伊麗娟，趙 洪，馬大巖

(1.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037000； 2.大同大學(xué)，山西 大同 037000；3.中兵勘察設(shè)計研究院，北京 100053)

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工程區(qū)域素填土地基處理方案研究

伊麗娟1，趙 洪2，馬大巖3

(1.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037000； 2.大同大學(xué)，山西 大同 037000；3.中兵勘察設(shè)計研究院，北京 100053)

通過對陜西省延安市新區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和場地地層結(jié)構(gòu)及特征的介紹，知悉本場地有厚度和均勻性均差異較大的素填土層，通過對工程場地素填土層厚度、成分及物理力學(xué)性質(zhì)的分析研究和實踐證明，強(qiáng)夯法加灰土擠密樁是對該種素填土層一種較好的地基處理方式.

延安市新區(qū)；素填土；強(qiáng)夯法；灰土擠密樁；地基處理

0 引言

強(qiáng)夯法是在重錘夯實法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的地基處理方法，又被稱為動力固結(jié)法.它是用機(jī)械將重錘提升到一定高度后，利用重錘的本身的重力自由落體到需要加固的土層上，將勢能轉(zhuǎn)化為動能，再將動能轉(zhuǎn)化為夯擊能和沖擊波，最后通過強(qiáng)夯產(chǎn)生的夯擊能和沖擊波的作用，使地基土迅速固結(jié)的方法.強(qiáng)夯法主要用于砂性土、非飽和黏性土與雜填土地基.對非飽和的黏性土地基，一般采用連續(xù)夯擊或分遍間歇夯擊的方法；并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場試驗以確定夯實次數(shù)和有效夯實深度[1]215,[2]228,[3]52-55,[4]76-77,[5]134-135,[6]153-154.

灰土樁是利用機(jī)械將鋼套管(或振動沉管)打入待加固地基中成孔，通過鋼套管的擠壓振動作用，使樁孔周圍的地基土得到加密，然后在孔內(nèi)分層填入灰土經(jīng)過機(jī)械加密或夯實后而成灰土樁.回填土料一般選用粉質(zhì)黏土或塑性指數(shù)比較大的粉土，還需用篩子過篩，篩孔孔徑一般不大于20 mm，并不得含有有機(jī)質(zhì)物質(zhì).石灰一般選用塊狀生石灰消解3～4 d后，形成粗粒粒徑不大于5 mm的熟石灰.灰土(體積比例2∶8或3∶7)或二灰土應(yīng)拌和均勻至顏色一致后及時回填夯實[7]112-113.

1 工程概況

陜西省延安市新區(qū)分為3大片區(qū)，分為新區(qū)北區(qū)、新區(qū)東區(qū)和新區(qū)西區(qū)，控制面積78.5平方公里，計劃承載人口40萬以上，新區(qū)東區(qū)位于寶塔山東南，延河南岸，與北區(qū)新城隔川相望.新區(qū)西區(qū)位于鳳凰山西側(cè)，毗鄰老城.以紅色文化為核心，發(fā)展文化旅游產(chǎn)業(yè)，打造展示圣地延安歷史記憶的新“窗口”[8]55-57.本場地位于延安市新區(qū)北區(qū)，場地由于前期地平面較低，因此進(jìn)行了回填處理.

2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

延安地區(qū)大地構(gòu)造單元屬華北地臺的鄂爾多斯臺向斜的中部，為陜北構(gòu)造盆地的一部分，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層平緩，無火成巖侵入，是華北陸臺最穩(wěn)定的部分.總體為一軸面走向NNE，傾向NE，傾角1°～4°左右的單斜構(gòu)造，僅在局部可見巖層出現(xiàn)平緩波狀的小褶曲(傾角2°～10°)和長度幾百米的小斷層，無大的褶皺和斷裂，構(gòu)造形跡比較簡單[9]17-20.

