強(qiáng)夯置換法處理軟土地基應(yīng)用實例

曹向東

摘 要：結(jié)合軟土工程地基處理實例，從室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗兩方面入手，分析了強(qiáng)夯置換加固處理淤泥和淤泥質(zhì)土類軟土?xí)r其物理力學(xué)性質(zhì)的變化。經(jīng)過一系列的計算、分析、對比得出了結(jié)論，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：軟土；夯置換；加固深度；復(fù)合地基

中圖分類號：U213.1+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.078

我國沿海地區(qū)分布著以淤泥和淤泥質(zhì)土為主的軟土。一般情況下，軟弱地基土的工程性質(zhì)比較差，承載力比較小，所以，在利用軟土地基時，應(yīng)采取加固處理的方式。軟土地基加固處理的方法有換（填）土法、預(yù)壓排水固結(jié)法、灌漿法、深層攪拌法和強(qiáng)夯等。實踐證明，強(qiáng)夯置換加固軟土地基是一種有效的方法，它不僅能改善軟土的結(jié)構(gòu)，減小沉降量，有效提高地基的承載力，還能達(dá)到設(shè)計要求，便于施工。

1 應(yīng)用實例

1.1 工程概況

大連港碼頭輔助建筑區(qū)擬建4棟綜合樓，高2層，框架結(jié)構(gòu)，無地下室，擬采用淺基礎(chǔ)。

1.2 場地地基土的組成

該場地的地下水位埋深為2.2～2.5 m。地基土主要由以下3部分組成：①層中粗砂。吹填形成，黃褐色、黃白色，稍濕、飽和，松散狀態(tài)，均粒，主要由長石、石英礦物組成，含多量黏性土，層厚3.1～4.4 m，承載力特征值fak=110 kPa。②層淤泥質(zhì)黏土。吹填形成，灰色，飽和，軟塑—流塑狀態(tài)，屬高壓縮性土，層厚1.5～2.1 m，承載力特征值fak=60 kPa。③層粉質(zhì)黏土。黃褐色，濕，可塑，屬中壓縮性土，承載力特征值fak=170 kPa。

1.3 強(qiáng)夯置換施工設(shè)計

強(qiáng)夯置換施工前，要在施工現(xiàn)場選則有代表性的場地作為試驗區(qū)進(jìn)行試夯，試驗區(qū)面積為400 m2（20 m×20 m）。

1.3.1 強(qiáng)夯置換試驗施工參數(shù)

強(qiáng)夯的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或地區(qū)經(jīng)驗來確定。在缺少試驗資料或經(jīng)驗時，可按照表1所列數(shù)據(jù)預(yù)估。

由表1可知，當(dāng)單擊夯擊能為3 000 kN·m時，即300 kN夯錘，落距為l0 m。如果采用等邊三角形布置夯點，那么，夯點間距為4.5 m，每夯點夯3遍，夯擊數(shù)為13～18擊，填料2次（填料以強(qiáng)—中風(fēng)化為主碎石），最后兩擊夯沉量平均值小于50 mm，夯坑周圍地面隆起量小于200 mm，夯坑深度不大于1.5 m，跳點夯擊2遍，2遍夯間隔時間為14 d，最后滿夯2遍。

1.3.2 試夯檢驗

試夯結(jié)束2周后，檢測試夯場地，并與夯前測試的數(shù)據(jù)作對比，以檢驗強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項強(qiáng)夯參數(shù)。由檢驗結(jié)果可知，置換深度達(dá)到淤泥質(zhì)黏土底部，中粗砂承載力特征值fak=310 kPa，淤泥質(zhì)黏土承載力特征值fak=100 kPa，復(fù)合地基承載力特征值fspk=330 kPa，有效加固深度大于6.5 m。

2 強(qiáng)夯處理地基的施工情況

2.1 強(qiáng)夯時使用的設(shè)備

強(qiáng)夯時所用的設(shè)備是履帶式起重機(jī)，夯錘質(zhì)量為300 kN，底面為圓形，底面積為2.8 m2，錘底面對稱設(shè)置4個上下貫通的排氣孔。滿夯使用的夯錘質(zhì)量為200 kN，底面為圓形，底面積為4.6 m2。

