王延波 程祖鋒 宋 霞

(1、河北工程大學(xué) 資源學(xué)院，河北 邯鄲 056038 2、北京鐵路局邯鄲站 房建車間，河北 邯鄲 056001)

引言

強(qiáng)夯法由法國Menard（梅納）技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)，1978年被首次引進(jìn)我國。最初用于加固砂土和碎石土地基，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前強(qiáng)夯法可處理碎石土，砂土，低飽和度的粉土與粘性土，濕陷性黃土，雜填土和素填土等地基。強(qiáng)夯法具有加固效果顯著、適用土類廣、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工費(fèi)用低、工期短、施工方便、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，在我國已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但對(duì)于淤泥和淤泥質(zhì)土地基,其適用性尚有爭(zhēng)議。該文結(jié)合沿海某大學(xué)的淤泥質(zhì)土軟路基進(jìn)行處理分析強(qiáng)夯石渣樁的效果和加固機(jī)理。

1 強(qiáng)夯石渣樁加固機(jī)理

因?yàn)闈B透性差、粘粒含量多、含水量高,所以飽和軟土如果直接強(qiáng)夯,效果不理想，更有甚會(huì)導(dǎo)致夯后地基承載力降低,這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因在于強(qiáng)夯過程中和強(qiáng)夯以后，超孔隙水壓力在飽和軟土中不能及時(shí)的消散、排出，所施加夯擊能全部或大部分被超孔隙水壓所吸收，根本不能改變土體結(jié)構(gòu)，甚至?xí)霈F(xiàn)“橡皮土”。但在強(qiáng)夯施工中將石渣擠入飽和軟土中形成擠密石渣樁，在飽和軟土中形成豎向排水通道，隨著時(shí)間推移，土體中的自由水將隨著超孔隙水壓力降低從土的顆粒間隙或人工排水通道中排除，軟土將產(chǎn)生排水固結(jié)。同時(shí)石渣樁體，在地基擠密和強(qiáng)夯夯擊雙重作用下，樁體產(chǎn)生橫向變形，迫使周圍土體發(fā)生“擠土效應(yīng)”，使土的相對(duì)密度Dr增加，增強(qiáng)地基土的抗液化能力。因此軟土地基經(jīng)強(qiáng)夯石渣樁處理后，地基土性能將大大改善，承載力、密實(shí)度、抗液化能力將大大提高，而且強(qiáng)夯后的硬殼層構(gòu)成一個(gè)承臺(tái)置于較密的石渣樁上，也增加了地基的整體強(qiáng)度和均勻性。

2 強(qiáng)夯石渣樁的設(shè)計(jì)與施工

珠海市某大學(xué)校內(nèi)主干道場(chǎng)地原地貌屬丘陵濱海平原亞區(qū)，地勢(shì)平坦。場(chǎng)地內(nèi)巖土層自上而下分劃為人工填土（6m），第四系全新世海陸交互沉積土層(淤泥為9m)，風(fēng)化殘積土層及燕山基巖四大類。本區(qū)軟土具有含水量高，天然空隙比大，壓縮性高，淤泥天然強(qiáng)度低。采用堆載預(yù)壓法工期較長(zhǎng)。因工程工期緊張，故采用高能量異形錘石渣樁處理，在成本和工期兩方面均得到優(yōu)化。

2.1 石渣樁參數(shù)的確定與樁孔布置

圖1

試驗(yàn)區(qū)面積為20m×20m，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，石渣樁采用正方形布置，夯點(diǎn)間距8m，夯點(diǎn)間插夯，樁體密實(shí)部分的直徑不小于2.5米，樁長(zhǎng)10-15m。使處理后的地基承載力不小于120kPa。

試夯區(qū)夯點(diǎn)布置圖如圖1所示

2.2 施工設(shè)備及工藝

圖2

圖3

2.2.1 施工設(shè)備:強(qiáng)夯機(jī)，選用50t錘底直徑1.4-1.6m異形錘，裝載機(jī)裝料。

2.2.2 施工流程:①場(chǎng)地平整，并準(zhǔn)備石渣填料②埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器③第一遍夯點(diǎn)位置放樣④強(qiáng)夯設(shè)備就位，夯錘中心與夯點(diǎn)重疊⑤夯錘開始夯擊直至完成設(shè)計(jì)要求的石渣樁⑥第二遍夯點(diǎn)位置放樣⑦強(qiáng)夯設(shè)備就位，夯錘中心與夯點(diǎn)重疊⑧夯錘開始夯擊直至完成設(shè)計(jì)要求的石渣樁⑨推平經(jīng)行滿夯。

