強夯法與振沖法相結(jié)合在黃河沖積平原某工程中的應用分析

王宏珍　呂玉虎

摘要:文章簡要介紹了黃河沖積平原的沉積物特征,以及存在的主要工程地質(zhì)問題之一——飽和砂土的振動液化,并引例分析了強夯法與振沖法相結(jié)合消除飽和砂土振動液化的應用。強夯法增強了地基強度,提高了地基承載力;振沖法增強了砂土的密實度。強夯法與振沖法相結(jié)合進行地基處理,消除了飽和砂土的液化沉陷,二者結(jié)合作用非常顯著。

關(guān)鍵詞:強夯法;振沖法;黃河沖積平原;飽和砂土;振動液化;砂土液化

中圖分類號:TU472

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0052-02

黃河下游沖積平原是我國第二大平原——華北平原的重要組成部分,面積達25萬km2。黃河沖積平原的河南部分屬黃河沖積扇中上部。由于黃河善淤、善決、善徙和河水含砂量大(平均33.6kg/m3)的特征,使黃河寬淺散亂、沉積迅速,形成了世界著名的地上懸河,也因此形成了黃河沉積物的特征以砂土為主,間有少量粉土。

由于黃河沖積平原多泥砂強堆積的特點,很多地區(qū)作為工程建設場地普遍存在地基土強度差、液化深度大、液化等級重等諸多工程地質(zhì)問題。以往在該地區(qū)由于施工場地的局限及經(jīng)驗缺乏,通常很少采用強夯法進行地基處理,更少有強夯法與振沖法相結(jié)合的應用。隨著改革開放步伐的加快,一個個工業(yè)園等類似開闊場地的出現(xiàn)和成規(guī)模的開發(fā),施工環(huán)境允許,這就為強夯法與振沖法相結(jié)合的施工應用提供了空間。

一、工程概況

某工程場地位于黃河沖積平原的一個工業(yè)園區(qū)。擬建工程為一個成品庫,丙類建筑,高二層,框架結(jié)構(gòu),柱網(wǎng)間距6.0×6.0m,擬采用獨立基礎(chǔ)(2.8×2.8m)。根據(jù)勘察成果,場地地層以砂土為主,抗震設防烈度為8度,場地類別為Ⅲ類建筑場地,地下水位埋深2.2m,液化深度在2.3～15.0m,場地屬于嚴重液化場地,基礎(chǔ)持力層為第二層細砂,地基承載力特征值為110kPa。按國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求,該場地不能采用天然地基,需進行地基處理。根據(jù)設計要求,處理后的地基承載力特征值不小于150kPa,且全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理。

二、地基處理方案

1.地基處理采用強夯法加減壓井處理場地液化,部分消除場地液化,保證建筑物結(jié)構(gòu)安全。

2.該場地先采用強夯法進行地基處理。設計3000kN·m點夯兩遍,1000kN·m滿夯一遍,錘印搭接,夯錘直徑選擇2.0～2.5m。點夯按正三角形布置夯點,每遍夯點間距為6m,處理范圍為每邊超出基礎(chǔ)范圍繞6m。根據(jù)現(xiàn)場夯擊次數(shù)和試夯結(jié)果,要求3000kN·m點夯次數(shù)不少于11擊,且最后兩面兩擊的平均夯沉量不大于50mm。

3.強夯施工結(jié)束后進行振沖碎石樁施工,振沖碎石樁作為減壓井使用,不要求作承載力檢測。樁徑采用800mm,有效樁長13.6m,振沖器采用55kW。采用矩形布樁,樁間距為4.5×6.6m。

4.根據(jù)設計要求,地基處理檢測范圍為地基處理范圍,深度為6m。

三、地基檢測與分析

1.強夯處理后地基靜載荷試驗綜合分析成果見表1:

2.通過標準貫入試驗對經(jīng)過強夯法與振沖法相結(jié)合處理前后的飽和砂土的液化特性進行對比分析。地基處理前后飽和砂土液化特性對比見表2:

分析上表,可以看出,經(jīng)過強夯法與振沖法相結(jié)合的方式進行地基處理后,砂土的標準貫入實驗擊數(shù)顯著得到了提高,尤其是2.5～8m深度范圍內(nèi)提高的幅度更大,作用更顯著。從而表明砂土地的密實度提高,地基強度也增大,液化指數(shù)明顯減小(綜合液化指數(shù)為0.08～0.64,判別時粘粒含量均按3算),液化等級降低。地基液化處理結(jié)果滿足設計要求。

強夯處理后原土強度已經(jīng)得以提高,經(jīng)過振沖法(作為減壓井)處理后地基強度進一步增強,承載力也得以再次提高,滿足設計要求。

振沖樁復合地基承載力特征值fspk可以從下式看出這種效果:

fspk=[1+m(n-1)]fsk

式中:n——樁土應力比,可取2～4,原土強度低時取大值,原土強度高時取小值。此工程n可取2,m——樁土面積置換率,本工程可取0.0169,fsk取強夯后振沖法施工前的承載力特征值,即152kPa。

四、結(jié)語

采用相同的處理方案,對類似場地的另一工程進地基處理。經(jīng)檢測,處理后地基承載力特征值由處理前的90～110kPa,提高到處理后的153kPa,地基土的液化等級由嚴重液化降到全部消除液化。

綜上所述,在黃河沖積平原類似建筑場地進行地基處理時,如施工環(huán)境允許,按設計要求,可考慮采用強夯法與振沖法相結(jié)合的方式對丙類建筑場地進行地基處理,以消除飽和砂土的振動液化,增強地基強度,提高承載力。

強夯法夯實了砂土,增強了地基強度,消除砂土的振動液化效果明顯,提高了地基承載力;振沖法也擠密了砂土,增強了砂土的密實度,同時振沖法形成的碎石樁又可以作為減壓井,作為飽和砂土振動液化時孔隙水壓力消散的渠道。強夯法與振沖法相結(jié)合進行地基處理,從而消除飽和砂土的液化沉陷,二者結(jié)合作用非常顯著。

參考文獻

[1]中國建筑科學研究院.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002[S].北京,2002.

[2]中華人民工和國建設部.建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)[S].北京,2001.

作者簡介:王宏珍(1966-),女,河南溫縣人,河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院工程師,研究方向:水文地質(zhì)、工程地質(zhì)。