強夯半置換處理泥炭質粘土地基

張慧萍

1 項目簡介

1.1 地形與地質

某制造基地建設項目場區位于滇東高原向黔中高原丘陵斜坡過渡地段，地勢東高西低，為剝蝕、侵蝕、溶蝕中低山及丘陵地貌，沿線海拔最高為1860.00 m，最低海拔為1822.00 m。該場地基巖上覆地層為素填土、耕植土、紅粘土、粘土及泥炭質粘土層;基巖為早石炭系下統大塘組頁巖、石灰巖。各層地層和巖土體性質如下:

①耕植土(Qpd):褐黑色，含植物根莖，結構松散，層厚0.5 m～0.6 m。

②素填土(Qml):雜色，由粘土及碎塊石等組成，碎塊石成分:頁巖及少量灰巖，結構松散，層厚1.2 m～3.9 m。

③紅粘土(Qel):褐黃色，殘積成因，屬原生紅粘土，可塑狀，土質均勻，切面光滑，局部偶夾小碎石，致密狀結構，為高壓縮性土，層厚變化較大，層厚為4.6 m～9.9 m。

④泥炭質粘土(Qh):黑色，沼澤成因，流塑狀，局部偶夾小碎石，為高壓縮性土，低透水性，強度低、觸變性和流變性，層厚變化較大，層厚為4.6 m～11.4 m。

⑤粘土(Qdl):黃色，坡積成因，硬塑狀，含23%～35%碎塊石，成分:強風化灰巖及頁巖，層厚變化較大，層厚為3.3 m～11.3 m。

⑥頁巖(C1d):為石炭系大塘組頁巖，泥質膠結，較完整，屬軟巖，遇水易膨脹軟化，基本均勻分布于場地內，層厚5.0 m～8.0 m。

⑦石灰巖(C1d):為石炭系大塘組石灰巖，巖體較完整，屬較硬巖，水溶蝕作用強烈，局部見溶蝕孔洞。

1.2 不良地質條件評價

1)場地地勢高低起伏，溝壑縱橫，地形地貌復雜，進行項目場平時，挖方段會形成局部滑坡和垮塌，高填方段會形成地基土的固結沉降不均勻等不良地質現象。

2)場地內土層種類多，其中以紅粘土層及泥炭質粘土層為主，均屬高壓縮性土，強度低，穩定性差。

3)巖層:石灰巖溶洞(裂隙)發育，基巖面起伏大，場地巖體破碎，局部破碎層較厚，不穩定;頁巖:屬軟巖，暴露易風化崩解。

1.3 巖土參數

地層巖土體參數表見表1。

2 地基處理設計要求

1)要求處理后的地基承載力特征值不小于200 kPa;2)壓縮模量不小于10 MPa;3)地基處理后在地坪標高下應形成不小于10 m厚度的硬殼層;4)應消除自重固結。

3 強夯設計原則

1)滿足安全合理、技術可行、經濟適用的要求。2)施工簡便，質量便于控制。3)依據場平標高，進行平面分區設計;并綜合考慮回填土、原地面以下耕植土、素填土、紅粘土及泥炭質粘土厚度，進行分區能級設計。4)通過強夯處理原地面以下耕植土、素填土、紅粘土及泥炭質粘土，提高地基承載力，并通過強夯加固回填層。

表1 地層巖土體參數表

4 強夯施工參數的確定方法

4.1 本場地需處理的土層

本場地主要為由回填土構成的填方場地，回填厚度在2 m～16 m之間。由于場地在回填中未進行清表，故在回填土下尚存在以下軟弱土層:

①耕植土:厚度在0.5 m～0.6 m之間;②素填土:厚度在1.2 m～3.9 m之間;③紅粘土:厚度在4.6 m～6.9 m 之間;④泥炭質粘土:厚度在4.6 m～11.4 m 之間。

其中耕植土、素填土、泥炭質粘土均屬軟土，承載力很低，③紅粘土，雖然承載力在200 kPa以上，但壓縮模量為5.8 MPa，也屬高壓縮性土，需要進行強夯處理。

本場地地坪分為兩個臺階，第一個臺階處理后的地坪標高絕對高程為1843.00 m。第二個臺階處理后的場坪標高絕對高程為1832.00 m。

4.2 強夯能級的確定原則

1)當回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度大于8 m時，強夯能級采用8000 kN·m，使地基形成不小于10 m的硬殼層。

