強(qiáng)夯半置換處理泥炭質(zhì)粘土地基

張慧萍

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 地形與地質(zhì)

某制造基地建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)位于滇東高原向黔中高原丘陵斜坡過(guò)渡地段，地勢(shì)東高西低，為剝蝕、侵蝕、溶蝕中低山及丘陵地貌，沿線(xiàn)海拔最高為1860.00 m，最低海拔為1822.00 m。該場(chǎng)地基巖上覆地層為素填土、耕植土、紅粘土、粘土及泥炭質(zhì)粘土層;基巖為早石炭系下統(tǒng)大塘組頁(yè)巖、石灰?guī)r。各層地層和巖土體性質(zhì)如下:

①耕植土(Qpd):褐黑色，含植物根莖，結(jié)構(gòu)松散，層厚0.5 m～0.6 m。

②素填土(Qml):雜色，由粘土及碎塊石等組成，碎塊石成分:頁(yè)巖及少量灰?guī)r，結(jié)構(gòu)松散，層厚1.2 m～3.9 m。

③紅粘土(Qel):褐黃色，殘積成因，屬原生紅粘土，可塑狀，土質(zhì)均勻，切面光滑，局部偶夾小碎石，致密狀結(jié)構(gòu)，為高壓縮性土，層厚變化較大，層厚為4.6 m～9.9 m。

④泥炭質(zhì)粘土(Qh):黑色，沼澤成因，流塑狀，局部偶夾小碎石，為高壓縮性土，低透水性，強(qiáng)度低、觸變性和流變性，層厚變化較大，層厚為4.6 m～11.4 m。

⑤粘土(Qdl):黃色，坡積成因，硬塑狀，含23%～35%碎塊石，成分:強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r及頁(yè)巖，層厚變化較大，層厚為3.3 m～11.3 m。

⑥頁(yè)巖(C1d):為石炭系大塘組頁(yè)巖，泥質(zhì)膠結(jié)，較完整，屬軟巖，遇水易膨脹軟化，基本均勻分布于場(chǎng)地內(nèi)，層厚5.0 m～8.0 m。

⑦石灰?guī)r(C1d):為石炭系大塘組石灰?guī)r，巖體較完整，屬較硬巖，水溶蝕作用強(qiáng)烈，局部見(jiàn)溶蝕孔洞。

1.2 不良地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

1)場(chǎng)地地勢(shì)高低起伏，溝壑縱橫，地形地貌復(fù)雜，進(jìn)行項(xiàng)目場(chǎng)平時(shí)，挖方段會(huì)形成局部滑坡和垮塌，高填方段會(huì)形成地基土的固結(jié)沉降不均勻等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

2)場(chǎng)地內(nèi)土層種類(lèi)多，其中以紅粘土層及泥炭質(zhì)粘土層為主，均屬高壓縮性土，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差。

3)巖層:石灰?guī)r溶洞(裂隙)發(fā)育，基巖面起伏大，場(chǎng)地巖體破碎，局部破碎層較厚，不穩(wěn)定;頁(yè)巖:屬軟巖，暴露易風(fēng)化崩解。

1.3 巖土參數(shù)

地層巖土體參數(shù)表見(jiàn)表1。

2 地基處理設(shè)計(jì)要求

1)要求處理后的地基承載力特征值不小于200 kPa;2)壓縮模量不小于10 MPa;3)地基處理后在地坪標(biāo)高下應(yīng)形成不小于10 m厚度的硬殼層;4)應(yīng)消除自重固結(jié)。

3 強(qiáng)夯設(shè)計(jì)原則

1)滿(mǎn)足安全合理、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)適用的要求。2)施工簡(jiǎn)便，質(zhì)量便于控制。3)依據(jù)場(chǎng)平標(biāo)高，進(jìn)行平面分區(qū)設(shè)計(jì);并綜合考慮回填土、原地面以下耕植土、素填土、紅粘土及泥炭質(zhì)粘土厚度，進(jìn)行分區(qū)能級(jí)設(shè)計(jì)。4)通過(guò)強(qiáng)夯處理原地面以下耕植土、素填土、紅粘土及泥炭質(zhì)粘土，提高地基承載力，并通過(guò)強(qiáng)夯加固回填層。

