王 勛,王 沙

(1.西安交通工程學(xué)院,西安 710100; 2.玉山鎮(zhèn)前程小學(xué),西安 710100)

0 引言

對(duì)濕陷性黃土地基的處理方法較多,其中強(qiáng)夯法優(yōu)勢(shì)明顯。胡長(zhǎng)明等[1]給出了不同能級(jí)條件下強(qiáng)夯加固夯點(diǎn)的中心距、最佳擊數(shù)、停夯標(biāo)準(zhǔn)及有效加固深度等參數(shù),在此基礎(chǔ)上確定了強(qiáng)夯有效加固深度的估算方法。呂秀杰[2]給出了強(qiáng)夯濕陷性黃土與粉土作業(yè)中的幾個(gè)強(qiáng)夯參數(shù)。宋修廣[3]對(duì)梅納德(Menard)加固公式在不同工況下進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,在較大夯擊能下梅納德公式并不適用。王松江[4]針對(duì)某深厚濕陷性黃土地基進(jìn)行強(qiáng)夯對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,強(qiáng)夯作業(yè)能夠?qū)裣菪渣S土的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生較大影響。黃雪峰等[5]論述了大厚度自重濕陷性黃土地基的處理原則,提出不同自重濕陷性黃土層厚度宜采取的地基處理厚度及剩余濕陷量控制標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目場(chǎng)地局部有一黃土層,根據(jù)地質(zhì)勘探資料可知,該黃土層的濕陷性系數(shù)δs為0.010～0.100,濕陷性起始?jí)毫?8～180 Kpa。項(xiàng)目工地試驗(yàn)室檢測(cè)出該黃土層土質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。綜合地勘與表1數(shù)據(jù)可知,該地層黃土具有一定的濕陷性且濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)。該項(xiàng)目公路等級(jí)為高速公路,施工時(shí)需對(duì)該地的濕陷性黃土進(jìn)行特殊加固處理。查閱資料可知,高速公路、一級(jí)公路通過(guò)濕陷黃土壓縮性較高的地段時(shí),該地區(qū)地基最小處理深度為3～5 m,見(jiàn)表2。

表1土質(zhì)物理力學(xué)指標(biāo) Tab.1 Soil physical and mechanical index

表2 濕陷性黃土最小處理深度Tab.2 Minimum treatment depth of collapsible loess

1 強(qiáng)夯處理施工要點(diǎn)

1.1 施工準(zhǔn)備

清理、平整施工場(chǎng)地,確定強(qiáng)夯施工作業(yè)范圍,在施工場(chǎng)地選擇典型的區(qū)段進(jìn)行試夯作業(yè),試夯采用直徑為2.25 m、重量10 t的圓柱形鑄鐵夯擊錘,可知夯錘的夯擊能為1500 kN·m。完成試夯后,根據(jù)試夯結(jié)果調(diào)整夯擊參數(shù)。

1.2 確定夯擊遍數(shù)及夯點(diǎn)布置

對(duì)需要處理的地基范圍進(jìn)行3遍夯實(shí),其中第1、2遍進(jìn)行點(diǎn)夯,夯點(diǎn)位置按間距6 m在場(chǎng)地中正方形布置,第3遍在800 kN·m夯擊能的作用下進(jìn)行滿夯作業(yè)。作業(yè)時(shí),由線路的中線夯點(diǎn)夯起,平行于中線向兩側(cè)夯擊,直到夯擊區(qū)夯擊完成,前后兩次夯擊的夯點(diǎn)彼此重疊1/4來(lái)加固表層。應(yīng)對(duì)夯擊過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄,以便后期數(shù)據(jù)處理。

1.3 強(qiáng)夯孔隙水壓力監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

工作原理。采用振弦式數(shù)字型孔隙水壓傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)強(qiáng)夯作業(yè)及地基土的孔隙水壓力變化數(shù)據(jù),推得孔隙水壓力的的消散規(guī)律?？紫端畨河?jì)的工作原理是:當(dāng)有壓力施加到軸承板上時(shí),通過(guò)液體傳感介質(zhì)傳輸?shù)絺鞲袉卧亩文ひ鹱冃?改變磁路的氣隙、磁阻及線圈電感,進(jìn)一步改變L-C振蕩電路的輸出信號(hào)頻率,這種頻率變化與軸承板上的壓力成正比,強(qiáng)夯試驗(yàn)過(guò)程中的孔隙水壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接由智能測(cè)控儀來(lái)采集存儲(chǔ)。

試驗(yàn)儀器布設(shè)?？紫端畽z測(cè)儀器用采用鉆機(jī)鉆孔埋設(shè),鉆孔孔徑為105～108 mm。埋設(shè)監(jiān)測(cè)傳感器時(shí),傳感器應(yīng)緊貼測(cè)點(diǎn)土層,使用干膨脹土或高液限黏土球封孔,使測(cè)點(diǎn)土層孔隙水與上層土層完全隔絕。由于孔隙水壓計(jì)的進(jìn)水孔較大,如果不做處理容易被封孔的泥沙堵塞,故埋設(shè)前應(yīng)給孔隙水壓計(jì)的進(jìn)水孔設(shè)置過(guò)濾層,防止堵塞情況的發(fā)生?？紫端畨河?jì)埋設(shè)完成后,應(yīng)與數(shù)據(jù)采集儀連接,檢查傳感器狀態(tài)并做以記錄。鉆孔回填完成3～4 d后,連續(xù)記錄孔隙水壓計(jì)的讀數(shù),直至基本穩(wěn)定不變?yōu)橹?最終以穩(wěn)定讀數(shù)作為初始數(shù)據(jù)。

