關(guān)于強(qiáng)夯法對(duì)雜填土地基處理效果的實(shí)例分析

陸羽翀

摘 要 本文以工程實(shí)例進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)雜填土地基的處理方案進(jìn)行篩選，并對(duì)強(qiáng)夯法的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行確定，最后對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行闡述，并對(duì)處理效果進(jìn)行驗(yàn)證，繼而為相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)夯法；雜填土地基；地基處理效果

1 地基工程的地質(zhì)條件分析

在本次研究的地基工程所在地土層主要由細(xì)砂、中砂構(gòu)成，其中存在較多的雜填土。其層序及各層土的特征如下：①雜填土。其顏色為灰黑色，成分難以進(jìn)行有效的分辨，其中可能包含的有：磚瓦碎塊、煤渣、礦石、混凝土塊、生活垃圾等，其會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺鼻性氣味，其分布較為分散。層底埋深在0.4～12.6m之間、層底標(biāo)高在372～386m之間。②細(xì)砂。起顏色為灰黃色，其上部表層夾雜少量黃土狀土，主要成分包含：石英、長(zhǎng)石，厚度在1.5～5.5m之間、層底埋深在5.5～5.9m之間、層底標(biāo)高在379～380m之間。③黃土狀土。其顏色為灰黃色，存在少數(shù)的大型孔隙，其主要分布于鉆孔處，厚度約3m、層底埋深5.6m、層底標(biāo)高約380m。④中砂。其顏色為黃褐色-黃色，主要成分包括：石英、長(zhǎng)石、云母。本層顆粒自上而下不斷變粗，上部分夾雜粉土、粉細(xì)砂透鏡體，其呈現(xiàn)出中密-密實(shí)狀態(tài)。該砂層未穿透，最高暴露深度為20m，暴露厚度為7.2m。

由室內(nèi)試驗(yàn)土工實(shí)驗(yàn)及野外原位測(cè)試結(jié)果，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到主要土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值，并對(duì)土質(zhì)類(lèi)型進(jìn)行闡述：①雜填土。其主要有建筑的廢氣土與生活垃圾組成的，其中土質(zhì)較為分散、成分復(fù)雜，實(shí)際的夯擊次數(shù)為2～8.7擊，平均夯擊次數(shù)為3.6擊，呈松散-稍密狀態(tài)，其性能較差。②細(xì)砂。試驗(yàn)夯擊的次數(shù)為11～21擊，平均夯擊次數(shù)為16.6擊，呈稍密-中密狀態(tài)，其性能較好。③中砂。試驗(yàn)夯擊次數(shù)為19～59擊，平均擊數(shù)為34.6擊，呈中密-密實(shí)狀態(tài)，其性能優(yōu)良。

2 強(qiáng)夯法對(duì)雜填土地基處理的方案分析

2.1 篩選地基處理的方案

當(dāng)前地基的處理方法主要有六種，①排水固結(jié)法雖然理論完善，但是其需要壓荷載，且預(yù)壓時(shí)間很長(zhǎng)，此方案在工期短、壓載匱乏的工程中不適用；②深層攪拌法在加固黏土中比較實(shí)用，但需要的水質(zhì)較高，且會(huì)造成一定污染；③水泥土攪拌法既能增強(qiáng)地基承載力，還能降低地基沉降量，但是此方案造價(jià)高、水泥用量大；④石灰樁法在石灰生產(chǎn)地較為適用，但此方案所需的施工工藝還不夠成熟，并會(huì)產(chǎn)生污染問(wèn)題；⑤振沖碎石樁法雖有排水固結(jié)、置換擠密的效用，但是側(cè)向約束力較低、透水性差，軟土擠壓后結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期加固要求；⑥強(qiáng)夯法主要應(yīng)用與地基處理，其不僅施工簡(jiǎn)便快捷、成本少、效果好，但是此方法在施工中會(huì)出現(xiàn)一定的噪聲及振動(dòng)，而且還會(huì)造成一定的污染[1]。