表1 地層巖土體參數(shù)表

4 強(qiáng)夯施工參數(shù)的確定方法

4.1 本場(chǎng)地需處理的土層

本場(chǎng)地主要為由回填土構(gòu)成的填方場(chǎng)地，回填厚度在2 m～16 m之間。由于場(chǎng)地在回填中未進(jìn)行清表，故在回填土下尚存在以下軟弱土層:

①耕植土:厚度在0.5 m～0.6 m之間;②素填土:厚度在1.2 m～3.9 m之間;③紅粘土:厚度在4.6 m～6.9 m 之間;④泥炭質(zhì)粘土:厚度在4.6 m～11.4 m 之間。

其中耕植土、素填土、泥炭質(zhì)粘土均屬軟土，承載力很低，③紅粘土，雖然承載力在200 kPa以上，但壓縮模量為5.8 MPa，也屬高壓縮性土，需要進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

本場(chǎng)地地坪分為兩個(gè)臺(tái)階，第一個(gè)臺(tái)階處理后的地坪標(biāo)高絕對(duì)高程為1843.00 m。第二個(gè)臺(tái)階處理后的場(chǎng)坪標(biāo)高絕對(duì)高程為1832.00 m。

4.2 強(qiáng)夯能級(jí)的確定原則

1)當(dāng)回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度大于8 m時(shí)，強(qiáng)夯能級(jí)采用8000 kN·m，使地基形成不小于10 m的硬殼層。

2)當(dāng)回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在6 m～8 m時(shí)(6 m～8 m以下為⑤粘土或⑥頁(yè)巖)，強(qiáng)夯能級(jí)采用6000 kN·m。

3)當(dāng)回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在4 m～6 m時(shí)，強(qiáng)夯能級(jí)采用4000 kN·m(4 m～6 m以下為⑤粘土或⑥頁(yè)巖)。

4)當(dāng)回填土厚度+①+②+③+④土層的總厚度在4 m之內(nèi)時(shí)(4 m以下為⑤粘土或⑥頁(yè)巖)，強(qiáng)夯能級(jí)采用3000 kN·m。

注:以上土層中的①，②，③，④并不一定全部存在，或可缺失。

5 強(qiáng)夯類(lèi)型的確定方法

5.1 強(qiáng)夯半置換適用的條件

當(dāng)處理深度內(nèi)上部2/3厚度內(nèi)存在④泥炭質(zhì)粘土?xí)r，應(yīng)采用強(qiáng)夯半置換法施工。

5.2 直接強(qiáng)夯法適用的條件

當(dāng)處理深度內(nèi)不含泥炭質(zhì)粘土或泥炭質(zhì)粘土位于處理深度下部1/2～1/3厚度之內(nèi)時(shí)，不采用強(qiáng)夯半置換法而采用直接強(qiáng)夯法。注:低能級(jí)時(shí)取1/2厚度，高能級(jí)時(shí)取1/3厚度。

6 強(qiáng)夯施工參數(shù)

以8000 kN·m和4000 kN·m為例說(shuō)明。直接強(qiáng)夯和強(qiáng)夯半置換施工技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2，表3。

表2 直接強(qiáng)夯施工技術(shù)參數(shù)

表3 強(qiáng)夯半置換施工技術(shù)參數(shù)