基底屬前震旦系，其上主要為古生代和中生代陸相碎屑巖沉積.未發(fā)現(xiàn)中生代以前的老巖系出露，巖系自東向西由老而新，走向一般為南北向或略呈北東向.巖層一致向西傾斜，傾角約1°～3°，油層亦因此東淺西深.陜北構(gòu)造盆地的東界和南界是山西臺背斜(呂梁山入渭北北山)，西接賀蘭山臺向斜，北抵內(nèi)蒙古臺背斜(陰山山脈).從區(qū)域地質(zhì)來看，鄂爾多斯地臺內(nèi)部分為3個一級構(gòu)造單元：北部東勝隆起、南部陜北翹折和西部陜甘寧邊緣拗陷.延安地區(qū)占有陜北翹折的主要部分和陜甘寧邊緣拗陷的小部分.因此，大地構(gòu)造單元分區(qū)，包括陜北翹折的次一級構(gòu)造三延沉陷、富縣隆起及旬邑沉陷的一部分；陜甘寧邊緣拗陷在延安地區(qū)的二級構(gòu)造為志丹隆起和吳旗沉陷.工程區(qū)域地質(zhì)剖面示意圖見圖1.

圖1 工程區(qū)域地質(zhì)剖面示意圖

3 場地地層結(jié)構(gòu)及特征

本次勘察表明：擬建場地在勘察深度范圍內(nèi)的地層主要由素填土層、黃土層、古土壤層、黃土層構(gòu)成，地層分類描述如下：

1) 素填土層(Q4ml)：褐黃色～棕紅，稍濕～濕，稍密～中密～密實.本層為填方區(qū)，以粉土為主，粉質(zhì)黏土次之，為分層夯實、震動碾壓的壓實填土.呈堅硬～硬塑～可塑狀態(tài).層紊亂，見少量結(jié)核、有機(jī)物及植物根系.本層局部未揭穿.層厚1.50 m～45.00 m，層底深度1.50 m～45.00 m，層底標(biāo)高1 059.02 m～1 103.48 m.

2) 黃土層(Q3eol)：褐黃色～淺褐色，主要由粉土組成.稍濕，稍密～中密～密實，堅硬～硬塑塑狀.見少量結(jié)核、鈣質(zhì)條紋及植物根系，偶見少量蝸牛殼、蟲孔、蟲跡.本層局部未揭穿.層厚1.50 m～17.90 m，層底深度8.80 m～38.00 m，層底標(biāo)高1 069.94 m～1 096.18 m.

3) 古土壤層( Q3eol)：淺棕紅～棕紅色，主要由粉質(zhì)黏土組成.稍濕～濕，中密～密實，堅硬～硬塑～可塑.見較多鈣質(zhì)斑點、條紋及鈣質(zhì)網(wǎng)紋，混少量鈣質(zhì)結(jié)核.本層局部未揭穿.層厚1.00 m～18.50 m，層底深度20.00 m～40.00 m，層底標(biāo)高1 065.17 m～1 084.49 m.

4) 黃土層( Q2eol )：褐黃色，主要由粉土組成.稍濕，中密～密實，堅硬狀.混少量鈣質(zhì)結(jié)核.本層未揭穿.層厚1.00 m～7.00 m，層底深度23.00 m～38.00 m，層底標(biāo)高1 065.31 m～1 080.91 m.

4 素填土地基處理方案研究

根據(jù)對該場地的巖土工程勘察，該場地表層為素填土地基，為新近回填土，大部位置回填厚度較大，最大揭露厚度達(dá)到45.0 m，固結(jié)未完成，難以控制不均勻沉降，具濕陷性,工程性能一般.

對于本場地的素填土地基，其主要注意的問題有2個：一是承載能力問題，由于素填土地基的填土都經(jīng)過松動，雖然在填土過程中經(jīng)過壓實，但是承載力下降明顯，二是地基的沉降問題，本場地的素填土為人工填土，固結(jié)尚未完成，屬于欠固結(jié)土，土體本身需要固結(jié)，反映到建筑物上，造成建筑物下降，另外在填土過程中，雖有機(jī)械壓實，但是由于填土厚度不同，施工隊伍素質(zhì)和施工機(jī)械條件等因素限制，造成填筑地基均勻性很差，容易造成不均勻沉降，其素填土地基標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果統(tǒng)計表如下表1所示.

