)域不出現(xiàn)漏點等質(zhì)量問題，同一層上各分區(qū)銜接處搭接長度不少于5m。

3 強夯質(zhì)量檢測

檢測結(jié)果驗證如下。

（1）單點點夯如下。

由于強夯區(qū)域面積大，因此對試夯區(qū)進行分區(qū)劃分，且每區(qū)的夯點布置多，導致數(shù)據(jù)處理繁雜。因此本次試驗驗證僅就具有代表性430高程不同點的第一遍、第二遍點夯施工后的一些數(shù)據(jù)進行整理、分析，以驗證最佳強夯次數(shù)。430高程兩個點的點夯夯沉量變化趨勢、點夯夯沉量隨著夯擊次數(shù)的增多而減小，夯擊13次后變化量趨于平穩(wěn)，單擊最大夯沉量83cm。按最后兩次的平均夯沉量不大于10cm的標準，上述2點的最佳點夯夯擊次數(shù)宜為13次。

（2）強夯加固效果。

本工程設計要求回填強夯地基變形模量E0≥12Mpa，對加固后的（430高程）回填強夯地基采用平板靜載荷的試驗方法進行檢測，通過堆載法提供加載反力，堆載荷重約90T。下面就具有代表性的2個試驗點獲得的數(shù)據(jù)繪制靜載荷P～S曲線見圖1。

由圖1可以看到，P～S曲線變化平緩，沒有出現(xiàn)明顯的拐點，因此地基靜載荷試驗是成功的，得出的數(shù)據(jù)是可靠的。依據(jù)P～S曲線圖，基于彈性理論的淺層平板載荷試驗變形模量的計算公式如下所示。

E0=I0I1K（1-μ2）d （3）

式中：E0為載荷試驗變形模量；

I0為承壓板位于半無限體表面時的影響系數(shù)（對于圓形板：I0=0.785（Π/4），對于方形板：I0=0.886）；

I1為承壓板在半無限體表面以下深度為z時的修正系數(shù)（zd時，I1=0.5+0.23 d/z）；

K為P～S曲線直線段斜率，對于緩變形曲線，一般對前面的4～5點進行擬合后取值即可；

μ為土的泊松比（其中：卵石、碎石取0.27，砂粉土取0.3，粉質(zhì)黏土取0.35，黏土取0.42）；

d為承壓板的直徑或邊長。

依據(jù)上述取值原則，代入相應數(shù)據(jù)，得出430高程強夯處理后地基中兩個試驗點的變形模量E0均大于12MPa，完全滿足設計要求。

4 結(jié)論

（1）工程在四川省內(nèi)首次使用5000kN·m單位夯擊能進行強夯施工，填補了2015年《四川省建設工程工程量清單計價定額》強夯施工5000kN·m子目，形成一套高回填土場地強夯處理的施工技術(shù)。（2）由于每層填筑厚度提高，極大提高了填筑速度，節(jié)約了施工時間，比采用壓路機碾壓填筑高填方節(jié)省工期約5個月。

參考文獻

[1] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社出版，2002.

[2] 葉觀寶，陳望春，徐超.強夯法地基處理有效加固深度的分析研究[J].上海地質(zhì)，2003（3）：40.

[3] 趙華新，凌敏.強夯法研究現(xiàn)狀分析[J].合肥工業(yè)大學學報：自然科學版，2009（10）：6.