填海地層強(qiáng)夯法的應(yīng)用及機(jī)理研究

李帥 李世 吳勇 溫淼

1.大連市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧大連 116000 2.國網(wǎng)大連供電公司 遼寧大連 116000

1 工程概況

本工程位于遼寧沿海區(qū)域，場地原地貌單元為山前坡地地貌單元，后經(jīng)人工回填平整后形成現(xiàn)狀地貌，根據(jù)勘探資料，地層由上至下劃分為：①素填土：灰褐色，其成分主要由全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖、碎石及粘性土等組成，本層新近回填，于場區(qū)分布普遍。②中砂：淺黃色，由石英、長石顆粒組成，稍密-中密，稍濕-飽和。層厚0.50-3.00m，層底埋深5.00-6.50m。③粉質(zhì)粘土：灰黑色，軟塑-可塑，濕。含少量有機(jī)質(zhì)，略具腥臭味，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。層厚0.30-1.20m，層底埋深3.50-5.50m。④強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖：黃褐色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分發(fā)生顯著變化，碎塊用手可折斷，遇水易軟化。揭露層厚2.00m，層底埋深2.00-9.00m。該帶于場地普遍分布。

2 強(qiáng)夯施工工藝以及參數(shù)的選擇

強(qiáng)夯施工工藝的選擇與場地地質(zhì)工程條件密切相關(guān)，應(yīng)根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件進(jìn)行強(qiáng)夯工藝以及參數(shù)的選擇。

2.1 有效加固深度

式中H－－有效加固深度（m）；M－－夯錘質(zhì)量（kN）；h－－落距（m）；

由上式估算的有效加固深度較實(shí)測值大,可采用0.34-0.8的修正系數(shù)進(jìn)行修正。影響有效加固深度的因素除夯錘重和落距外，還有單擊夯擊能、夯擊次數(shù)、錘底單位壓力、地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度、埋藏順序和地下水位等。

2.2 最佳夯擊能

可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)關(guān)系來確定最佳夯擊能。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，可按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，根據(jù)上述地層描述情況，沉降主要發(fā)生地層為素填土層、中砂、粉質(zhì)粘土層，厚度最深可達(dá)7.00m，故夯擊能選用至少為300t.m。

2.3 夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯2-3遍，對于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時(shí)夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯兩遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。

2.4 夯擊點(diǎn)布置

夯擊點(diǎn)一般采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5-3.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。

2.5 承載力確定

強(qiáng)夯地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定,初步設(shè)計(jì)時(shí)也可根據(jù)夯后原位測試和土工試驗(yàn)指標(biāo)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定確定。

3 強(qiáng)夯質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）強(qiáng)夯置換施工中可采用超重型或重型圓錐動(dòng)力觸探檢查置換墩著底情況。

（2）強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗(yàn)收承載力檢驗(yàn)，應(yīng)在施工結(jié)束后間隔一定時(shí)間方能進(jìn)行，對于碎石土和砂土地基，其間隔時(shí)間可取7-14d；粉土和粘性土地基可取14-28d。強(qiáng)夯置換地基間隔時(shí)間可取28d。

（3）強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。強(qiáng)夯置換后的地基竣工驗(yàn)收時(shí)，承載力檢驗(yàn)除應(yīng)采用單墩載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)外，尚應(yīng)采用動(dòng)力觸探等有效手段查明置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變化，對飽和粉土地基允許采用單墩復(fù)合地基載荷試驗(yàn)代替單墩載荷試驗(yàn)。

4 強(qiáng)夯技術(shù)機(jī)理研究

（1）一般認(rèn)為，強(qiáng)夯的結(jié)果導(dǎo)致在地基中沿深度通常形成性質(zhì)不同的三個(gè)作用區(qū)。在地基表層受到界面波和剪切波的干擾形成松動(dòng)區(qū)；在松動(dòng)區(qū)下面某一深度，受到壓縮波的作用，使土層產(chǎn)生沉降和土體的壓密，形成加固區(qū)；在加固區(qū)下面，沖擊波逐漸衰減，不足以使土產(chǎn)生塑性變形，對地基不起加固作用，稱為彈性區(qū)。

（2）對于飽和粘性土地基，近年來發(fā)展了強(qiáng)夯置換法，這是利用夯擊能將碎石、礦渣等材料強(qiáng)力擠入地基，在地基中形成碎石墩，并與墩間土形成碎石墩復(fù)合地基，提高地基承載力和減小沉降。

（3）強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑-流塑的粘性土等地基上對變形要求不嚴(yán)的工程。通過碎石骨料的置換、相當(dāng)于給軟弱土中進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，減少了壓縮性，從而減少沉降量發(fā)生。

5 強(qiáng)夯施工中的注意事項(xiàng)

（1）對于某些土層沉降量過大的土層，一次夯擊的沉降量可達(dá)50cm以上，從而因夯坑過深而無法提錘甚至丟錘，這時(shí)應(yīng)該考慮在場地先鋪上一層碎石褥墊層，再次進(jìn)行強(qiáng)夯，碎石層選擇應(yīng)具備風(fēng)化強(qiáng)度弱、巖質(zhì)堅(jiān)硬級配粒徑良好等特點(diǎn)，再次強(qiáng)夯發(fā)生沉降量較大情況后，用碎石進(jìn)行回填夯坑，回填滿后，繼續(xù)進(jìn)行強(qiáng)夯，反復(fù)這個(gè)過程，直至滿足規(guī)范沉降要求。碎石間隙為良好的排水通道，有利于水分蒸發(fā)。一般來說，可以取得較好效果。

（2）對于設(shè)計(jì)要求承載力較高的局部區(qū)域，可采取強(qiáng)夯碎石置換的施工方法，甚至可根據(jù)工程需要采取護(hù)夯，防止夯擊土體側(cè)向滑移剪切破壞。對于局部含水量大，承載力極低的軟土（淤泥質(zhì)土）等，可采用局部換填的方法。最終地基處理方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及場地土體實(shí)際特點(diǎn)結(jié)合而定，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工，保證工程質(zhì)量。

（3）對于某些對于場地整體均勻性要求較高的區(qū)域，待強(qiáng)夯施工完畢后，采用挖掘機(jī)將夯點(diǎn)間的軟弱土挖出，最終利用級配粒徑良好、巖質(zhì)堅(jiān)硬、風(fēng)化程度弱的碎石，回填至略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行滿夯[1]。

（4）強(qiáng)夯時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，其對周圍附近居民產(chǎn)生較大噪音，另外，當(dāng)風(fēng)力條件較弱，地表較干旱時(shí)，強(qiáng)夯施工會(huì)造成較大煙塵，難以散去，對環(huán)境污染較大，因此不適于市內(nèi)人聚集區(qū)域施工。

（5）如擬建場區(qū)周圍有建筑物，應(yīng)該采用挖取隔振溝等措施防止對周圍建筑物的振動(dòng)破壞。

（6）另檢測強(qiáng)夯效果時(shí)，應(yīng)采用淺層平板試驗(yàn)進(jìn)行檢測，應(yīng)注意，冬季凍土解凍時(shí)，會(huì)對試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響。故可選擇重型動(dòng)力觸探或超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)進(jìn)行。