在強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)內(nèi)設(shè)置3個(gè)鉆孔,在鉆孔埋深1.5 m、3 m、7 m、9 m的位置設(shè)置孔隙水壓力監(jiān)測(cè)裝置。在第一遍點(diǎn)壓實(shí)完成后立即監(jiān)測(cè)并記錄1、2…48 h的孔隙水壓力計(jì)數(shù)據(jù)?？紫端畨毫τ?jì)沿深度方向的埋設(shè)情況如圖1所示。

圖1 檢測(cè)儀器沿深度方向埋設(shè)Fig.1 Bury of measuring instrument in the depth direction

1.4 強(qiáng)夯作業(yè)與數(shù)據(jù)分析

1.4.1 強(qiáng)夯作業(yè)

在強(qiáng)夯處理區(qū)按照試驗(yàn)要求把夯機(jī)吊裝到位,將夯錘放置于夯點(diǎn)上方預(yù)定位置處,夯擊點(diǎn)位置如圖2所示,令夯錘脫鉤自由下落至夯點(diǎn)位置。落距與擊數(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)后確定其最優(yōu)組合,若發(fā)現(xiàn)夯擊過(guò)程中因坑底傾斜導(dǎo)致夯錘不正時(shí)應(yīng)組織人員對(duì)坑底進(jìn)行整平。根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)規(guī)定的夯擊要求,對(duì)每一個(gè)夯點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)夯,當(dāng)最后兩次擊實(shí)的平均擊實(shí)沉降不超過(guò)5 cm、擊實(shí)坑周圍地面沒(méi)有明顯隆起、擊夯坑的深度不存在錘擊起錘困難的情況時(shí)即可停止擊實(shí)。重復(fù)上述步驟,完成所有夯擊點(diǎn)的第一遍和第二遍壓實(shí)作業(yè)。

圖2 夯點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置Fig.2 Layout of tamping and monitoring point

1.4.2 數(shù)據(jù)分析

強(qiáng)夯作業(yè)兩遍點(diǎn)夯之間的時(shí)間間隔有一定的要求,時(shí)間間隔取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需時(shí)間,當(dāng)?shù)谝槐楹粨敉瓿珊罂紫端畨毫ο⒅脸跏級(jí)毫Φ?5%以上時(shí)方可進(jìn)行第二遍夯擊。

在點(diǎn)夯過(guò)程中使用采集儀收集記錄3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋深為1.5 m、3 m、7 m、9 m位置處1～48 h的孔隙水壓消散數(shù)據(jù),如表3所示。

表3 孔隙水壓消散Tab.3 Pore water pressure dissipation

根據(jù)表3可知,監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋深為9 m位置的孔隙水壓計(jì)未檢測(cè)到孔隙水壓,說(shuō)明此次強(qiáng)夯作業(yè)深度僅影響到地下7 m位置處,每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)最后一個(gè)埋深的孔隙水壓在48 h內(nèi)均可消散至初始孔隙水壓的75%左右,表明兩遍夯擊的時(shí)間間隔至少應(yīng)為2 d。由于此地基土質(zhì)大部分為濕陷性黃土,故設(shè)計(jì)夯擊間歇不應(yīng)少于3 d,由此可得強(qiáng)夯作業(yè)的夯擊間歇為3 d。

1.4.3 孔隙水壓力增量與埋深的關(guān)系分析

根據(jù)表3可繪制出孔壓增量與埋深的關(guān)系(如圖3所示),可知強(qiáng)夯作用下表層(1～3 m)孔壓增量顯著增加,遠(yuǎn)大于深層(7～9 m),3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)孔隙水壓增量與深度的相關(guān)規(guī)律一致,進(jìn)一步表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。

圖3 孔隙水壓力增量與埋深的關(guān)系Fig.3 Relationship between pore water pressure increment and burial depth

1.5 完成地基強(qiáng)夯加固作業(yè)

在規(guī)定的時(shí)間間隔后于強(qiáng)夯工區(qū)按照上述步驟進(jìn)行全夯實(shí),用推土設(shè)備對(duì)壓實(shí)后的基坑進(jìn)行填筑,經(jīng)測(cè)量強(qiáng)夯后的濕陷性黃土地基的穩(wěn)定性與承載力都有了大幅度提升。

2 結(jié)論

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),典型濕陷性黃土地基強(qiáng)夯處理施工技術(shù)對(duì)地基加固效果較為明顯,操作簡(jiǎn)單,是一種良好的軟土地基處理方法。在強(qiáng)夯處理濕陷性黃土地基技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中,根據(jù)土體孔隙水壓力的消散監(jiān)測(cè)結(jié)果及設(shè)計(jì)要求確定點(diǎn)夯與滿夯之間的時(shí)間間隔為3 d。強(qiáng)夯作業(yè)中,確定落距與擊數(shù)是作業(yè)質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土地基能夠削弱黃土的濕陷性,提高地基承載力及穩(wěn)定性,可推廣使用。