2.2 強(qiáng)夯法處理的設(shè)計(jì)指標(biāo)分析

（1）地面設(shè)計(jì)承載力估算

按照上林路市政工程施工圖設(shè)計(jì)可知，此工程道路規(guī)劃紅線(xiàn)寬50m，道路紅線(xiàn)外兩邊各設(shè)置5m寬綠化帶，道路斷面為三塊板形式，其中機(jī)動(dòng)車(chē)道寬23m，隔離帶2×2.5m，非機(jī)動(dòng)車(chē)道2×5m，綠化帶2×3m，人行道2×3m。按照相關(guān)資料可知輪胎接地壓強(qiáng)為700kPa，擴(kuò)散角設(shè)置為35°，而地基受到輪胎接地壓強(qiáng)產(chǎn)生的荷載為25kPa，其中l(wèi)為0.455m。所以基底附加應(yīng)力就是地基自重加上輪胎接地壓強(qiáng)的總和為40kPa，其與雜填土的承載力特征值相比較少?？梢?jiàn)地基強(qiáng)度條件符合以下處理地基的變形條件。

（2）確定有效加固深度

通過(guò)勘探報(bào)告顯示，需要處理地基的長(zhǎng)度l=140m、寬b=50m。通過(guò)對(duì)承載力估算確定地基的荷載為40kPa，若壓縮深度z=10m，基于此可獲得地基中心點(diǎn)的附加應(yīng)力，所以l1=l/2=140/2=70m，b1=b/2=50/2=25m，l1/b1=70/25=0.8，z/b1=10/25=0.4。以此可知附加應(yīng)力與自重應(yīng)力為：σz=4acp=4*0.24414*40=39.0624kPa。σs=γz=20*10=200kPa。σz/σs=39.0624/200=0.195312<0.2，所以壓縮深度為10m。

（3）夯錘的選擇與落距的設(shè)置

單擊夯擊能為錘重落距的乘積，其表達(dá)的公式為E=Mh=（H/a）2*10=（10/0.8）2*10=1563kN·m。其中E為夯擊能、M為錘重、h為落距、a為修正系數(shù)、變動(dòng)范圍為0.35～0.8、飽和軟土為0.45～0.5、黏土為0.5、砂土為0.7、填土為0.6～0.8、黃土為0.35～0.5。在E相同時(shí)，增大W的效果比增大h效果更加顯著，但是錘重大需要的起吊設(shè)備質(zhì)量越高，所以選擇錘重12t，落距為13m，夯錘直徑為2.5m。

（4）確定夯擊遍數(shù)與次數(shù)

通常按照地基土的性質(zhì)來(lái)確定夯擊遍數(shù)，在粗粒土構(gòu)成的滲透性高的地基中，夯擊的遍數(shù)可適當(dāng)減少；在細(xì)粒土構(gòu)成的滲透性較低的地基中，夯擊遍數(shù)要適當(dāng)增多。通常在碎石、砂土、雜土中可夯擊2～3遍，粉土夯擊的遍數(shù)為3～8遍，泥炭夯擊3～5遍。此工程的夯擊次數(shù)為9次，夯擊遍數(shù)為2遍，最后再通過(guò)35t的壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)。

（5）夯擊點(diǎn)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

按照長(zhǎng)期的處理經(jīng)驗(yàn)第一輪夯點(diǎn)間距為夯錘直徑的2.5～3.5倍，對(duì)于一些特殊的工程，可將第一輪夯點(diǎn)的距離稍微拓寬，而第二輪夯點(diǎn)設(shè)置于第一輪夯點(diǎn)之間。

（6）兩輪夯擊的暫停時(shí)間

對(duì)于第一輪夯擊與第二輪夯擊的間隔時(shí)間由土體中的水壓力消失時(shí)間決定的，若施工場(chǎng)地主要為砂土，其空隙水壓力的消失時(shí)間為3～4min，就可繼續(xù)施工無(wú)須停滯；若為細(xì)粒土就要按照地基土的滲透性進(jìn)行確定；對(duì)于粉土及黏土等排水能力較低的場(chǎng)地，需要停滯3～4周，而本次工程設(shè)定的間隔時(shí)間為一周[2]。

3 強(qiáng)夯法對(duì)雜填土地基的施工分析

3.1 施工設(shè)備

采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基施工的設(shè)備有：夯錘、起重機(jī)、脫鉤裝置等。在施工過(guò)程中履帶式起重機(jī)空車(chē)停放時(shí)對(duì)地面形成的壓力是80～100KPa，行駛時(shí)的壓力為100～190KPa，起重時(shí)產(chǎn)生的壓力為170～300KPa。所以為了確保其中期施工的有效性，就要在地基鋪上0.5～2m厚度的墊層。然后用推土機(jī)推平并壓實(shí)，從而構(gòu)建一層硬質(zhì)路面最為施工通道，并用來(lái)放置重型施工設(shè)備。