2.2.3 施工控制:施工時(shí)，分兩次成樁，即先用50t錘，6000K.m夯擊能夯6-7擊，形成6m左右的石渣樁，后采用50t錘，10000K.m夯擊能形成10-15m石渣樁。分三遍夯，第一遍夯點(diǎn)采用正方形的四個(gè)角點(diǎn)，第二遍夯點(diǎn)在4個(gè)角點(diǎn)間插夯，兩遍收錘標(biāo)準(zhǔn)均是最后兩擊平均夯沉量不大于200mm，且擊數(shù)不少于15擊。第三遍為滿夯，1/3搭接，單點(diǎn)夯擊3擊。

3 效果檢測(cè)

強(qiáng)夯置換施工后，分別采用靜載試驗(yàn)、重Ⅱ型動(dòng)力觸探、瑞利波對(duì)復(fù)合地基加固效果進(jìn)行了試驗(yàn)檢測(cè)。

3.1 靜載荷試驗(yàn)

在強(qiáng)夯施工完畢的場(chǎng)地上，按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的要求，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)靜荷載試驗(yàn)。單樁靜載荷試驗(yàn)歷時(shí)16小時(shí)24分鐘，沉降量14.82mm，殘余沉降量5.00mm，取s/b=0.01所對(duì)應(yīng)的荷載，得出單樁承載力基本值為201Pa;樁間土靜載荷試驗(yàn)歷時(shí)48小時(shí)35分鐘，沉降量72.12mm，取s/b=0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，得出單樁承載力基本值為120kPa，復(fù)合地基承載力為126.2kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)加載方式為慢速維持加荷法，總加載重量為設(shè)計(jì)要求的兩倍，加荷等級(jí)分為7級(jí)。每加一級(jí)荷載，單樁靜荷載試驗(yàn)在加荷前后各記錄沉降一次。當(dāng)一小時(shí)內(nèi)沉降增量小于0.10mm時(shí)，即可加下一級(jí)荷載。樁間土靜荷載試驗(yàn)每級(jí)加載后，按間隔10分、10分、10分、15分、15分，以后為每隔半小時(shí)讀一次沉降，當(dāng)連續(xù)兩小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)的沉降量小于0.10mm時(shí)，則認(rèn)為已趨穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。經(jīng)檢測(cè)，復(fù)合地基承載力特征值大于120kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。下圖為現(xiàn)場(chǎng)某處靜荷載試驗(yàn)p-s曲線。

3.2 重Ⅱ型動(dòng)力觸探

利用重Ⅱ型動(dòng)力觸探對(duì)樁體的密實(shí)度及樁長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，被檢測(cè)的樁體中，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)，處理前3-6擊，處理后10-27擊，平均擊數(shù)為18擊，樁體碎石充填較好，且垂直連續(xù)，檢測(cè)結(jié)果表明樁長(zhǎng)達(dá)到14m。

3.3 瑞利波法

利用瑞利波法測(cè)出樁間土和樁體兩種瑞利波速，由不同介質(zhì)特性判定樁長(zhǎng)。結(jié)果表明樁長(zhǎng)為10.5-15.7m，滿足設(shè)計(jì)要求。下圖為現(xiàn)場(chǎng)某處瑞利波速度等值圖。

4 高能量異形錘強(qiáng)夯石渣樁加固評(píng)價(jià)：

綜合面波測(cè)試、重Ⅱ型動(dòng)力觸探和靜載荷試驗(yàn)的結(jié)果，強(qiáng)夯地基土承載力、壓縮模量和有效加固深度均能滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

5.1 強(qiáng)夯法處理軟土地基具有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和特殊性，施工前期應(yīng)認(rèn)真慎重對(duì)待試夯。

5.2 強(qiáng)夯設(shè)計(jì)時(shí)，夯點(diǎn)布置應(yīng)盡量均勻、對(duì)稱，并且不能過密，避免土體側(cè)擠破壞和過分隆起。

綜上所述：高能量異形錘強(qiáng)夯石渣樁施工設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝方便，施工速度快，加固效果好，經(jīng)濟(jì)效益可觀。該方法值得推廣并具有較大的應(yīng)用價(jià)值及前景，尤其在沿海地區(qū)大力推廣。但需在理論上加深研究，使其進(jìn)一步完善。

[1]水偉厚，王鐵宏，王亞凌.碎石回填地基上10000kN.m高能級(jí)強(qiáng)夯標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28(10):

[2]鄭穎人，李學(xué)志，馮遺興，等.軟粘土地基的強(qiáng)夯機(jī)理及其工藝研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1998，17(5)：571-580.

[3]DB21/907－2005建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范[S].2005.

[4]任繼榮.強(qiáng)夯置換技術(shù)在水域濕地軟基處理中的應(yīng)用[J].建筑施工，2006，(11).