強(qiáng)夯法處理巖溶地基實(shí)例分析

王 偉 兵

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030009)

強(qiáng)夯法現(xiàn)如今已在各類(lèi)地基處理中被廣泛使用，貴州某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目飛行區(qū)指標(biāo)為4E，在現(xiàn)有跑道的東側(cè)365 m處新建一條長(zhǎng)4 000 m、寬45 m的近距平行第二跑道，與現(xiàn)有跑道的南端對(duì)齊。同時(shí)將現(xiàn)有跑道由3 200 m向北延長(zhǎng)至3 500 m。并規(guī)劃建設(shè)相應(yīng)的滑行道系統(tǒng)?，F(xiàn)該工程已全面進(jìn)入地基處理與土石方工程施工階段，該工程結(jié)合地質(zhì)勘察資料采用強(qiáng)夯法處理巖溶地基，處理完成的地基經(jīng)檢測(cè)加固效果較好，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。下面以一實(shí)例介紹強(qiáng)夯法在巖溶地基處理工程中的應(yīng)用情況。

1 工程概況

貴州某機(jī)場(chǎng)根據(jù)勘察報(bào)告場(chǎng)區(qū)基巖為石灰?guī)r、白云巖與泥質(zhì)灰?guī)r，少量碎屑灰?guī)r，第四系殘積松散堆積物零星分布于緩坡地帶及洼地之中，一般厚度1 m～8 m，最深達(dá)14 m～16 m，土質(zhì)狀態(tài)垂直分布明顯，基巖深槽中有流塑狀黏土存在。場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖溶個(gè)體形態(tài)比較簡(jiǎn)單，以垂直和傾斜(向內(nèi))狀為主，溶痕、溶孔、溶蝕裂隙、溶穴、溶溝、溶槽、石芽、落水洞、溶洞、洼地不同程度存在。

勘察區(qū)巖溶弱～中等發(fā)育，局部斷層影響帶強(qiáng)烈發(fā)育，勘察區(qū)巖溶發(fā)育表現(xiàn)出對(duì)地層層位、構(gòu)造部位和地貌單元的選擇性，主要發(fā)育于三疊系下統(tǒng)大冶組灰?guī)r和三疊系下統(tǒng)安順組白云巖中，且順地層巖性分界線、構(gòu)造走向及主要節(jié)理裂隙等方向發(fā)育明顯?？辈靺^(qū)巖溶發(fā)育有以豎向發(fā)育為主，水平發(fā)育較少的特性。巖溶主要形態(tài)為豎向落水洞、漏斗、溶蝕裂隙帶、溶溝溶槽、溶隙溶縫發(fā)育。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，結(jié)合穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果綜合考慮后，該工程在巖溶洼地、漏斗、塌陷、隱伏溶洞處采用不同能級(jí)的強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

2 強(qiáng)夯法處理巖溶地基的設(shè)計(jì)

2.1 巖溶洼地、漏斗、塌陷處理的設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)充填物的厚度(Ⅰ區(qū)為飛行區(qū)道面影響區(qū)、填方邊坡穩(wěn)定影響區(qū)、航站區(qū)和工作區(qū)道路區(qū)，Ⅱ區(qū)為飛行區(qū)土面區(qū)和工作區(qū))不同，采用不同的單擊夯擊能和單點(diǎn)擊數(shù)：Ⅰ區(qū)厚度小于4 m，Ⅱ區(qū)厚度小于4 m，單擊夯擊能點(diǎn)夯2 000 kN·m，單點(diǎn)擊數(shù)10擊～12擊；Ⅰ區(qū)厚度4 m～5 m，Ⅱ區(qū)厚度小于4 m～6 m，單擊夯擊能點(diǎn)夯3 000 kN·m，單點(diǎn)擊數(shù)10擊～12擊；Ⅰ區(qū)厚度5 m～6 m，Ⅱ區(qū)厚度小于6 m～8 m，單擊夯擊能點(diǎn)夯4 000 kN·m，單點(diǎn)擊數(shù)10擊～12擊；Ⅰ區(qū)厚度6 m～7 m，Ⅱ區(qū)大于8 m，單擊夯擊能點(diǎn)夯6 000 kN·m，單點(diǎn)擊數(shù)14擊～18擊。Ⅰ區(qū)厚度7 m～8 m，單擊夯擊能點(diǎn)夯6 000 kN·m，單點(diǎn)擊數(shù)14擊～18擊。夯點(diǎn)布置形式單擊夯擊能點(diǎn)夯2 000 kN·m，3 000 kN·m和4 000 kN·m采用4.5 m×4.5 m；單擊夯擊能點(diǎn)夯5 000 kN·m和6 000 kN·m采用5 m×5 m。

強(qiáng)夯前鋪設(shè)1.5 m墊層，墊層采用場(chǎng)內(nèi)開(kāi)采的灰?guī)r或白云巖，粒徑要求不大于0.8 m,含泥量應(yīng)不大于7%，級(jí)配應(yīng)良好(不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)Cc=1～3)。鋪設(shè)好的墊層在強(qiáng)夯前推平。嚴(yán)格控制墊層材料的質(zhì)量如粒徑、含泥量等指標(biāo)，不滿足要求的不得進(jìn)場(chǎng)。對(duì)有個(gè)別超粒徑的石料，現(xiàn)場(chǎng)解破至0.8 m以下滿足設(shè)計(jì)要求。

