劉旭

摘 要：結(jié)合大連某雜填土強(qiáng)夯地基處理工程，分析了強(qiáng)夯過(guò)程中孔隙水壓力、沉降及隆起量變化特點(diǎn)，并結(jié)合加固前后動(dòng)力觸探試驗(yàn)和載荷板試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)夯加固效果進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：加固后雜填土地基的密實(shí)度及承載力得到了顯著的提高。

關(guān)鍵詞：雜填土；強(qiáng)夯；孔隙水壓力；動(dòng)力觸探試驗(yàn)

1 工程概況

本工程的地層自上而下：第四系全新統(tǒng)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(tǒng)粉質(zhì)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(zhì)黏土（Q4 al+pl）層厚9.00～17.20m，平均厚度14.30m；粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）厚度2.20～12.50m，平均厚度7.53m。

2 加固方案

試驗(yàn)場(chǎng)地為30×30m的正方形，強(qiáng)夯過(guò)程分3遍點(diǎn)夯，外加一遍滿夯，夯錘直徑為2.5m，強(qiáng)夯夯點(diǎn)施工布置圖見(jiàn)圖1。圖中S1～S2分別為第1～3遍夯點(diǎn)。第1遍采用4000kN·m能級(jí)強(qiáng)夯，夯點(diǎn)間距10.0m，按每點(diǎn)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(jí)強(qiáng)夯，夯點(diǎn)位于第1遍4個(gè)夯點(diǎn)中心，夯點(diǎn)間距10.0m，按每點(diǎn)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(jí)強(qiáng)夯一遍，夯點(diǎn)位于第1、2遍相鄰兩個(gè)夯點(diǎn)中間，按每點(diǎn)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(diǎn)夯3擊，夯印搭接面積為1/3夯底面積.滿夯結(jié)束后整平場(chǎng)地，測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案

3.1 土體沉降測(cè)試

通過(guò)測(cè)試強(qiáng)夯過(guò)程中夯坑沉降量，研究強(qiáng)夯過(guò)程中土體的變形規(guī)律，進(jìn)而驗(yàn)證強(qiáng)夯的加固效果。測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示，c1～c3分別代表3遍點(diǎn)夯沉降觀測(cè)點(diǎn)。同時(shí)為了配合夯坑沉降觀測(cè)，在坑邊設(shè)置相應(yīng)的觀測(cè)點(diǎn)，以便觀測(cè)坑邊隆起現(xiàn)象。

3.2 土體孔隙水壓力測(cè)試

由于素填土厚度不均，且下部存在一定厚度的淤泥質(zhì)土，通過(guò)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)觀測(cè)強(qiáng)夯過(guò)程中各土層孔隙水壓力增長(zhǎng)及消散規(guī)律，分析強(qiáng)夯加固效果，進(jìn)一步優(yōu)化兩邊強(qiáng)夯間的時(shí)間間隔。其測(cè)點(diǎn)布置詳見(jiàn)圖1，其中K1、K2代表孔隙水壓力測(cè)點(diǎn)，根據(jù)夯擊能的傳遞深度，每組孔隙水壓力埋設(shè)5支測(cè)頭，分別埋設(shè)在1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m的位置。具體觀測(cè)時(shí)根據(jù)強(qiáng)夯施工進(jìn)度，適時(shí)調(diào)整觀測(cè)頻率。

3.3 夯后地基加固效果檢測(cè)

為了驗(yàn)證強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)的加固效果，需通過(guò)相應(yīng)的測(cè)試手段對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，以便準(zhǔn)確評(píng)定加固區(qū)地基承載力及土體均勻性。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，本試驗(yàn)區(qū)主要采用動(dòng)力觸探及淺層平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)與加固前的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析評(píng)價(jià)加固效果。由于試驗(yàn)區(qū)面積較小，動(dòng)力觸探試驗(yàn)點(diǎn)取3點(diǎn)，編號(hào)分別為D1～D3，淺層平板載荷試驗(yàn)3點(diǎn)，編號(hào)為Z1～Z3，詳見(jiàn)圖1。

4 檢測(cè)結(jié)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(diǎn)夯中前兩遍點(diǎn)夯相對(duì)較大，第3遍點(diǎn)夯單擊夯沉量最小，說(shuō)明隨著夯擊遍數(shù)的增多，單擊夯沉量逐漸減小。通過(guò)曲線還可以看出，3遍點(diǎn)夯第1擊夯沉量均較大，逐漸減小，當(dāng)達(dá)到第4、5擊時(shí)夯沉量逐漸趨于定值，之后經(jīng)過(guò)8～14擊的調(diào)整收斂到每擊5cm以下。

