吹填砂地基強夯處理效果檢測和安全性評定

劉紅朝

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

強夯處理法又被稱為動力固結法或是動力壓密法，其是基于重錘夯實而發展起來的處理地基的方法［1］。利用此方法通常來說是通過8 t～30 t的重錘以及與地面產生距離為8 m～20 m的落差，而對地基產生一股巨大的沖擊力［2］。利用此方法所產生的沖擊波以及動應力不但可以將地基土的強度大大提高，而且可將地基土的壓縮性降低，從而將砂土的抗液化功能改善，并且將具濕陷性的黃土的濕陷性消除。另外，強夯處理法所產生的巨大沖擊力還可以將地基土的均勻度提高，使得施工后出現差異沉降的機會更少。

1 工程概況

本文主要以某大型水力吹填造地工程為例，在所劃分的區域內對吹填砂地基進行強夯處理，并對其效果進行檢測，同時對其安全性進行評定，以對施工過程進行有效地指導，保證施工的安全性及可靠性。

本文所舉實例其擬建場地處于某海灣的海堤范圍，其地下水深度大約為3.1 m。對其進行勘察并分析后發現，擬建場地內的巖土層分布情況如下:上層為素填土，接下來為淤泥，也可稱之為混砂，接下來是砂混淤泥，接著為粉質粘土，往下勘察則為中粗砂、圓礫，下層還存在礫砂以及殘積砂質粘性土等。吹填厚度擬為5 m～6 m，淺層的吹填礫砂要稍微密實一些。受吹填礫砂層的影響，再加上下伏淤泥層的力學性質滿足不了工程所需，因此在施工之前選了一塊比較典型的區域試驗，其長寬各50 m。

實驗主要包括對強夯處理效果的檢測以及振動監測。進行強夯效果試驗的夯錘重量為15.2 t，其直徑為2.1 m，錘高為0.9 m，與地面距離為20 m。經計算，其夯擊能量達到304 t·m，夯點之間的距離為8 m，且每個夯點的夯擊數為8。通過試驗對最佳夯擊能、夯擊的間隔時間以及其振動而產生的影響范圍等進行了解，以獲得最好的強夯參數。另外，還要進行現場檢測，以對強夯處理后加固深度及加固效果進行評價。此試驗還結合了平板載荷、動力觸探、標準貫入及室內試驗等，以便對強夯過程中對周圍環境的影響進行分析，確定夯點與海堤之間的安全距離。

2 強夯處理效果檢測結果

進行強夯處理后，土體的承載力有了明顯地提高，其承載力為原來的2倍。具體強夯處理前后的土體靜載試驗數據見表1。

表1 強夯處理前后的土體靜載試驗數據

在進行強夯處理前后，土體的重型動力觸探擊數以及土體的密實狀態也發生了很大改變。吹填砂地基在進行強夯處理前大多數呈現稍微密實或是松散的狀態，在0～8之間的動探擊數都要比6擊小，但在進行強夯處理之后，地基表層0.5 m以下到表層8 m以下的土體其密實有了明顯的提高，平均都提高了1個～2個等級，而處于地基表層0.5 m的土體因面波的影響而受到較大的擾動，在強夯處理進行之后土體呈現松散狀態?？梢?，進行強夯處理后能對土體產生較好的加固效果。同時也讓我們了解到304 t·m等級的夯擊能能對8 m深的土體產生良好的加固效果。

在進行強夯處理前后還對土體進行了標準貫入試驗，其試驗結果可從圖1中看出。

由圖1中可看出，標貫試驗所反映出來的規律性與動力觸探的結果相同，其進行加固的有效嘗試為8 m。

3 強夯處理的安全性評定

用于監測振動的系統主要有自記儀系統以及海量數據數字記錄系統。本試驗采用的是海量數據數字記錄系統。振動監測系統主要是利用振動觀測所得到的物理量來作為質點振動時的速度。進行現場監測時所用到的系統主要包括速度傳感器、信號采集系統、記錄設備以及進行數據分析的系統。本試驗中的傳感器用的是891-Ⅱ型的速度傳感器，記錄儀為WS-USB數據采集儀，用來顯示波形并進行處理分析的為VIB’SYS便攜型計算機。

進行振動監測共選取了6個監測點，且監測點分布于夯擊區域中心連線的堆填砂表面。其具體分布情況見圖2。

夯源周圍質點的振動速度會因夯擊次數的增加而不斷加快，因此，對振動監測數據進行分析時通常取最后一擊時所采集的數據。其具體數據見表2。

表2 最后一擊時夯源周圍質點的振動速度及振動頻率

對表2中的數據進行分析之后發現，在受到3000 kJ級別的夯擊能之后，土體水平方向的速度以V=893.08R-1.7414的規律遞減，其相關系數為R=0.956;土體垂直方向的速度則是以V=3028.5R-2.0691的規律遞減，其相關系數為R=0.959。振動速度隨距離衰減規律可見圖3，圖4。

在對振動觀測進行多次分析之后，我們發現位于存在病害的土壩或是堆石壩的質點其安全振動速度保持在1 cm/s以內。若建筑中存在砂層，而土壩的壩基也不會出現液化現象，那么其安全振速應該保持在3cm/s以內。通過現場測試分析可知，若是松散的砂土，其因強夯處理而引起的振動可以a＜0.1g作為其控制標準，這種情況下振動頻率保持在10 Hz左右，其安全振速為1.56 cm/s。分析施工時所產生的振動對周圍環境的影響，可發現進行強夯處理時其振動速度保持在1 cm/s最安全。依照《爆破安全規程》《建構筑物抗震設計規范》以及有關的文獻和實踐經驗可將此次實例中的安全振速控制在1 cm/s～2 cm/s之間，為使海堤的安全得到保障，建議此次實例中的質點振動速度保持在1 cm/s最為合適。

由圖3，圖4可以看出，強夯處理所產生的振動速度其最大的影響范圍在30 m以內，30 m以外其振動速度迅速減少;振動所產生的影響在1 s以內就會消失;其振動頻率保持在5 Hz～14 Hz的范圍內。針對這種情況，再加上海堤的振動速度安全控制標準，可將此次施工的距離定為30 m。

4 結語

對于吹填砂地基進行強夯處理之后，對其效果進行檢測最主要是利用平板載荷、動力及標準貫入等方式進行現場檢測，同時將室內試驗結合起來，可對強夯處理后的效果進行有效地檢測［3］。使用此方式進行效果檢測后，各試驗結果之間呈現極好的相關性及強大的可靠性，且其可對施工過程進行科學合理而有效地指導。通過監測施工過程中的振動情況，可了解到因振動而產生影響的范圍，從而可將安全距離確定下來，這樣就不會對施工現場造成威脅，保護海堤。與此同時，在實際的施工當中發生任何安全事故的事實向我們證明了安全距離的設置是科學合理的，其確實可對現場起到保護作用，有利于施工的安全穩定進行。

［1］ 肖凱成.吹填砂地基強夯處理效果檢測和安全性評定［J］.常州工程職業技術學院學報，2009(1):61-63.

［2］ 王 勇，王艷麗，胡明鑒.吹填砂地基強夯加固現場試驗研究與應用［J］.施工技術，2009(11):36-38.

［3］ 徐 輝，隨峰堂.砂土地基中打樁對建筑物的影響分析［J］.皖西學院學報，2009(5):42-43.