分層強夯在處理高填方地基中的應用實例

馬 磊 濤

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056000)

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分層強夯在處理高填方地基中的應用實例

馬 磊 濤

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056000)

以張家口某工程地基處理為例，根據其工程概況，提出了運用分層強夯法處理高填方地基的方法，并根據地基質量檢測的結果，對分層強夯提高地基承載力、變形模量的效果進行了分析，通過對建筑的沉降觀測，為高填方工程的沉降規律積累了經驗數據。

分層強夯法，高填方地基，地基承載力，變形模量

0 引言

近幾年來隨著我國建設用地的緊張，山地、丘陵挖山填溝方式的場地越來越多，建設中填土地基處理技術的運用越來越廣泛，強夯在處理填土因具有施工速度快、適應范圍廣、經濟易行等優點在填土地基處理中得到廣泛應用。尤其是在高填方地基處理中，因為填土厚度大、填土自重固結沉降尚未完成，對強夯地基處理提出了更高的要求。

1 工程概況

本工程地處張家口萬全縣境內，擬建場地原始地貌形態屬于低山丘陵區，溝谷發育，場地地形起伏較大。本工程主要包括8個廠房，采用鋼結構，跨度24.0 m，獨立基礎，地基承載力要求150 kPa。廠房內有很多對沉降敏感的設備，如采用樁基，施工周期長，費用高，且無法解決廠房內地面沉降問題。經反復研究,決定采用分層強夯法加固。

1.1 場地地質條件

①-1層素填土(卵石土):雜色,稍濕,松散,成分以卵石為主,含量50%～80%,直徑30 mm～200 mm大小不等,次圓狀,最大厚度23.60 m。

①層素填土：以黃褐色為主,松散,稍濕,含零星卵礫石,主要成分為全風化泥巖碎屑及粘性土。最小厚度0.30 m,最大厚度25.60 m。

②-1層細砂:褐黃色,松散～稍密,稍濕,砂的成分為石英和長石,級配差，砂質較純。最小厚度0.80 m,最大厚度8.50 m。

②層黃土狀粉質粘土:褐黃色,可塑～硬塑,局部為黃土狀粉土,見白色菌絲體和小孔隙,底部含少量礫石,沖溝兩側孔隙較發育。最小厚度1.00 m,最大厚度20.50 m。

③層黃土狀粉質粘土:褐黃色,堅硬,含大量黑色鐵錳氧化物,該層主要分布在原地貌沖溝兩側。最小厚度1.00 m,最大厚度14.00 m。

④層卵石土：黃褐色,中密～密實,稍濕,粒徑約4 cm,含量達50%～70%,母巖成分為巖漿巖,質地堅硬,填充物為粗砂和硬塑狀粉質粘土。最小厚度0.60 m,最大厚度9.5 m。

⑤層礫巖：灰～灰綠色為主,表面稍濕,礫石含量50%～90%,砂泥質膠結,礫石含量不均,粒徑大小不一,礫石成分為巖漿巖類,僅零星分布。最小厚度0.70 m,最大厚度5.60 m。

⑥層泥巖：灰～灰綠色為主,局部呈紅色、黃色、灰黑色,全風化～強風化,局部夾有薄層細砂巖,該層未揭穿。

因為該場地現地形低于設計平場標高，場地為填方工程，從勘察報告來看平場到設計標高后最大厚度達30 m，且為近1～2新近填土,場地土質成分復雜，主要為泥巖碎屑、卵石、粉土組成的混合填充物、土層厚、松散且密實不均，該場地必須先進行地基處理。本工程采用分層強夯的方式處理，要求將填土全部處理密實，處理后地基承載力不小于150 kPa，變形模量達到30 MPa。

1.2 地基強夯設計計算

強夯加固影響深度通常可根據錘重和落距大小按梅納公式來計算，公式如下：

其中，Z為加固有效深度；M為錘重，kN；h為落距，m；α為修正系數。

α的變化范圍很大,因沒有考慮填土土性和初始密度的影響,一般實際結果比規范推薦使用的填土修正系數要小。根據本工程試夯及檢測的結果，本工程有效加固深度為8.0 m，反算得α=0.28。

1.3 強夯施工參數

1)夯點均采用正方形布置，夯點間距為6.0 m，夯點單擊夯擊能8 000 kN·m，錘重42 t，直徑2.52 m，分主次夯點間隔跳打，單點夯擊數12擊～15擊；