2)當回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在6 m～8 m時(6 m～8 m以下為⑤粘土或⑥頁巖)，強夯能級采用6000 kN·m。

3)當回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在4 m～6 m時，強夯能級采用4000 kN·m(4 m～6 m以下為⑤粘土或⑥頁巖)。

4)當回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在4 m之內時(4 m以下為⑤粘土或⑥頁巖)，強夯能級采用3000 kN·m。

注:以上土層中的①，②，③，④并不一定全部存在，或可缺失。

5 強夯類型的確定方法

5.1 強夯半置換適用的條件

當處理深度內上部2/3厚度內存在④泥炭質粘土時，應采用強夯半置換法施工。

5.2 直接強夯法適用的條件

當處理深度內不含泥炭質粘土或泥炭質粘土位于處理深度下部1/2～1/3厚度之內時，不采用強夯半置換法而采用直接強夯法。注:低能級時取1/2厚度，高能級時取1/3厚度。

6 強夯施工參數

以8000 kN·m和4000 kN·m為例說明。直接強夯和強夯半置換施工技術參數見表2，表3。

表2 直接強夯施工技術參數

表3 強夯半置換施工技術參數

7 強夯半置換施工方法

7.1 主夯施工

隔行分兩遍完成。1)夯位放樣，用白灰灑出夯位輪廓線。2)架設水準儀，水準儀設在夯坑邊50 m之外。3)測量夯擊點地面高程。4)夯機就位，穩車后調整臂桿角度至65°。5)測量錘頂高程并記錄。6)提升脫鉤器，標定落距并鎖定脫鉤器鋼絲繩長度。7)提升夯錘，脫鉤器打開夯錘自由落下。8)測量錘頂高程。9)進行強夯夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當拔錘困難時，停止夯擊，移機進行下一點的夯擊。10)當一遍點夯完成后，用回填料將夯坑回填，推土機整平。11)依照一遍的方法和標準，完成二遍夯點的夯擊。12)夯坑回填，推土機整平，準備復夯施工。13)當場地有泥炭質粘土擠出時，用推土機、裝載機及時將擠出的泥質土清走，集中堆放在指定位置。

7.2 復夯施工

隔行分兩遍完成。1)按照點夯施工方法進行強夯夯擊并逐擊記錄夯坑深度，直至滿足質量控制標準:a.夯坑的總夯沉量與一、二遍的夯坑累計夯沉量應不小于半置換處理④泥炭質粘土厚度的1.5倍;b.最后兩擊夯沉量平均值滿足設計要求。2)移機進行下一點夯擊，直至完成本遍全部夯點。3)用場地土方回填料將夯坑回填，推土機整平后，按上述步驟完成下遍復夯點的施工。4)用場地土方回填料將夯坑回填，推土機整平后，準備滿夯施工。

7.3 滿夯施工

1)放出滿夯基準線。2)夯機就位，鎖定落距。3)錘印搭接1/4，每點夯擊次數3擊(或5擊)。4)逐排夯完，整平場地，標高測量。

8 強夯質量控制

1)強夯前對施工機具進行檢查，并檢查夯錘重量、落距控制手段，確保單擊夯擊能符合設計要求;在每一遍夯擊前對夯點放線進行復核，夯完后檢查夯坑位置，發現偏差或漏夯應及時糾正;施工中檢查落距、夯擊遍數、夯點位置、夯擊范圍，并對各項參數進行詳細記錄。

2)強夯施工中嚴格執行夯沉量和夯擊數雙控，當夯沉量不滿足要求時，應繼續夯擊直至夯沉量符合要求。

9 強夯質量檢驗

1)強夯處理后地基質量檢測由具有相關資質的第三方單位在施工結束后14 d進行。出具強夯處理的質量(承載力、壓縮模量、固結沿深度變化情況等)綜合評價及結論。2)強夯處理后的地基承載力檢驗，采用現場載荷試驗確定。壓縮模量通過土的原位測試或室內土工實驗確定。

10 結語

強夯法施工設備和工藝簡單，加固效果好，質量可靠，進度快，造價低，具有明顯的經濟效益。

強夯半置換法處理泥炭質粘土，能有效地改善地基的各項物理力學性能，滿足地基承載力要求，經濟可靠。

[1]GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S].

[2]CECS 279∶2010，強夯地基處理技術規程[S].

[3]GB 50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[4]何耘天.強夯法在某別墅區地基處理工程中的應用[J].山西建筑，2011，37(4):56-57.