■戴 敏 ■福建兆翔臨港置業(yè)有限公司，福建 廈門 361000

1 前言

某填海工程為機(jī)場擴(kuò)建的前期工程，原為沿海洼地，淤泥層厚度為3.0～6.0m，后經(jīng)吹填海砂和填筑黏性土形成陸地，其中海砂層頂標(biāo)高為+4.0m，黏性土填筑標(biāo)高為+5.5m。工程擬采用堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法進(jìn)行加固，在填筑海砂到+4.0m后插入塑料排水板，梅花形布置，間距為1.1～1.5m。其深度穿過底部淤泥層進(jìn)入下伏砂質(zhì)土層不小于0.5m。設(shè)計(jì)要求處理后的地基承載力不小于140kPa，總沉降不小于10cm，差異沉降不小于5cm。

2 堆載預(yù)壓法和強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理

由于采用強(qiáng)夯加固的土體大致可以分為飽和土、細(xì)顆粒和非飽和、粗顆粒的土，其加固機(jī)理的共同點(diǎn)是破壞土體的天然結(jié)構(gòu)、使其土顆粒達(dá)到新的穩(wěn)定、密實(shí)狀態(tài)。不同點(diǎn)在于前者由于透水性極低，采用強(qiáng)夯難以使其內(nèi)部的孔隙水壓力迅速消散，因此沒有形成排水固結(jié)的條件，而土的觸變性恢復(fù)較慢，反而使土層擾動(dòng)，降低了地基土的抗剪強(qiáng)度。

堆載預(yù)壓法:孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)，隨著超靜孔隙水壓力的慢慢消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長。

堆載預(yù)壓法加強(qiáng)夯法加固地基須滿足兩個(gè)體條件，即加載系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。其加固地基的機(jī)理可以概括為動(dòng)力夯實(shí)和動(dòng)力固結(jié)，動(dòng)力固結(jié)又分為三個(gè)階段:即加載階段、卸載階段和固結(jié)階段。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

根據(jù)地質(zhì)條件和上部荷載的變化，選擇兩個(gè)典型的試驗(yàn)區(qū)，A、B試驗(yàn)區(qū)分別選在塑料排水板間距為1.1m和1.3m的區(qū)域，兩塊區(qū)域的淤泥埋深分別為－1.0m～－4.5m和－1.5m～－5.0m，各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)如下:

⑴夯擊能:A塊試驗(yàn)區(qū)的點(diǎn)夯夯能為2500kN.m，夯錘為扁平錘(直徑2.4m，錘重28.75T，落距8.70m);B塊試驗(yàn)區(qū)的點(diǎn)夯夯能為3500kN.m，夯錘為扁平錘(直徑2.4m，錘重28.75T，落距為12.18m);

⑵夯擊擊數(shù):兩塊試驗(yàn)區(qū)均為每序3擊(不含滿夯)。

⑶夯擊序數(shù):3序，每序3擊。

⑷滿夯夯能:二塊試驗(yàn)區(qū)均為1000KN.m，錘印相接。

監(jiān)測儀器布置:⑴靜力觸探試驗(yàn):①通過測試比貫入阻力隨深度的變化，評價(jià)地基的均勻性、壓縮性質(zhì)和密實(shí)度，重點(diǎn)評價(jià)淤泥層經(jīng)上覆自重土壓力和強(qiáng)夯加固后的提高幅度。②通過測試各土層的比貫入阻力隨時(shí)間的變化曲線，重點(diǎn)評判強(qiáng)夯加固的序與序之間的間歇時(shí)間;⑵孔隙水壓力測試:通過測試土層中的孔隙水壓力的增長與消散，評價(jià)土層的加固效果;⑶分層沉降測試:通過測試各層土體的變形量，評價(jià)各層土體的加固影響深度;

堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法試驗(yàn)的目的:根據(jù)不同深度、不同距離土層的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)，分析其隨深度、距離的變化規(guī)律，確定最佳夯點(diǎn)間距、合理的夯擊擊數(shù)和強(qiáng)夯影響深度以及合理的間歇時(shí)間等。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

靜力觸探比貫入阻力隨深度的變化:

分別在強(qiáng)夯之前、強(qiáng)夯完成后第四天和強(qiáng)夯完成后一個(gè)月對兩試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行靜力觸探測試，試驗(yàn)曲線如圖1和2所示。