強(qiáng)夯停錘收斂采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制：夯擊遍數(shù)及單點(diǎn)擊數(shù)均不小于設(shè)計(jì)要求；點(diǎn)夯單擊夯擊能為2 000 kN·m和3 000 kN·m時(shí)，最后兩擊夯沉量不大于50 mm；點(diǎn)夯單擊夯擊能為4 000 kN·m和5 000 kN·m時(shí)，最后兩擊夯沉量不大于100 mm；點(diǎn)夯單擊夯擊能為6 000 kN·m時(shí)最后兩擊夯沉量不大于150 mm；滿夯最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm。

2.2 隱伏溶洞處理設(shè)計(jì)參數(shù)

飛行區(qū)道面影響區(qū)、填方邊坡穩(wěn)定影響區(qū)和工作區(qū)道路區(qū)溶洞處理方法：對(duì)于溶洞頂板埋藏深度H≤2 m的洞體，強(qiáng)夯采用3 000 kN·m級(jí)單擊夯擊能量進(jìn)行，具體的方法為用爆破方法破碎洞體頂板并清除頂板破碎物和洞體內(nèi)充填物，然后分層回填塊碎石進(jìn)行強(qiáng)夯。對(duì)于溶洞頂板埋藏深度2 m8 m的充填類(lèi)型的洞體，采用4 000 kN·m級(jí)單擊夯擊能量的墊層強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

飛行區(qū)土面區(qū)、航站區(qū)和工作區(qū)建筑物的隱伏溶洞處理方法：對(duì)于溶洞頂板埋藏深度H≤8 m的充填類(lèi)型的洞體，采用2 000 kN·m級(jí)單擊夯擊能量的墊層強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。對(duì)溶洞頂板埋藏深度H>8 m的充填類(lèi)型的洞體，采用3 000 kN·m級(jí)單擊夯擊能量的墊層強(qiáng)夯法進(jìn)行處理。

隱伏溶洞強(qiáng)夯法其他設(shè)計(jì)參數(shù)和巖溶洼地、漏斗、塌陷處理設(shè)計(jì)參數(shù)相同。

3 施工與檢測(cè)

1)強(qiáng)夯施工前做好各種準(zhǔn)備工作。

a.保證足夠數(shù)量的人員(技術(shù)人員和工人)、設(shè)備、材料和滿足要求的料源等。

b.要特別注意施工安全。

c.原地面處理斜坡上的強(qiáng)夯施工，結(jié)合土石方工程，開(kāi)挖臺(tái)階。臺(tái)階的寬度至少為一個(gè)夯錘直徑，高度根據(jù)場(chǎng)地地形情況確定。

2)強(qiáng)夯施工按下列順序進(jìn)行：

a.對(duì)于強(qiáng)夯前需鋪設(shè)墊層的，在鋪設(shè)墊層前將地面平整，鋪設(shè)好墊層后放出第一遍夯點(diǎn)位置，并相應(yīng)測(cè)出工作面的高程；

b.強(qiáng)夯機(jī)具設(shè)備就位，進(jìn)行第一遍點(diǎn)夯；

c.記錄夯坑深度，直至達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)完成夯擊；

d.用推土機(jī)推平場(chǎng)地，測(cè)量強(qiáng)夯后高程；

e.進(jìn)行地基處理強(qiáng)夯時(shí)，應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間間隔后，按上述順序逐次完成夯擊遍數(shù)；

f.按設(shè)計(jì)要求的層面滿夯，測(cè)量夯后高程并計(jì)算最終平均夯沉量；

g.碾壓并進(jìn)行找平；

h.測(cè)量、檢測(cè)與驗(yàn)收。

3)強(qiáng)夯施工還應(yīng)同時(shí)滿足下列要求:

a.要準(zhǔn)確測(cè)放夯點(diǎn)，放線誤差不超過(guò)50 mm，不要遺漏夯點(diǎn)。

b.強(qiáng)夯間隔時(shí)間按設(shè)計(jì)文件要求的時(shí)間進(jìn)行控制。

c.強(qiáng)夯要求采取夯擊次數(shù)和夯沉量雙控標(biāo)準(zhǔn)。若達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，夯坑需補(bǔ)料再夯。

d.每點(diǎn)的夯擊能量要保證，測(cè)量并記錄每擊的夯沉量及每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)。

e.詳細(xì)記錄施工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)及遇到的特殊情況。

f.施工中如有偏錘現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)重新對(duì)點(diǎn)。

g.夯擊過(guò)程中如有歪錘現(xiàn)象應(yīng)分析原因并及時(shí)調(diào)整，坑底墊平后方能繼續(xù)施工。

h.要及時(shí)排除夯坑及場(chǎng)地內(nèi)的積水。

4)大面積施工期進(jìn)行的試夯應(yīng)選擇代表性位置，地質(zhì)條件不同時(shí)應(yīng)分別試夯，試夯區(qū)不宜小于30 m×30 m。