3.2 施工流程

①試夯結(jié)束后要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，然后再對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行放線(xiàn)工作，清理區(qū)域要超過(guò)基礎(chǔ)外圍輪廓線(xiàn)，每邊延伸6m；②預(yù)先進(jìn)行第一輪夯點(diǎn)位置的確定，然后用石灰對(duì)夯錘底部外圍輪廓線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)注，并對(duì)場(chǎng)地高程進(jìn)行測(cè)量；③將起重機(jī)置于合理的位置上，并將夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，在石灰線(xiàn)內(nèi)對(duì)夯前錘高程進(jìn)行測(cè)量；④將夯錘以自由落體的方式夯擊地基，放下吊鉤后對(duì)錘頂高程進(jìn)行測(cè)量，若因坑底不平導(dǎo)致夯錘傾斜，就要對(duì)坑底進(jìn)行填平；⑤重復(fù)上一步驟，每個(gè)夯點(diǎn)夯擊9次；⑥重復(fù)步驟③④⑤，按照夯點(diǎn)規(guī)劃圖進(jìn)行所有夯點(diǎn)的夯擊；⑦通過(guò)推土機(jī)填平夯坑，然后對(duì)藏地高程進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)第二輪的夯點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注；⑧暫停一周直至土體中的水壓下降后，進(jìn)行第二輪的夯擊。最后利用35t振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，并對(duì)夯后的高程進(jìn)行測(cè)量。

4 強(qiáng)夯法施工要點(diǎn)及處理效果驗(yàn)證分析

4.1 強(qiáng)夯法施工要點(diǎn)

通常強(qiáng)夯法產(chǎn)生的振動(dòng)造成的影響范圍在10～15m，所以在此范圍內(nèi)要應(yīng)用有效的抗振對(duì)策，若設(shè)置填溝其溝底寬度在0.5m以上，填溝深度超過(guò)附近建筑物基底標(biāo)高；在強(qiáng)夯法施工前要對(duì)地下構(gòu)造及各類(lèi)管線(xiàn)進(jìn)行明確，從而制定有效的防護(hù)措施，避免施工對(duì)其造成損失；在強(qiáng)夯法施工前要對(duì)地面進(jìn)行清理，還要在周邊設(shè)置排水溝，根據(jù)夯點(diǎn)進(jìn)行放線(xiàn)來(lái)確定夯位，當(dāng)?shù)叵滤簧邥r(shí)，要先降低水位后再施工；根據(jù)規(guī)定的要求來(lái)掌握起錘高度、錘擊數(shù)量，然后通過(guò)試夯后對(duì)沉降量進(jìn)行控制；通常土體的航水量與塑限相近強(qiáng)夯發(fā)揮的效果越顯著，若地表土太過(guò)干燥就要進(jìn)行灌溉，若地基土過(guò)澇就要進(jìn)行減少含水量；夯錘上端排氣孔不通暢就要立即清理堵塞物；在強(qiáng)夯法施工中會(huì)出現(xiàn)重物飛擊情況，所以必須要多加注意；在強(qiáng)降雨天氣后要對(duì)施工場(chǎng)地的積水進(jìn)行快速、有效的清除。

4.2 強(qiáng)夯法處理效果檢驗(yàn)

此工程在竣工14天后對(duì)強(qiáng)夯法地基處理質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，此過(guò)程應(yīng)用6組重型動(dòng)力觸探、3組平板荷載試驗(yàn)對(duì)地基處理效果進(jìn)行檢測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前強(qiáng)夯法在地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用，其施工過(guò)程簡(jiǎn)便快捷，而且經(jīng)濟(jì)效益也就非?？捎^(guān)。但美中不足的就是在施工中已出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動(dòng)，繼而對(duì)附近的建筑及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良的影響。同時(shí)強(qiáng)夯法在我國(guó)應(yīng)用得不夠成熟，還要需要在施工前進(jìn)行測(cè)試，方能確定有效的夯擊參數(shù)。本次研究的案例中，此工程通過(guò)強(qiáng)夯法處理后，土基回彈模量、承載力有了顯著的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 李浩，劉東甲，侯超群.強(qiáng)夯法對(duì)雜填土地基處理效果的實(shí)例分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，35（6）：814-819.

[2] 陳德勇，王厚星.某雜填土地基處理工程實(shí)例分析[J].工程與建設(shè)，2016，30（4）：515-516.