王玉江,劉培玉
(1.滄州水利勘測設(shè)計院,河北省滄州市交通北大道21-1號 061001;2.天津中北港灣工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,天津市和平區(qū)大連道4號 300040)
強夯法[1]也稱動力固結(jié)法,它是通過夯錘從高處自由落下,沖擊、夯實土體,使得土體體積壓縮、孔隙減小、強度提高、壓縮性降低,以達到對軟土地基加固的目的。影響強夯加固效果的主要因素是強夯參數(shù),包括單擊夯擊能、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)、相鄰兩遍夯擊的間歇時間和夯點布置等。
某擬建工程場地位于滄州市東部,現(xiàn)場地勢平緩,場地內(nèi)的水塘基本已被填平,原始地形地貌已遭到破壞,且回填完成剛滿1年,基礎(chǔ)設(shè)計要求地基承載力fak≥120 k Pa,沉降滿足不同建筑要求。根據(jù)《巖土工程勘察報告》中9.0 m以上巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)的差異將本場地分為A,B,C三個區(qū),如圖1所示,各區(qū)地質(zhì)層巖性見表1。
表1 地層巖性統(tǒng)計表
由表1可知,揭露地層第1層素填土和第2層雜填土需要進行處理,A區(qū)需處理深度為4.0 m,B區(qū)需處理深度為6.0 m,C區(qū)需處理深度為9.0 m。
根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)及施工情況,主要技術(shù)難點在于:
1)粘土層的滲透性較差,且地下水位較高,水位埋深1.7 m,夯擊過程中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力不易消散,夯擊間隙時間需加長;
2)在強夯加固軟土地基的實踐中,如果施工工藝不合理,軟弱黏性土由于強夯產(chǎn)生的超孔壓無法消散而出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象,難以達到地基加固的目的[2],且夯擊能浪費比較嚴重,土體得不到有效夯實,夯坑周圍土體隆起較嚴重,有效夯實系數(shù)較低;
3)土中粘粒含量較高,夯擊后起錘較困難,每遍夯擊數(shù)只能達到2~3擊;
4)場地中存在暗塘,夯機行走較困難,工作存在風(fēng)險。
按照各區(qū)域試夯前后地基的檢測結(jié)果以及工程難點,優(yōu)化調(diào)整初定的各施工技術(shù)參數(shù),確定大面積強夯施工工藝。整個場地按照填土深度不同,將強夯處理深度分為A(<4 m),B(4~6 m),C(6~9 m)三個區(qū)域。
1)點夯夯擊能按照低能量多遍數(shù)的原則,分為三遍,布置形式見圖2。A區(qū)夯擊能1 000 kN·m,B區(qū)夯擊能2 000 kN·m,C區(qū)夯擊能3 000 kN·m,并且第三遍點夯夯擊能減半。
3)整場地采用砂井聯(lián)合明渠排水的方式進行排水,大面積強夯前保證地下水位低于地表面3~4 m,不影響強夯施工為宜[3]。
4)強夯每遍間隙時間為5~6 d,保證超靜孔隙水壓力的消散和強夯的加固效果。
5)夯機行進中,專人指揮、專人駕駛,并攜帶鋼板,隨時保證夯機的安全運行。
為合理評價強夯參數(shù)條件下的強夯加固效果,在強夯結(jié)束后14~30 d對夯后場地分別做原位測試(標準貫入試驗)和平板載荷試驗。
根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)規(guī)定,標準貫入試驗落錘63.5 kg,落距76 cm,采用機械落錘法進行連續(xù)錘擊,錘擊速率小于30擊/min。本工程標準貫入試驗按網(wǎng)距225 m2布置一個檢測點,共布置480個檢測點位,測試深度4.3~8.3 m。其夯后修正后的標貫擊數(shù)平均值與夯前修正后的標貫擊數(shù)平均值對比見表2。
表2 夯前夯后回填土層修正后標貫擊數(shù)平均值
在A,B,C三區(qū)分別做一組平板載荷試驗。試驗中采用慢速加載,承壓板面積0.5 m,按設(shè)計承載力的2倍(即240 kPa)加載,加荷按20 kPa為一級,第一級加40 kPa,共計11級。卸載按2倍的加載為一級,共計6級。按載荷板試驗成果繪制P~S曲線,見圖4。
圖4 A,B,C三區(qū)P~S曲線
現(xiàn)場檢測試驗的結(jié)果表明,場地內(nèi)的地基承載力完全滿足地基基礎(chǔ)的設(shè)計要求,達到fak≥120 kPa,說明本工程的軟土地基強夯加固的效果明顯,充分證明了強夯法是一種十分有效的地基處理方法。
本次強夯圓滿完成工程預(yù)定施工面積。強夯施工工藝符合設(shè)計要求,施工過程做好各項記錄并及時報業(yè)主與監(jiān)理。本工程施工質(zhì)量達到合格,各分項工程一次性交驗合格率達到100%。此次強夯施工工藝及參數(shù)可作為飽和軟粘土強夯施工的一些參考。
[1] 徐至鈞,張亦農(nóng).強夯和強夯置換法加固地基[M].機械工業(yè)出版社,2004.
[2] JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.
[3] 徐超,李軍世,趙春風(fēng).預(yù)夯和降低地下水位對強夯效果的研究.巖土工程學(xué)報,2004(9):607-611.