5)局部強(qiáng)夯區(qū)域位于斜坡時(shí)，可先行填筑部分土石方，滿足強(qiáng)夯施工作業(yè)面條件后再行強(qiáng)夯處理。

6)強(qiáng)夯施工主要實(shí)測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 強(qiáng)夯施工實(shí)測(cè)指標(biāo)

7)巖溶處理檢測(cè)。

a.巖溶洼地、漏斗、塌陷強(qiáng)夯后檢測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目包括載荷試驗(yàn)、密實(shí)程度檢測(cè)。

飛行區(qū)道面影響區(qū)、填方邊坡穩(wěn)定影響區(qū)、航站區(qū)和工作區(qū)道路區(qū)的巖溶漏斗、洼地和塌陷，強(qiáng)夯后地基承載力特征值不小于180 kPa，每個(gè)巖溶檢測(cè)1點(diǎn)，強(qiáng)夯墊層固體體積率不小于78%，灌水法檢測(cè)，每個(gè)巖溶檢測(cè)2點(diǎn)。

飛行區(qū)土面區(qū)和工作區(qū)建筑區(qū)內(nèi)的巖溶漏斗、洼地和塌陷，強(qiáng)夯后地基承載力特征值不小于150 kPa，每個(gè)巖溶檢測(cè)1點(diǎn)，強(qiáng)夯墊層固體體積率不小于75%，灌水法檢測(cè)，每個(gè)巖溶檢測(cè)2點(diǎn)。

b.隱伏溶洞處理檢測(cè)。

強(qiáng)夯處理時(shí)，飛行區(qū)道面影響區(qū)、填方邊坡穩(wěn)定影響區(qū)和工作區(qū)道路區(qū)強(qiáng)夯墊層固體體積率不小于78%，灌水法檢測(cè)。每個(gè)洞體不少于1點(diǎn)，波速測(cè)試應(yīng)無(wú)明顯空洞，每個(gè)洞體不少于1點(diǎn)。飛行區(qū)土面區(qū)、航站區(qū)和工作區(qū)建筑區(qū)強(qiáng)夯墊層固體體積率不小于75%，灌水法檢測(cè)。每個(gè)洞體不少于1點(diǎn)，波速測(cè)試應(yīng)無(wú)明顯空洞，每個(gè)洞體不少于1點(diǎn)。

4 巖溶處理檢測(cè)結(jié)果

該工程本標(biāo)段巖溶處理在強(qiáng)夯施工結(jié)束后進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

巖溶洼地、漏斗、塌陷共4個(gè)。2個(gè)在飛行區(qū)道面影響區(qū)，載荷試驗(yàn)每個(gè)1點(diǎn)，共2點(diǎn)，承載力特征值均不小于180 kPa；強(qiáng)夯墊層固體體積率每個(gè)2點(diǎn)，共4點(diǎn)，均滿足設(shè)計(jì)要求。2個(gè)在飛行區(qū)土面區(qū)，載荷試驗(yàn)每個(gè)1點(diǎn)，共2點(diǎn)，承載力特征值均不小于150 kPa；強(qiáng)夯墊層固體體積率每個(gè)2點(diǎn)，共4點(diǎn)，均滿足設(shè)計(jì)要求。

隱伏溶洞共43個(gè)。27個(gè)在飛行區(qū)道面影響區(qū)，強(qiáng)夯墊層固體體積率每個(gè)2點(diǎn)，共54點(diǎn)，均滿足設(shè)計(jì)要求；波速測(cè)試每個(gè)1點(diǎn)，共27點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果均無(wú)明顯空洞，滿足設(shè)計(jì)要求。16個(gè)在飛行區(qū)土面區(qū)，強(qiáng)夯墊層固體體積率每個(gè)2點(diǎn)，共32點(diǎn)，均滿足設(shè)計(jì)要求；波速測(cè)試每個(gè)1點(diǎn)，共16點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果均無(wú)明顯空洞，滿足設(shè)計(jì)要求。

5 經(jīng)濟(jì)分析

以該工程為例，在西南地區(qū)將強(qiáng)夯法處理巖溶地基與其他處理方案(開(kāi)挖換填、灌注混凝土處理)進(jìn)行比較，施工速度快、工效高、施工費(fèi)用低、節(jié)省投資，不失為機(jī)場(chǎng)處理巖溶地基的一種好方法。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本工程的實(shí)踐證明，用該強(qiáng)夯法加固巖溶地基，它具有操作簡(jiǎn)單、加固效果好、工效高、施工費(fèi)用低、節(jié)省投資等優(yōu)越性。本工程采用強(qiáng)夯法施工，按照設(shè)計(jì)要求所有檢測(cè)項(xiàng)目均能夠滿足，證明該強(qiáng)夯法施工處理巖溶地基是可行的，對(duì)其他機(jī)場(chǎng)施工具有很好的參考價(jià)值，并為其提供科學(xué)依據(jù)。

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