圖3為每遍強(qiáng)夯夯坑累計(jì)沉降變形情況。從圖中可以發(fā)現(xiàn)第1～3遍強(qiáng)夯夯坑累計(jì)沉降量分別為197cm、163cm和115cm，這表明隨著夯擊遍數(shù)的增多，累計(jì)夯沉量呈遞減趨勢(shì)，此外隨著夯擊遍數(shù)的增大，達(dá)到收錘控制標(biāo)準(zhǔn)的累計(jì)擊數(shù)逐漸減小。

圖4～圖6為3遍強(qiáng)夯隆起量隨坑邊距離變化曲線。圖4為第1遍強(qiáng)夯坑邊隆起量變化情況，由圖可知，夯坑兩側(cè)隆起量稍有不同，右側(cè)整體上稍大于左側(cè)，隆起量最大值左側(cè)為18mm、右側(cè)為22mm，均出現(xiàn)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(wú)明顯隆起量。圖5、圖6也表現(xiàn)出類似的變化規(guī)律。

對(duì)比3遍強(qiáng)夯隆起量變化曲線可知，第1遍強(qiáng)夯隆起量最大值為22mm，第2遍強(qiáng)夯為31mm，第3遍強(qiáng)夯為38mm，但最大點(diǎn)位置均出現(xiàn)在距坑邊2.0m的位置。這說(shuō)明隨著夯擊遍數(shù)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(guò)對(duì)強(qiáng)夯過(guò)程中土體孔隙水壓力的監(jiān)測(cè)可以直觀地獲得土體孔隙水壓力增長(zhǎng)和消散情況，進(jìn)而對(duì)強(qiáng)夯時(shí)間間隔起到優(yōu)化作用。圖7為強(qiáng)夯過(guò)程中孔隙水壓力隨時(shí)間的變化情況，從圖中可以看出，在每遍點(diǎn)夯過(guò)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(qiáng)夯加固前后土體動(dòng)力觸探對(duì)比情況。由該表可知，在加固前，土體整體上均勻性較好，但動(dòng)力觸探擊數(shù)低，處于松散-稍密狀態(tài)。加固后，土體動(dòng)力觸探擊數(shù)增加顯著，整體上達(dá)到中密-密實(shí)狀態(tài)。在1.6～6.0m范圍內(nèi)土體達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，且相對(duì)均勻性較好。而9.0m以下動(dòng)力觸探擊數(shù)增加相對(duì)較小，此深度可作為本項(xiàng)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(yàn)區(qū)地基承載力統(tǒng)計(jì)表，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)承載力分別為76kPa、89kPa和80kPa，加固區(qū)承載力特征值為81.7kPa。而加固后在對(duì)應(yīng)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)旁作了相應(yīng)的平板載荷試驗(yàn)，其值分別為162kPa、185kPa和171kPa，加固區(qū)承載力特征值為172.7kPa，見(jiàn)表3，超過(guò)設(shè)計(jì)要求150kPa。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)素填土強(qiáng)夯過(guò)程中，孔隙水壓力、夯坑沉降及坑邊隆起量進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)強(qiáng)夯后地基的加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以發(fā)現(xiàn)強(qiáng)夯對(duì)素填土具有較好的加固效果，得到主要結(jié)論如下：

（1）在強(qiáng)夯過(guò)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(xiàn)先增大后減小的規(guī)律。

（2）夯后，素填土孔隙水壓力消散較快，基本在2～3天內(nèi)孔隙水壓力消散完畢，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)夯的連續(xù)作業(yè)。

（3）由動(dòng)力觸探試驗(yàn)可知，夯后動(dòng)力觸探擊數(shù)較加固前增大顯著，尤其是1.5～6.0m深度范圍，土體達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。

（4）由淺層平板載荷試驗(yàn)可知，經(jīng)強(qiáng)夯處理后，素填土地基承載力達(dá)到172.7kPa，超過(guò)設(shè)計(jì)要求值，加固效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]周健，張思峰，賈敏才，等.強(qiáng)夯理論的研究現(xiàn)狀及最新技術(shù)進(jìn)展[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006，2（3）：510-516.

[2]周華，李全勝，朱瑞成.強(qiáng)夯法加固雜填土地基的應(yīng)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(shè)開(kāi)發(fā)有限公司）