強夯置換碎石樁復合地基承載力的試驗研究

崔守強

遼寧省錦州市大通公路勘察設計院

強夯置換碎石樁復合地基承載力的試驗研究

崔守強

遼寧省錦州市大通公路勘察設計院

近年來，隨著地基處理技術的普及、提高和發展，各類復合地基在各類建設工程中得到越來越多的應用，復合地基種類越來越多，碎石樁復合地基是近年來在高速公路地基處理中廣泛應用發展起來的一種新型地基處理技術。本文對強夯置換碎石樁復合地基進行了介紹，并對其承載力進行了實驗研究。

復合地基；強夯；碎石樁

引言

強夯加固地基方法具有設備簡單、經濟易行、效果顯著等優點，它以很低的經濟成本，大幅度提高地基土的強度，并降低其壓縮性，這是其他地基處理方法所無法相比的。因為粘土地基、飽和粉土其含水量高，粗顆粒含量少，粘粒含量多，滲透性差，在強夯過程中和強夯之后，土中超孔隙水壓力沒有消散，也不能排除地下水，土體結構不能被強夯所施加的能量改變，卻被土中的超空隙水壓力吸收了，使土體不能加固；另一方面因為側向擾動土體，反而降低了原有承載力，為了將這類飽和土中的加固效果在強夯中提升，首先必須將超孔隙水壓力的消散和土中地下水的排水問題解決了，建筑地基處理技術規范(JGJ 79-2012)中建議對于粘性土地基與高飽和度的粉土可嘗試在夯坑內回填粗骨粒的辦法。

1 場地工程地質條件

錦州市經濟技術開發區沿海區域地勢平坦，沖海相沉積，平原地貌，區域地質相對穩定。地下水類型為地下潛水，賦存于砂礫石層，該層為主要含水層，接受地表水的補給。凍土深度為1.13米，地震動峰值加速度0.05g。場地地基土的工程性質如下：

①淤泥質粉質粘土，層厚0.5-3.5m，深灰色，淤泥夾大量植物根莖，下部見貝殼及朽木，流塑一軟塑，飽和，斷面較粗糙，干強度低、高壓縮性土。地基承載力特征值70kPa。

②粉質粘土，層厚1.0-2.0m，黃色，軟塑一可塑，飽和，斷面較粗糙，無光澤反應，干強度低，韌性低，高壓縮性土。地基承載力特征值100kPa。

③粉細砂，層厚＞2.0m，灰白色，顆粒均勻，局部夾粉質粘土，顆粒成分為石英、長石及少量云母，透水性較好，飽和，稍密，中壓縮性土。地基承載力特征值160kPa。

2 強夯置換碎石樁復合地基現場試驗

2.1 強夯施工方案的確定

針對土體的特點，在強夯法試驗時，邊夯邊添河卵石找平，從而提高地基承載力、減少沉降。采用夯錘錘底直徑2.0m，質量是15t，落距l0m，三角形布置夯點，強夯有效深度為3.0m，夯點間距4.0m，夯擊3遍，每個夯點夯擊10次。

2.2 強夯碎石樁試驗區平面布置

本次試驗選擇12m×12m的現場試驗區，，每點間距3.0m呈矩形網格布置，共布置了25個夯點。

2.3 強夯置換碎石樁復合地基施工參數

(1)碎石樁成樁夯擊：單擊能量750kN·m，夯底直徑0.9m，夯錘為5t鑄鋼錘，錘底靜壓強78.6kN/m2，單位夯擊能量為1179kN·m/m2。采用跳夯法施工，分兩遍進行，邊夯邊在夯坑內填入碎石。碎石料主要成分為5～50mm的河卵石，每次填料后夯打5-6擊，每個夯點夯擊數不少于30擊。

(2)樁間土加固滿夯：單擊能量2500kN·m，夯底直徑2.2m，夯錘底靜壓強65.8 kN/m2，夯錘為25t平底鋼錘，單位夯擊能為1579kN·m/m2。在滿夯夯擊前，先開挖1.5m左右碎石樁已成型的地基土，在褥墊層滿鋪50cm厚碎石土，然后找平，然后再滿夯褥墊三遍。

3 檢驗地基處理效果

3.1 強夯地基土的圓錐動力觸探試驗

1＃試驗區有0.6-1.0 m深的夯坑，一層厚度為夯坑直徑1倍左右的硬殼層在坑底形成，可以將承載力提升2-3倍。在強夯施工結束后，對地基土進行了圓錐動力觸探。試驗結果表明，埋深1.0-2.0 m地基土的地基承載力特征值提高了100kPa，埋深2.0-3.5m地基承載力特征值提高了60kPa，而埋深3.5-5.0m地基土的地基承載力特征值提高了40kPa，提高較少。

3.2 強夯地基載荷試驗

加固飽和粉質粘性土在強夯中，土體原來的結構被夯擊破壞了，并有裂隙產生，孔隙水壓力增大，土體有效應力減小，裂隙引起滲透性增大；其次夯擊產生的動應力飽和土的排水加快了，土體在孔隙水壓力消失后發生了固結，土體有效應力增加，提高了土體強度。強夯數據如表1所示。

3.3 圓錐動力觸探試驗

碎石樁是一個受力置換樁，承載力較高。埋深3.5-5.0m，地基承載力特征值提高了60kPa；埋深2.0-3.5m，地基承載力特征值提高了70kPa；樁間土埋深1.0-2.0m，地基承載力特征值提高了110kPa。

與強夯法相比，埋深3.5-5.0m，地基承載力特征值提高了20kPa，樁間土埋深1.0-2.0m ，2.0-3.5m，地基承載力特征值提高了10kPa。所以直接強夯地基經過碎石樁的擠密排水作用樁間土承載力較提高了許多。

表1 強夯載荷試驗結果

3.4 強夯置換碎石樁與樁間土的載荷試驗

通過勘探2＃試驗區現場，碎石樁體在土中延伸到了第③層粉細砂頂面處，樁體直徑兩端小，中間大，呈鼓形狀，樁體直徑上中下還比較均勻，平均直徑為1.3m，從樁長、樁徑、樁體形狀來看，強夯置換碎石樁效果比較理想。試驗點樁間土及碎石樁載荷試驗數據見表2所示。

表2 樁間土及碎石樁載荷試驗結果

由2個試驗區載荷試驗和動力觸探顯示出碎石樁承載力比較高，碎石樁既可當作排水井，又當作加固地基的置換受力樁，使樁間土固結排水，樁間土也較直接強夯地基承載力高。

3.5 復合地基的承載力計算值

由觸探結果確定的復合地基承載力

應用面積比公式核算復合地基的承載力標準值：

由動力觸探確定①、②層土的復合地基承載力：

①淤泥質粉質粘土

②粉質粘土

對于不同精度等級的觀測，本文所建立的確定置信概率的函數應采用不同的系數，不能一概而論，影響平差精度。

結束語

強夯碎石樁是加固飽和粉土、粘土地基的一種有效方法，該方法機理明確，效果顯著，不僅僅通過設置高強度碎石樁提高復合地基承載力，而且通過有效加固樁間土來大幅度地提高復合地基承載力。因此，對其進行可靠度分析是很有意義的。

[1]史良相.碎石樁復合地基的試驗研究及數值模擬[D].內蒙古工業大學，2007.

[2]王良川.碎石樁復合地基理論分析與試驗研究[D].昆明理工大學，2005.