7 強(qiáng)夯半置換施工方法

7.1 主夯施工

隔行分兩遍完成。1)夯位放樣，用白灰灑出夯位輪廓線(xiàn)。2)架設(shè)水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)儀設(shè)在夯坑邊50 m之外。3)測(cè)量夯擊點(diǎn)地面高程。4)夯機(jī)就位，穩(wěn)車(chē)后調(diào)整臂桿角度至65°。5)測(cè)量錘頂高程并記錄。6)提升脫鉤器，標(biāo)定落距并鎖定脫鉤器鋼絲繩長(zhǎng)度。7)提升夯錘，脫鉤器打開(kāi)夯錘自由落下。8)測(cè)量錘頂高程。9)進(jìn)行強(qiáng)夯夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當(dāng)拔錘困難時(shí)，停止夯擊，移機(jī)進(jìn)行下一點(diǎn)的夯擊。10)當(dāng)一遍點(diǎn)夯完成后，用回填料將夯坑回填，推土機(jī)整平。11)依照一遍的方法和標(biāo)準(zhǔn)，完成二遍夯點(diǎn)的夯擊。12)夯坑回填，推土機(jī)整平，準(zhǔn)備復(fù)夯施工。13)當(dāng)場(chǎng)地有泥炭質(zhì)粘土擠出時(shí)，用推土機(jī)、裝載機(jī)及時(shí)將擠出的泥質(zhì)土清走，集中堆放在指定位置。

7.2 復(fù)夯施工

隔行分兩遍完成。1)按照點(diǎn)夯施工方法進(jìn)行強(qiáng)夯夯擊并逐擊記錄夯坑深度，直至滿(mǎn)足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn):a.夯坑的總夯沉量與一、二遍的夯坑累計(jì)夯沉量應(yīng)不小于半置換處理④泥炭質(zhì)粘土厚度的1.5倍;b.最后兩擊夯沉量平均值滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2)移機(jī)進(jìn)行下一點(diǎn)夯擊，直至完成本遍全部夯點(diǎn)。3)用場(chǎng)地土方回填料將夯坑回填，推土機(jī)整平后，按上述步驟完成下遍復(fù)夯點(diǎn)的施工。4)用場(chǎng)地土方回填料將夯坑回填，推土機(jī)整平后，準(zhǔn)備滿(mǎn)夯施工。

7.3 滿(mǎn)夯施工

1)放出滿(mǎn)夯基準(zhǔn)線(xiàn)。2)夯機(jī)就位，鎖定落距。3)錘印搭接1/4，每點(diǎn)夯擊次數(shù)3擊(或5擊)。4)逐排夯完，整平場(chǎng)地，標(biāo)高測(cè)量。

8 強(qiáng)夯質(zhì)量控制

1)強(qiáng)夯前對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行檢查，并檢查夯錘重量、落距控制手段，確保單擊夯擊能符合設(shè)計(jì)要求;在每一遍夯擊前對(duì)夯點(diǎn)放線(xiàn)進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時(shí)糾正;施工中檢查落距、夯擊遍數(shù)、夯點(diǎn)位置、夯擊范圍，并對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。

2)強(qiáng)夯施工中嚴(yán)格執(zhí)行夯沉量和夯擊數(shù)雙控，當(dāng)夯沉量不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)繼續(xù)夯擊直至夯沉量符合要求。

9 強(qiáng)夯質(zhì)量檢驗(yàn)

1)強(qiáng)夯處理后地基質(zhì)量檢測(cè)由具有相關(guān)資質(zhì)的第三方單位在施工結(jié)束后14 d進(jìn)行。出具強(qiáng)夯處理的質(zhì)量(承載力、壓縮模量、固結(jié)沿深度變化情況等)綜合評(píng)價(jià)及結(jié)論。2)強(qiáng)夯處理后的地基承載力檢驗(yàn)，采用現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定。壓縮模量通過(guò)土的原位測(cè)試或室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)確定。

10 結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)夯法施工設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，加固效果好，質(zhì)量可靠，進(jìn)度快，造價(jià)低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

強(qiáng)夯半置換法處理泥炭質(zhì)粘土，能有效地改善地基的各項(xiàng)物理力學(xué)性能，滿(mǎn)足地基承載力要求，經(jīng)濟(jì)可靠。

[1]GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CECS 279∶2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]何耘天.強(qiáng)夯法在某別墅區(qū)地基處理工程中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011，37(4):56-57.