利用多種地基檢測手段為強夯設計提供依據

王衛紅 王 覃

(中化二建集團有限公司山西華晉巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

強夯法是近幾年地基處理中重要的方法之一，由于強夯具有施工簡單、經濟可行、加固效果明顯等優點，在許多工程中廣泛應用，但需通過現場試驗進行工藝控制，本文以某大范圍的填方挖方場地為例，利用多種手段對試夯后地基進行試驗，為后期整個場地，乃至汾西地區的強夯設計提供依據，以確定強夯的能擊、遍夯之間的間隔時間、最大夯擊數以及強夯點位的距離等參數，為了在保證強夯施工質量的基礎上，最大限度的節約地基處理的成本、縮短回填土方及強夯的工期，取得了良好的地基處理效果并獲得成功。

1 設計施工工藝

本次試驗的對象為人工回填土，場地地質條件不均勻，且地基土有嚴重濕陷性。區域面積為6 250 m2(25×25)，分層堆填攤鋪，填土高度為6.0 m，依據規范并結合當地強夯處理的施工經驗，確定夯擊能采用點夯6 000 kN·m，滿夯能級2 000 kN·m。布點方式為5.5 m間距，正三角形布點。夯擊遍數定為3遍，第3遍滿夯，錘印搭接1/4d。點夯滿足最后兩擊平均夯沉量不大于100 mm后追加2擊并且不得少于15擊；滿夯5擊。

2 地基監測與檢測手段以及目的

1)通過孔隙水壓力監測，測定強夯過程中及強夯完成后地層土體中孔隙水壓力的變化與消散情況，確定夯擊次數、遍夯之間的必要間隔時間；

2)通過試夯地面變形監測，監測試夯期間地面變形量、夯后地面標高，驗證夯擊次數是否合理，也判斷本地質條件是否適合強夯處理；

3)通過標準貫入試驗，測定試夯后填筑體的地基性狀，判定地基土密實情況及夯后場地均勻性；

4)通過瑞雷面波測試，通過波速變化情況判定場地密實度與均勻性，及強夯影響深度；

5)通過探井取樣、室內土工試驗測定底層原土及標準層填料土的各項物理性質指標，判定土層的濕陷性，測定夯后土的壓縮系數、壓縮模量、固結系數、次固結系數等是否滿足設計要求；

6)通過處理后地基靜載荷試驗，測定試夯地基承載力特征值，判定強夯能級是否合理。

3 試驗結果分析與評價

3.1 孔隙水壓力變化情況分析

本次強夯過程中共布置3個孔隙水壓力檢測孔，每孔布置2個傳感器，分別測定地表以下2.5 m和4.5 m處孔隙水壓力隨強夯過程的變化情況(見圖1)。該試夯場地地基土為黃土堆填而成，無地下水位影響。超孔隙水壓力也就是孔隙水壓力增量，是由外加載所引起的孔隙水壓力，一般都會有消散的趨勢，并最后轉化為有效應力，土體受到外力加載作用時土體本應產生變形，但由于孔隙間自由水排出受到阻礙，使作用于土骨架上的有效應力發生變化，從而限制其變形，地基處理的過程即超孔隙水壓力的產生和消散過程，超孔隙水壓力意味著土體的變形。

TTKXS1-3點處進行了全部觀測工作。根據圖2所示圖形可知，同深度的孔隙水壓力測頭所反映的孔隙水壓力消散程度有差異，隨著強夯擊數的增加孔隙水壓力出現升高變化，4.5 m處變化比2.5 m處明顯,不同深度孔隙水壓力消散與增長均有一定滯后。

根據實測孔隙水壓力增長與消散情況及孔壓增量與擊數、深度的關系圖可以看出，由于該區強夯分3次進行，故出現3次階段峰值。孔隙水壓力在階段強夯時達到峰值，強夯中止后孔隙水壓力快速消散，一遍點夯開始時孔隙水壓力達到峰值，前兩天消散較快，消散率可達40%～60%，5 d左右孔隙水壓力消散率可超過80%。分析其原因，由于整個場區以回填開山土石形成，較為松散，滲透性強。由此，本工程建議一遍強夯后5 d后進行二遍強夯。通過繪制孔壓增量與夯擊次數關系曲線可以確定最佳夯擊次數，當孔隙水壓力增量不隨夯擊能增加而增加時，可以認為該種土能接受的能量已達到飽和。

