周慕忠
濕陷性粉土處理目的主要是消除其濕陷性,滿足地基變形、強度以及邊坡穩(wěn)定的要求。鑒于濕陷性粉土的特性和工程危害,必須對其進(jìn)行處理。目前濕陷性粉土的常用處理方法主要有換填法和強夯法。換填法就是將土基下的濕陷性粉土全部挖除,然后采用工程性能良好的土分層回填碾壓密實。換填法的優(yōu)點是可以徹底清除濕陷性粉土,用工程性能好的土源替代,可以保證填料的均勻性、穩(wěn)定性和密實性,施工工藝簡單。但對面積較大的濕陷性粉土進(jìn)行換填,不僅工程量大,而且工期長。強夯法是用夯錘提高至一定高度使其自由下落,給地基施加沖擊和振動能量,從而提高地基土的承載力,降低壓縮性,改善工程性能。采用強夯法處理,不僅施工簡單,工期短,處理效果好,還可減少外借土方量。因此在粉土分布面積較廣且厚度不超過10~15m的情況下應(yīng)優(yōu)先采用強夯法處理。
烏魯木齊地窩堡國際機場北區(qū)改擴建工程位于天山山脈北麓荒漠沖積帶的邊緣,東、南、西三面為天山山脈延伸坡地,北面及西北面為開闊地帶,該工程地質(zhì)條件復(fù)雜,原場地遍布1.2~3.8m厚粉土,粉土具有濕陷性,且厚薄不一,在大面積高填土作用下,可能產(chǎn)生較大沉降,尤其是差異沉降對場地后期建設(shè)和使用帶來不利影響。
航站區(qū)最大填方厚度28.3m,平均填方厚度約為10.2m,大面積高填方填筑體填筑及處理方案設(shè)計和施工質(zhì)量,直接決定了該區(qū)域高填方場地的整體穩(wěn)定、沉降總量以及變形發(fā)展趨勢。
表1 粉土層主要物理指標(biāo)和工程特性指標(biāo)
針對原場地淺層土區(qū)域內(nèi)存在的濕陷性粉土,采用2000kN·m能級強夯處理試驗,在強夯前、后,分別進(jìn)行室內(nèi)土工試驗、平板載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和夯沉量監(jiān)測,獲得土體壓實度、濕陷系數(shù)、承載力和變形模量等指標(biāo)。
表2 粉土處理指標(biāo)
選取20×20區(qū)域為施工場地,采用2000kN·m按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行強夯施工。
第一遍點夯能級為2000kN·m,點夯間距3.5m,正方形布置,收錘標(biāo)準(zhǔn)按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制,強夯結(jié)束后將夯坑推平;第二遍點夯等級為2000kN·m,在第一遍之間插點,收錘標(biāo)準(zhǔn)按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制,強夯結(jié)束后將夯坑推平;最后一遍滿夯能級為1000kN·m,要求夯印1/3搭接,每點夯3擊。滿夯結(jié)束后,將夯坑推平,平整場地。
圖1 夯點布置平面圖
(1)場地清表,清除試驗區(qū)范圍內(nèi)的耕土,清表后,試驗區(qū)范圍內(nèi)的有機質(zhì)含量不超過5%。
(2)平整場地,場地平整度應(yīng)滿足施工設(shè)備安全行走要求。
(3)按照試驗檢測要求,進(jìn)行原地基強夯處理前檢測,包括室內(nèi)土工試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。
(4)強夯主機就位,夯錘置于夯點位置,將夯錘起吊至預(yù)定高度后自動脫鉤,夯錘夯擊地面,測量并記錄夯前錘頂高程、錘重、落距等相關(guān)參數(shù)。
(5)重復(fù)步驟(4),按照收錘標(biāo)準(zhǔn)控制夯擊擊數(shù)。重復(fù)上述步驟,完成第一遍全部夯點夯擊。
(6)完成第二遍點夯,完成后將夯坑推平。
(7)點夯施工后進(jìn)行低能級滿夯施工,將場地表層土夯實,并測量夯后場地高程。
(8)按照試驗檢測要求,進(jìn)行原地基強夯處理后檢測,包括室內(nèi)土工試驗平板載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。
在強夯處理前、處理后,主要測試數(shù)據(jù)分析如表3。
表3 強夯前后土工試驗成果對比
強夯處理后,粉土的孔隙比變小,密度提高。密度由處理前的1.55g/cm3約提高至1.75g/cm3,壓實系數(shù)約為0.92;強夯消除了大部分濕陷性,濕陷性系數(shù)約從0.09降低至0.03。
圖3 測試點2浸水載荷試驗
表4 載荷試驗結(jié)果
載荷板試驗得到的浸水后附加沉降約為30mm。
承載力特征值250kPa,大于220kPa標(biāo)準(zhǔn)值。
強夯處理后對于減小濕陷性有很明顯的作用,可以達(dá)到地基承載力的要求,采用強夯法處理粉土濕陷性的工藝是可行的。但強夯并未完全消除粉土的濕陷性,且土體的變形模量還較強夯前有所降低,因此,在結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定性要求較高區(qū)域,建議采用其他方式消除粉土濕陷性,若粉土較淺可對粉土進(jìn)行清除。