雜填土強夯加固效果分析

劉旭

摘 要：結合大連某雜填土強夯地基處理工程，分析了強夯過程中孔隙水壓力、沉降及隆起量變化特點，并結合加固前后動力觸探試驗和載荷板試驗對強夯加固效果進行了對比分析。試驗結果表明：加固后雜填土地基的密實度及承載力得到了顯著的提高。

關鍵詞：雜填土；強夯；孔隙水壓力；動力觸探試驗

1 工程概況

本工程的地層自上而下：第四系全新統人工堆積素填土層（Q4ml）、海積土層（Q4m）、第四系沖積和洪積混合土層（Q4 al+pl），第四系上更新統粉質黏土（Q3al+pl）。各土層的厚度分別為：人工堆積素填土（Q4ml）層厚7.30～12.70m，平均厚度9.07m；淤泥（Q4m）層厚0.70～5.90m，平均厚度3.75m；粉質黏土（Q4 al+pl）層厚9.00～17.20m，平均厚度14.30m；粉質黏土（Q3al+pl）厚度2.20～12.50m，平均厚度7.53m。

2 加固方案

試驗場地為30×30m的正方形，強夯過程分3遍點夯，外加一遍滿夯，夯錘直徑為2.5m，強夯夯點施工布置圖見圖1。圖中S1～S2分別為第1～3遍夯點。第1遍采用4000kN·m能級強夯，夯點間距10.0m，按每點不少于12擊，且最后兩擊平均夯沉量不大于150mm控制。第2遍也采用4000kN·m能級強夯，夯點位于第1遍4個夯點中心，夯點間距10.0m，按每點不少于10擊，且最后兩擊平均夯沉量不大于100mm。第3遍采用4000kN·m能級強夯一遍，夯點位于第1、2遍相鄰兩個夯點中間，按每點不少于10擊，且最后兩擊平均夯沉量不大于100m。第4遍為滿夯施工，夯擊能量為1000kN·m，每點夯3擊，夯印搭接面積為1/3夯底面積.滿夯結束后整平場地，測量場地標高。

3 現場試驗方案

3.1 土體沉降測試

通過測試強夯過程中夯坑沉降量，研究強夯過程中土體的變形規律，進而驗證強夯的加固效果。測點布置如圖1所示，c1～c3分別代表3遍點夯沉降觀測點。同時為了配合夯坑沉降觀測，在坑邊設置相應的觀測點，以便觀測坑邊隆起現象。

3.2 土體孔隙水壓力測試

由于素填土厚度不均，且下部存在一定厚度的淤泥質土，通過埋設孔隙水壓力計觀測強夯過程中各土層孔隙水壓力增長及消散規律，分析強夯加固效果，進一步優化兩邊強夯間的時間間隔。其測點布置詳見圖1，其中K1、K2代表孔隙水壓力測點，根據夯擊能的傳遞深度，每組孔隙水壓力埋設5支測頭，分別埋設在1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m的位置。具體觀測時根據強夯施工進度，適時調整觀測頻率。

3.3 夯后地基加固效果檢測

為了驗證強夯試驗區的加固效果，需通過相應的測試手段對試驗區進行檢測，以便準確評定加固區地基承載力及土體均勻性。根據現場實際條件，本試驗區主要采用動力觸探及淺層平板載荷試驗進行檢測，并通過與加固前的檢測數據進行對比，分析評價加固效果。由于試驗區面積較小，動力觸探試驗點取3點，編號分別為D1～D3，淺層平板載荷試驗3點，編號為Z1～Z3，詳見圖1。

4 檢測結果與分析

4.1 土體沉降分析

圖2為單擊作用下夯坑沉降變形情況，從圖中可以看出，3遍點夯中前兩遍點夯相對較大，第3遍點夯單擊夯沉量最小，說明隨著夯擊遍數的增多，單擊夯沉量逐漸減小。通過曲線還可以看出，3遍點夯第1擊夯沉量均較大，逐漸減小，當達到第4、5擊時夯沉量逐漸趨于定值，之后經過8～14擊的調整收斂到每擊5cm以下。