2.2 強(qiáng)夯置換施工

強(qiáng)夯置換施工的步驟是：①清理并平整施工場地。②標(biāo)出第一遍夯點的位置，并測量場地高程。③起重機(jī)就位，夯錘置于夯點位置。④測量夯前錘頂高程。⑤將夯錘起吊到10 m的高度，開啟脫鉤裝置，夯錘脫鉤自由下落，放下吊鉤，測量錘頂高程。⑥夯擊并逐擊記錄夯坑深度，當(dāng)夯坑過深、起錘困難時，停夯，向夯坑內(nèi)填料至與坑頂齊平，并記錄填料數(shù)量，重復(fù)工序，直至滿足設(shè)計的夯擊次數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)即完成一個夯點的夯擊。⑦按照跳點的原則換夯點繼續(xù)夯擊，完成全部夯點的第一遍夯擊。夯擊間隔時間為14 d，14 d后依次完成全部夯擊遍數(shù)。⑧低能量滿夯。將場地表層松土夯實，并測量夯后場地的高程。⑨強(qiáng)夯處理范圍大于建筑物基礎(chǔ)范圍3 m。

2.3 強(qiáng)夯施工過程中的監(jiān)測

在強(qiáng)夯施工過程中，在完成監(jiān)測工作時要注意以下幾點：①開夯前，檢查夯錘的質(zhì)量和落距，確保單擊夯擊達(dá)到3 000 kN·m；②每一遍夯擊前，要復(fù)核夯點放線，夯完后檢查夯坑的位置，如果發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯的情況，要及時糾正；③按照設(shè)計要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)、每擊的夯沉量、最后兩擊的平均夯沉量和總夯沉量；④在施工過程中，要詳細(xì)記錄施工參數(shù)和施工情況。

2.4 強(qiáng)夯置換施工效果檢驗

施工完畢28 d后要進(jìn)行夯后檢驗。檢驗時采用重型動力觸探和室內(nèi)土工試驗手段，主要針對的是中粗砂層和淤泥質(zhì)黏土層。

2.4.1 中粗砂層效果檢驗

對于中粗砂層，主要采用重型動力觸探進(jìn)行夯前夯后檢測。夯前、夯后N63.5變化對比曲線如圖1所示。

由圖1可知，夯前N63.5的平均值為2.8，夯后N63.5的平均值為12.1，該層土體由松散狀態(tài)變?yōu)槊軐崰顟B(tài)。夯后，中粗砂層承載力特征值fak=310 kPa。

2.4.2 淤泥質(zhì)黏土層效果檢驗

夯前、夯后淤泥質(zhì)黏土物理力學(xué)性質(zhì)的對比情況如表2所示。

由表2數(shù)據(jù)可知，夯前，軟塑—流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)黏土經(jīng)過強(qiáng)夯置換加固后，含水量降低，孔隙比減小，液性指數(shù)下降。這些物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的變化表明，加固后，明顯改善了工程性質(zhì)。夯后，淤泥質(zhì)黏土承載力特征值fak=100 kPa。

2.4.3 樁體質(zhì)量效果檢驗

經(jīng)過鉆探取樣，結(jié)果顯示，樁體在2.5～3.0 m深度內(nèi)由碎石組成，2.5～3.0 m深度以下由中粗砂組成，置換深度達(dá)到淤泥質(zhì)黏土層底部，樁體長度為5.6～6.0 m，樁體承載力特征值fak=350 kPa。

2.4.4 復(fù)合地基承載力計算

強(qiáng)夯置換后，地基土為復(fù)合地基，復(fù)合地基承載力特征值fspk可由下式確定：

3 結(jié)束語

作為一種軟基處理方法，強(qiáng)夯置換法得到了工程界的高度重視，但是，影響強(qiáng)夯置換法加固軟土地基施工質(zhì)量的因素有很多。在工程地基處理前，應(yīng)針對相關(guān)問題進(jìn)行充分的研究。在選擇地基處理方案時，應(yīng)判斷其是否適合使用強(qiáng)夯置換法處理。實踐證明，選用該方法時，不僅要設(shè)計合理，還要選擇合適的施工參數(shù)。

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〔編輯：白潔〕