從圖中可以看出:第一，不同土層的比貫入阻力有不同程度的增長，其中砂土層強(qiáng)度增長最為明顯，黏性土其次，底部淤泥強(qiáng)度增長不明顯，這是由于淤泥中的超靜孔隙水壓力在強(qiáng)夯產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力作用下迅速上升，而砂土的滲透性較好，孔隙水壓力得以迅速消散，強(qiáng)度增長明顯，結(jié)合孔隙水壓力的測試曲線來看，淤泥層頂部即砂層底部附近孔隙水壓力幾乎瞬間消失，難以測得其最大值。淤泥層由于在巨大的沖擊波作用下，孔隙水壓力迅速上升，而自身排水性能較差，使得其內(nèi)部土顆粒之間的有效應(yīng)力降低，達(dá)到液化的臨界狀態(tài)，因而其比貫入阻力增長不明顯，總體趨勢為淤泥層上下兩端由于具有良好的排水條件，強(qiáng)度增量大，中部強(qiáng)度增量小;第二，土層強(qiáng)度的增長隨時(shí)間變化顯著，通過對比強(qiáng)夯后第四天和一個(gè)月的靜力觸探測試曲線可知，強(qiáng)夯場地靜置一個(gè)月后，由于孔隙水壓力的消散，土層的附加應(yīng)力轉(zhuǎn)化為土顆粒之間的接觸應(yīng)力，由此可知，強(qiáng)夯增加的孔隙水壓力的消散是一個(gè)隨時(shí)間變化的過程，通過增加間歇時(shí)間可以使處理后的地基達(dá)到更好的效果;第三，通過對比A、B兩試驗(yàn)區(qū)的靜力觸探資料可知，由于A、B標(biāo)段排水板間距分別為1.1m和1.3m，其地基處理的效果顯著不同，因此，土層透水性的高低對強(qiáng)夯加固效果起著至關(guān)重要的作用。

孔隙水壓力隨深度的變化:

分析孔隙水壓力隨深度的變化規(guī)律，確定強(qiáng)夯有效影響深度。根據(jù)強(qiáng)夯后不同深度的孔隙水壓力實(shí)測數(shù)據(jù)，繪制不同深度(A試驗(yàn)區(qū)－7.0m、－8.5m和－10.0m)孔隙水壓力隨著時(shí)間的變化曲線，如圖3所示，可知，在強(qiáng)夯(2009年3月3日～2009年3月17日)施工期間，不同深度的孔隙水壓力有不同程度的增長，－7.0m超靜孔隙水壓力為20kPa，－8.5m處超靜孔隙水壓力為30kPa，而到－10.0m出超靜孔隙水壓力則降為10kPa，說明強(qiáng)夯影響深度在10.0m處的孔隙水壓力增量不明顯，初步判定2500kNM其加固有效深度為10.0m，達(dá)到該區(qū)域淤泥層底部標(biāo)高。

根據(jù)孔隙水壓力的消散規(guī)律，確定相鄰2序夯擊的間隔時(shí)間，本工程監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，孔隙水壓力峰值消散80%的時(shí)間為7～14d。

5 大面積施工采用的堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法參數(shù)

圖3 堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法試驗(yàn)A區(qū)孔隙水壓力測試曲線

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)監(jiān)測結(jié)果的綜合分析，大面積施工中采用的堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法工藝及主要參數(shù)如下:(1)采用四序強(qiáng)夯施工工藝，即每序點(diǎn)夯四遍，前三遍夯擊能為2500kNM，第四遍夯擊能增大到3500kNM，然后在以1000kNM的夯擊能滿夯;(2)夯點(diǎn)間距4.5m，正方形布置，滿夯時(shí)錘印相接;(3)每序的間歇時(shí)間為兩周;(4)塑料排水板間距為1.1m，正三角形布置，其深度應(yīng)穿過淤泥層不少于0.5m。

6 堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法處理效果檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法處理地基的加固效果，試驗(yàn)后采用靜力觸探、動(dòng)力觸探和載荷試驗(yàn)三種方法進(jìn)行檢測。采用靜力觸探取得的各土層的比貫入阻力對比詳見表1。此外，動(dòng)力觸探測試表明，上部填筑的黏性土擊數(shù)為6擊，經(jīng)換算，其地基承載力達(dá)120kPa，略低于靜載前試驗(yàn)所得的fak=140kPa，但動(dòng)力觸探技術(shù)N63.5的數(shù)據(jù)差別較大，從3.0擊到24.0擊，因此，可以認(rèn)為此其滿足設(shè)計(jì)要求。對于試驗(yàn)區(qū)堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法后靜載荷試驗(yàn)表明，場地的地基承載力特征值 fak為140kPa，最終沉降量均小于4.5mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法試驗(yàn)區(qū)土層前后比貫入阻力對比表

7 結(jié)語

⑴堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法處理飽和軟土地基的加固機(jī)理為動(dòng)力夯實(shí)和動(dòng)力固結(jié)，相鄰兩序強(qiáng)夯之間應(yīng)設(shè)置間歇時(shí)間，間歇時(shí)間對地基強(qiáng)度的增長較為可觀，合理的間歇時(shí)間為視孔隙水壓力的消散情況而定;

⑵通過各種測試手段進(jìn)行檢測，說明通過堆載預(yù)壓加堆載預(yù)壓加強(qiáng)夯法的強(qiáng)夯參數(shù)是合理的，地基處理的效果是顯著的。

⑶本文提出的強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)可以為臨近及類似的工程設(shè)計(jì)和施工提供參考。

［1］JGJ79－2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范〔s〕.

［2］曾國熙.地基處理手冊M.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.