圖3為每遍強夯夯坑累計沉降變形情況。從圖中可以發現第1～3遍強夯夯坑累計沉降量分別為197cm、163cm和115cm，這表明隨著夯擊遍數的增多，累計夯沉量呈遞減趨勢，此外隨著夯擊遍數的增大，達到收錘控制標準的累計擊數逐漸減小。

圖4～圖6為3遍強夯隆起量隨坑邊距離變化曲線。圖4為第1遍強夯坑邊隆起量變化情況，由圖可知，夯坑兩側隆起量稍有不同，右側整體上稍大于左側，隆起量最大值左側為18mm、右側為22mm，均出現在距離夯坑坑邊2.0m的位置，之后隨著距坑邊距離的增大，隆起量逐漸減小，在距離坑邊6.0m已無明顯隆起量。圖5、圖6也表現出類似的變化規律。

對比3遍強夯隆起量變化曲線可知，第1遍強夯隆起量最大值為22mm，第2遍強夯為31mm，第3遍強夯為38mm，但最大點位置均出現在距坑邊2.0m的位置。這說明隨著夯擊遍數增多，坑邊隆起量逐漸增大，但隆起量最大值的位置不變。

4.2 土體孔隙水壓力分析

通過對強夯過程中土體孔隙水壓力的監測可以直觀地獲得土體孔隙水壓力增長和消散情況，進而對強夯時間間隔起到優化作用。圖7為強夯過程中孔隙水壓力隨時間的變化情況，從圖中可以看出，在每遍點夯過程中不同深度處孔隙水壓力增加量不同，其中2.5m和7.5m處增加約20～30kPa，5.0m處增加40～50kPa，10.0m處增加10～15kPa。滿夯夯擊能較小，孔隙水壓力增加量較小約10kPa。從圖中還可以看出，由于素填土排水效果較好，孔隙水壓力基本在2～3天全部消散完畢。

4.3 土體均勻性分析

表1為強夯加固前后土體動力觸探對比情況。由該表可知，在加固前，土體整體上均勻性較好，但動力觸探擊數低，處于松散-稍密狀態。加固后，土體動力觸探擊數增加顯著，整體上達到中密-密實狀態。在1.6～6.0m范圍內土體達到密實狀態，且相對均勻性較好。而9.0m以下動力觸探擊數增加相對較小，此深度可作為本項目有效加固深度參考值。

4.4 土體承載力分析

表2為加固前試驗區地基承載力統計表，3個試驗點承載力分別為76kPa、89kPa和80kPa，加固區承載力特征值為81.7kPa。而加固后在對應3個試驗點旁作了相應的平板載荷試驗，其值分別為162kPa、185kPa和171kPa，加固區承載力特征值為172.7kPa，見表3，超過設計要求150kPa。

5 結語

通過對素填土強夯過程中，孔隙水壓力、夯坑沉降及坑邊隆起量進行觀測，并對強夯后地基的加固效果進行評價，可以發現強夯對素填土具有較好的加固效果，得到主要結論如下：

（1）在強夯過程中，主要以沉降變形為主，坑邊隆起量有限，且隆起量隨著距坑邊的距離呈現先增大后減小的規律。

（2）夯后，素填土孔隙水壓力消散較快，基本在2～3天內孔隙水壓力消散完畢，可實現強夯的連續作業。

（3）由動力觸探試驗可知，夯后動力觸探擊數較加固前增大顯著，尤其是1.5～6.0m深度范圍，土體達到密實狀態。

（4）由淺層平板載荷試驗可知，經強夯處理后，素填土地基承載力達到172.7kPa，超過設計要求值，加固效果顯著。

參考文獻

[1]周健，張思峰，賈敏才，等.強夯理論的研究現狀及最新技術進展[J].地下空間與工程學報，2006，2（3）：510-516.

[2]周華，李全勝，朱瑞成.強夯法加固雜填土地基的應用研究[J].西部探礦工程，2000，（3）：48-49.

（作者單位：天津港東疆建設開發有限公司）