強夯法在卵石地基填方區(qū)地基處理中的應(yīng)用

張錦松，吳強，周明權(quán)，儲濤

（中機第一設(shè)計研究院有限公司，合肥230601）

1 引言

強夯法是利用夯錘提到高處自由下落產(chǎn)生的沖擊和振動能量夯實地基，提高地基承載力并降低其壓縮性，現(xiàn)場操作簡單，經(jīng)濟實用，加固效果顯著[1]。本文結(jié)合工程實例簡述設(shè)計及施工要點，供同類工程參考。

2 工程概況

本工程位于烏魯木齊市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)，擬建場地東側(cè)為兩河路，西側(cè)為七號路，南北兩側(cè)為規(guī)劃道路。總占地面積1.53×105m2，總建筑面積9.4×104m2。主要建筑物聯(lián)合廠房、配件庫、調(diào)試車間為單層鋼結(jié)構(gòu)，其他配套輔助用房為混凝土框架結(jié)構(gòu)。

3 地質(zhì)條件

擬建場地地貌單元屬低山剝蝕殘丘區(qū)，地形起伏較大，呈南高北低、西高東低之勢，地勢較為開闊。場地地面高程在1 083.82~1 114.00 m，最大高差為30.18 m，總體地勢由南向北傾斜，自然坡率5.18%。

場地地層主要由填土、細砂及卵石構(gòu)成。巖性具體描述如下：

1）①層素填土：青灰色、灰褐色，主要以戈壁土和砂廠篩選砂石料為主，密實性不均勻，工程性質(zhì)較差，揭露厚度0.4~15.0 m。

2）②層細砂：土黃色、黃褐色，松散～中密，干燥～稍濕。顆粒磨圓度一般，分選性較差，層理不明顯，含有少量粉土及礫石。主要分布地表表層及沖溝內(nèi)，局部地段缺失，埋置深度0~11.3 m，揭露厚度0.2~7.3 m。土層力學特性如下：承載力特征值fak=160 kPa，重度γ=19 kN/m3，彈性模量E0=28 MPa，黏聚力c=4 kPa，內(nèi)摩擦角φ=36°。

3）③層卵石：青灰色、灰褐色，中密～密實，干燥～稍濕。骨架顆粒多呈亞圓狀，大部分接觸～連續(xù)接觸，成分主要以硬質(zhì)巖石為主，層理不明顯，一般可見礫徑3~5 cm，可見最大粒徑30.0 cm。在擬建場地均有分布，埋置深度0.2~15 m，最大揭露厚度32.7 m。土層力學特性如下：fak=300 kPa，γ=22 kN/m3，E0=30 MPa，c=3 kPa，φ=40°。

最大勘探深度30 m范圍內(nèi)未見地下水，不考慮地下水對建筑物基礎(chǔ)的影響。

4 基礎(chǔ)方案

結(jié)合地形特點和周邊道路的標高，考慮到生產(chǎn)運輸及場地排水因素以及土方挖填平衡確定廠區(qū)內(nèi)建筑物正負零標高1 098.90 m，建筑室內(nèi)外高差0.15 m。

建筑物基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底標高-1.500 m。設(shè)計采用的基礎(chǔ)持力層為③層卵石或強夯處理后地基，地基承載力特征值fak=300 kPa。

5 地基處理

5.1 處理原則

挖方區(qū)：直接開挖至基底標高，基坑開挖過程中宜按GB 50330—2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定按1∶0.30～1∶1.00進行放臺放坡開挖，若不能按該規(guī)范要求進行放坡開挖，對基坑及邊幫采取格構(gòu)式錨桿擋墻或重力式擋墻等支擋措施，并做好基坑、邊幫變形監(jiān)測[2]。

填方區(qū)：強夯法。強夯后地基承載力特征值fak≥300 kPa，夯后有效加固深度內(nèi)土的壓縮模量Es≥25 MPa。回填區(qū)域當處理深度大于6 m時，必須分層回填、分層強夯、分層檢測。強夯處理范圍為用地紅線邊線與挖填方零線所包含的區(qū)域，采取整片處理方式，地基處理至設(shè)計標高-0.5 m。