2)夯擊質量控制：夯擊質量控制是以最后兩擊平均夯沉量不大于20 cm且單點夯擊數應不小于12擊為準；

3)夯擊遍數：強夯分主、次夯兩遍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間；

4)主次夯完成后對強夯施工場地采用單擊夯擊能2 000 kN·m的強夯滿夯兩遍，每遍夯擊時單點夯2擊，點與點之間夯印相搭1/4錘徑；

5)每遍夯擊之間應保持一定的間隔，本工程的夯擊間隔可按3 d～5 d掌握(當填土為細顆粒土間隔按時間為10 d)。

2 強夯質量檢測

強夯處理的地基土,強度是隨時間逐漸提高的,所以在強夯完成后,應間隔一段時間才能進行地基質量檢驗。對于滲透性好的碎石土和砂土地基,間隔時間可取1周～2周,對滲透性差的低飽和度的粉土和粘性土地基,可取2周～4周。本工程地基土因碎石含量較多,檢測工作可在強夯完成7 d后進行。

2.1 強夯檢測方案

本工程根據土質情況采用圓錐動力觸探試驗及載荷試驗相結合的方式進行質量檢測。圓錐動力觸探試驗點按處理面積每700 m2一個，檢驗深度不應小于設計加固深度；載荷試驗點的數量每個廠房不少于3個。

2.2 強夯效果分析

2.2.1 圓錐動力觸探試驗

根據檢測方案，對強夯后的地基進行了動力觸探試驗，獲得了大量試驗數據，且對圓錐動力觸探試驗數據隨強夯深度的變化進行了統計分析，并與強夯前相同深度的圓錐動力觸探數據進行了對比分析。現以廠房1的試驗數據為例，分析結果如下：

強夯后實測擊數從強夯前的4.5擊～5.9擊提高到12.5擊～17.0擊；修正擊數從強夯前的4.5擊～5.3擊提高到12.5擊～15.8擊，擊數提高了約3倍。具體數據見圖1。

2.2.2 靜載荷試驗

為了確定強夯后土的變形模量，對每個廠房進行了靜載荷試驗，并按照彈性力學理論公式求出變形模量，公式如下：

E0=W(1-μ2)PB/S。

其中，W為承壓板形態系數，對于圓形承壓板取0.875；μ為泊松比，取0.27；B為試驗承壓板直徑或邊長，文中取0.8；P為荷載值，文中取300 kPa；S為與P相對應的沉降量。

現在以廠房1的部分載荷試驗數據為例，當取P=300 kPa時，代入上式可得變形模量分別為36.3 MPa,52.4 MPa,39.0 MPa,42.3 MPa,28.1 MPa，平均為39.6 MPa，基本能夠滿足設計要求。靜載荷試驗曲線見圖2。

2.3 沉降觀測

本工程自地基基礎施工完畢后進行了定期的沉降觀測，各建筑物沉降量與時間、填土處理厚度關系見表1。

表1 各建筑物沉降數據一覽表

工程名稱廠房1廠房2廠房3廠房4廠房5廠房6廠房7廠房8填土深度/m0～3513～321～202～181.5～183～16.50～160～13總觀測時間/d297296560296560296722723最大沉降/mm40.6932.0954.0928.0641.7425.1434.4847.85最小沉降/mm12.71919.9413.1317.0215.6117.1324.99最大平均沉降速率/mm·d-10.140.110.10.090.070.080.050.07最小平均沉降速率/mm·d-10.040.060.040.040.030.050.020.03注:沉降速率保留2位有效數字

根據表1可知，建筑物的沉降量跟時間及最大填土處理深度基本呈正比關系，根據最長2年的觀測數據，強夯處理的效果能夠滿足建筑物的使用要求。

3 結語

1)本場地采用分層強夯法的地基處理后,密實度、承載力值達到了設計要求。有效影響深度可達到8.0 m,強夯處理效果良好,強夯后可直接作為建筑物的基礎持力層。

2)通過檢測過程中大量動力觸探試驗數據及載荷試驗數據、提供了泥巖碎屑、卵石、粉土組成的混合填土強夯處理后變形模量與動力觸探對應關系數據。

3)對于挖山填溝場地的工業廠區,采用強夯法處理填土地基成本低,有效加固深度較大,地基加固效果好,可直接作為建筑物基礎持力層。通過對沉降的觀測數據，30 m厚的填土經該方法處理后，沉降能夠滿足規范及建筑物的要求。因此在山區、丘陵建設中,對高填方地基處理可推廣使用分層強夯法地基處理。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[2] GB 50007—2011,建筑地基基礎設計規范[S].

[3] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

On application of hierarchical dynamic compaction in dealing with highly filled foundation

Ma Leitao

(China Coal Handan Design Engineering Co., Ltd, Handan 056000, China)

Taking the foundation treatment of some project in Zhangjiakou as the example, the paper points out the method to adopt the hierarchical dynamic compaction to deal with highly filled foundation, and analyzes the hierarchical dynamic to improve the foundation loading capacity and deformation modulus according to the results of the basement quality test, and undertakes the settlement observation of the building, so as to accumulate the data for the settlement law of the highly-filled projects.

hierarchical dynamic method, highly-filled foundation, foundation loading capacity, deformation modulus

1009-6825(2017)16-0049-02

2017-03-27

馬磊濤(1983- ),男，工程師

TU472.31

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