3.2 強夯地面變形情況分析

強夯過程中分別對9個強夯點進行了地面變形量觀測試驗，觀測點布置位置取夯錘邊0 m,1 m,2 m和3 m。根據現場實測記錄，編制完成如圖3所示強夯點處地面變形曲線圖，其中TTLQ1-1為第一遍強夯時的變形圖；TTLQ1-4為第二遍強夯時的變形圖；TTLQ1-7為滿夯時的變形圖。

由圖3所示圖形可以看出，第一遍強夯時地面隨強夯過程發生下沉變形，越靠近錘邊處變形越明顯，離錘邊2 m,3 m處地面基本處于平衡狀態；第二遍強夯時地面隨強夯過程發生隆起變形，表現為1 m處隆起量最大，2 m處次之，3 m處隆起最小。錘邊處由于強夯作用還是整體下沉；滿夯時錘邊處依然為下沉變形，其余1 m,2 m和3 m處基本處于平衡狀態。整個強夯過程地面隆起量較小，夯擊能量的利用率較高，故6 000 kN·m夯擊能適用于該地質條件。

通過第一遍強夯0 m處下沉變形統計，當夯擊數到13擊時，變形趨于穩定，結合夯沉量，設計提出的停夯標準為最后兩擊平均夯沉量不大于100 mm后追加2擊，結合孔壓增量與夯擊次數關系曲線，統計認為6 000 kN·m夯擊能下每個夯點的最佳夯擊數應為13擊～15擊。

3.3 標貫試驗分析地基土力性狀

地基土密實度分析。

強夯施工后選取4個有代表性的點進行標貫試驗，其中夯點布置1個，夯間布置3個，試驗深度均為6 m，每米進行標貫試驗。根據標貫試驗擊數，強夯后各層地基土密實程度均達到中密。

根據上述實測圖形，隨地層深度的增加波速整體在增大，表現為越向下土層越密實。表層以下2 m～3 m左右處波速可見局部偏大現象，推測為滿夯后淺部硬層。5 m～6 m深度以下波速較大，根據場地情況判斷到達回填前原土層，場地地基土整體均勻性一般。故此次6 000 kN能擊的強夯深度能達到6 m。

3.4 確定強夯處理后地基承載力特征值

共布置3組靜載試驗，夯點1組，夯區2組。試驗采用慢速維持荷載法，綜合分析3組地基靜載荷試驗的原始記錄數據，最終確定3組地基靜載荷試驗得到的處理后承載力特征值fak均大于250 kPa。該強夯能擊能滿足承載力的要求。

4 結語

本課題擬在系列試驗、工程研究的基礎上，為地基處理規范中強夯部分的修訂和發展提供實用參數。為后期整個場地，乃至汾西地區的強夯設計，工藝控制提供依據，以確定強夯的能擊、遍夯之間的間隔時間、夯擊次數以及強夯點位的距離、強夯影響深度等參數，為了在保證強夯施工質量的基礎上，最大限度的節約地基處理的成本、縮短回填土方及強夯的工期，取得了良好的地基處理效果并獲得成功。試驗所采用的施工方案、測試手段等，可供濕陷性土石回填地基、山區回填地基的強夯質量控制作為參考。

[1] JGJ 79—2012，建筑地基處理規范[S].

[2] GB 50025—2004,濕陷性黃土規范[S].

[3] 白 冰，徐華軒，劉海波.強夯置換法處理松軟土地基的若干問題研究[J].巖土力學與工程學報，2010(S1):3001-3006.

[4] 崔愛明.孔隙水壓力觀測在高速公路軟土地基處理施工中的應用[J].巖土工程界，2009(9):60-66.

[5] 王鐵宏，水偉厚.10 000 kN·m高能級強夯時的地面變形與孔壓試驗研究[J].巖土工程學報，2005(7):21-23.