5.2 試夯

強夯施工前，在場地內(nèi)選取了3個有代表性的試驗區(qū)，采用單擊夯擊能為4 000 kN·m、6 000 kN·m和8 000 kN·m進行強夯施工，夯錘重量為320 kN、420 kN，夯錘提升高度為12.5 m、14.3 m、19 m，夯錘直徑2.4 m，采用兩夯一平，即2遍點夯，1遍平夯，夯點按梅花形布置，4 000 kN·m試夯點間距為8.0 m×5.0 m，6 000 kN·m試夯點間距為7.0 m×7.0 m，8 000 kN·m試夯點間距為8.0 m×8.0 m。試驗區(qū)面積分別為20 m×20 m、23 m×23 m、26 m×26 m。點夯施工完成并推平夯坑后，以低能量2 000 kN·m滿夯1遍，錘印搭接1/4。試夯檢測結(jié)果見表1。

表1 試夯檢測結(jié)果匯總表

5.3 實施方案

強夯方案：據(jù)試夯數(shù)據(jù)及結(jié)果分析確定：處理深度≤3.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能3 000 kN·m，夯點呈矩形布置，夯點間距為4.0 m×5.0 m；處理深度3.0~5.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能4 000 kN·m，夯點呈矩形布置，夯點間距為4.0 m×5.0 m；處理深度＞5.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能6 000 kN·m，夯點呈梅花形布置，夯點間距為7.0 m，若處理深度下存在粉砂，采用2遍夯，強夯點夯擊能為8 000 kN·m，夯點呈梅花形布置，夯點間距為8.0 m。滿夯夯擊能為2 000 kN·m，；滿夯每點2擊，滿夯夯擊錘印搭接不小于夯錘直徑。

本工程最大的填土厚度約13 m，根據(jù)填土厚度將本工程分為一次強夯區(qū)、二次強夯區(qū)、三次強夯區(qū)。強夯地基處理剖面圖、大樣圖、退臺搭接大樣圖如圖1~圖3所示。

圖1 強夯地基處理剖面圖

圖3 強夯退臺搭接大樣圖

施工工藝：場地整平→測量放線→第一遍夯點施工→場地夯坑回填平整→測量放線→第二遍夯點施工→場地夯坑回填平整→第三遍滿夯施工→場地整平→測量高程→竣工驗收。

場地強夯區(qū)域起夯面：回填至設(shè)計標高，最大回填厚度≤6.0 m，回填料采用現(xiàn)場原土回填。場地回填邊坡應(yīng)滿足規(guī)范及強夯、回填施工的要求，須保證坑壁的穩(wěn)定。場地回填邊坡坡率按不大于1∶1.5放坡回填。

每遍夯點的夯擊擊數(shù)應(yīng)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，且應(yīng)同時滿足下列條件：夯坑周圍不應(yīng)發(fā)生過大隆起；不因夯坑過深而起錘困難。采用兩夯一平。即點夯2遍，平夯1遍。最后2擊平均夯沉量應(yīng)滿足表2的要求。采用連續(xù)夯擊，不考慮間歇時間。

表2 最后2擊平均夯沉量

圖2 強夯剖面大樣圖

5.4 強夯檢測

強夯施工完成且夯至設(shè)計高程后，根據(jù)GB 50202—2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》有關(guān)規(guī)定進行檢測。檢測方法采用靜力載荷、動力觸探試強夯地基均勻性檢驗，檢驗點數(shù)量按每400 m2不少于1個檢測點。地基承載力檢驗的數(shù)量為每個單體工程地基載荷試驗檢驗3點[3]。

經(jīng)檢驗檢測該地塊強夯地基處理后強夯有效處理深度、地基承載力特征值、地基土變形模量均滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

在卵石地基填方區(qū)，填料為戈壁料的強夯法是一種有效高能的地基處理方案，但當夯擊能超過6 000 kN·m時，夯擊能的增加對于有效加固深度的提高并沒有顯著的效果，故在實施過程中應(yīng)根據(jù)有效處理深度選擇高效合理的夯擊能，并根據(jù)需處理回填土總深度分層強夯，嚴格控制一次回填深度及填料級配，分層分片強夯時要考慮強夯退臺搭接。另在基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)設(shè)置褥墊層來減少建筑物基礎(chǔ)同時在強夯區(qū)、非強夯區(qū)產(chǎn)生不均勻沉降。