表1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果統(tǒng)計

為了解決上述問題，需對地基土進(jìn)行處理，在以往的處理過程中，一般采用灰土擠密樁，并進(jìn)行孔內(nèi)強(qiáng)夯的方式來處理，但仍有很多因地基處理效果不是很好，導(dǎo)致房屋開裂等現(xiàn)象的發(fā)生，筆者認(rèn)為其主要原因是由于素填土厚度差異大，且均勻性差，設(shè)計時沒有考慮具體土質(zhì)情況，施工隊伍由于知識水平和經(jīng)濟(jì)等原因驅(qū)使，致使灰土樁承載力差異較大，而進(jìn)行檢測時，時?？紤]的是復(fù)合地基承載力能不能滿足要求，而未考慮其他因素，導(dǎo)致建筑物不均勻沉降比較嚴(yán)重，為了解決這個問題，建議采用強(qiáng)夯加灰土擠密樁的處理方式.在進(jìn)行灰土擠密樁施工前，先對地基采用強(qiáng)夯加固處理，強(qiáng)夯采用先點夯再滿夯的方法，點夯采用正方形布置，間距為4 m×4 m，單擊夯能2 000 KN·m，最后兩擊的平均夯沉量不大于50 mm，施工采用間隔點夯的方式如圖2所示，點夯完成后進(jìn)行滿夯.滿夯夯擊能為1 000 KN.m錘印搭接不小于1/4錘印如圖3所示.可有效消除表層土的濕陷性，降低土的壓縮性，減少土體的不均勻性，增加土體的承載力，再進(jìn)行灰土擠密樁施工，灰土擠密樁樁徑為400 mm，樁平面布置為等邊三角形，樁距0.9 m，有效樁長8.0m可進(jìn)一步降低濕陷性，降低地基壓縮性，增加承載能力.

最后經(jīng)實踐證明，采用強(qiáng)夯法加灰土擠密樁法施工，承載力滿足要求，且房屋的不均勻沉降明顯減少，說明該處理方法是一種比較好的地基處理方式.

圖2 強(qiáng)夯點夯夯擊點布置示意圖

圖3 強(qiáng)夯滿夯夯點搭接示意圖

5 結(jié)語

通過對陜西省延安市新區(qū)某工程區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和場地地層結(jié)構(gòu)及特征的介紹，再通過對素填土地基處理方案研究得出如下結(jié)論：

1) 本場地的素填土地基為新近回填土，固結(jié)未完成，厚度差異大，且均勻性差，難以控制不均勻沉降.

2) 采用灰土擠密樁加孔內(nèi)強(qiáng)夯的方式處理地基，容易造成房屋開裂，處理效果不好.

3) 采用強(qiáng)夯法處理加灰土擠密樁的地基處理方式能有效消除素填土的濕陷性，不均勻性，承載力滿足要求，不均勻變形較小，是一種較好的地基處理方式.

[1] 白永生，周 沆.淺析強(qiáng)夯法在地基處理中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信，2008(10).

[2] 陳 賀.淺談強(qiáng)夯法高填方路基的施工及質(zhì)量控制[J].民營科技，2010(06).

[3] 王永霞，王健輝.強(qiáng)夯法處理地基技術(shù)在某工程中的運(yùn)用[J].21世紀(jì)建筑材料，2010(04).

[4] 熊雙泉，彭建軍.強(qiáng)夯法在地基處理工程中的運(yùn)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011(09).

[5] 姜春榮，潘正香.公路施工軟土地基施工技術(shù)與對應(yīng)技術(shù)措施分析[J].企業(yè)改革與管理，2014(09).

[6] 汪勝奇.強(qiáng)夯法在高填方路基施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2014，40(15).

[7] 孫貴才.擠密法處理高速公路黃土路基分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011(02).

[8] 楊紅霞.關(guān)于延安新區(qū)與老城銜接問題研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39(04).

[9] 張延輝.延安鳳凰山滑坡災(zāi)害風(fēng)險性研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[責(zé)任編輯 梧桐雨]

2016-12-27

伊麗娟(1980- )，女，黑龍江哈爾濱人，大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要從事基礎(chǔ)工程及地質(zhì)災(zāi)害教學(xué)與研究。

TU472

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1671-8127(2017)02-0084-03