强夯地基处理实例分析
2011-12-31刘继飞汪晓瑞李刘记
刘继飞 汪晓瑞 李刘记
摘要：介绍了强夯处理施工方案就该场地成功的运用，对局部强夯处理不佳特殊情况进行综合性治理，并取得理想效果。在实例中分析了强夯对煤矸石地基的处理方法，并简介了强夯法所受约束及互补措施。并对同一场地钻孔灌注桩与强夯两种处理方式经济效益进行分析比较。在实例中证明强夯法在适宜工程环境中，是一种造价低、施工速度快、经济效益好的地基处理方法。
关键词：地基土；回填；置换；挤密；承载力。
1、工程概况
1.1地理位置及工程概况
河南神火400KA高效节能合金技改项目工程场地位于河南省永城市高庄镇魏楼自然村南。拟建厂房位于已建电解铝厂房西部，场地为长方形，南北各长约800 m，东西各宽约30 m，占地面积10万㎡，与已建电解铝厂房平行。结构类型：电解车间为排架结构。场地特征：北部多为耕地，较为平坦；南部分布废弃耕地、窑厂、鱼塘、洼地，地形起伏不平，鱼塘深度最深大于7m。地基处理方法拟采用钻孔灌注桩，经我们对地质情况分析结合周边地形情况，建议采用强夯处理，处理后要求地基承载力特征值达到250kPa。经试夯施工，强夯法可满足设计要求。
1.2地质条件
根据工程地质勘察报告：本场地层主要以粉质粘土、粉砂为主。按岩性和物理力学性质，将勘探深度范围内的地基土划分为9个工程地质单元层，从上至下如下：
①杂填土：杂色，稍湿，松散，偶见植物根系，含石块、砖渣，煤矸石等杂填物。整个场地分布不均，底板埋深0～1.4m。
②粉土：褐黄色，稍湿，稍密，土质均匀，底板埋深1.2～1.4m。含水量30%，塑限含水量23.5%。
③粉质粘土：褐黄色，可塑，底板埋深3.9～4.2 m。含水量23.8%，塑限含水量22.1%。
④粉质粘土：褐黄色，硬～可塑，底板埋深7.7～10.1m。含水量.24.1%，塑限含水量21.8%。
⑤粉砂：褐黄色，饱和，中密。
⑥细砂：褐黄色，饱和，密实。
⑦粉质粘土：褐灰色，硬塑。
⑧粉质粘土：褐红色，可塑～硬塑。
⑨粉质粘土：褐灰～褐黄色，硬塑。
1.3地下水
场地浅层地下水属孔隙潜水。地势呈北高南低，稳定水位北部2.80m,南部1.20m～1.50 m左右，水位年变幅2.5m左右。
2、强夯施工
2.1处理范围
强夯地基处理范围：拟建筑物基础中线向外外扩6 m。
2.2换填及回填
耕地部分场地平整，浅部地层为填土或含水量偏高的粉土、粉质粘土（层①、②、③），承载力较低。在强夯之前开挖至标高29.2m（深度约2.5m），将①、②层全部挖除，第③层挖除部分。之后用煤矸石进行回填，回填厚度约1.8m，处理后煤矸石顶面标高为30.7m。
车间北部场地平整，浅部地层为填土或含水量偏高的粉土、粉质粘土（层①、②、③），承载力较低。在强夯之前开挖至标高29.2m（深度约2.5m），将①、②层全部挖除，第③层挖除部分。之后用煤矸石进行回填，回填厚度约1.8m，处理后煤矸石顶面标高为30.7m。见图1
车间南部以坑、鱼塘为主，对此须进行回填至标高31.0m处。
2.3填料要求
场地内需铺设300㎝左右厚度煤矸石。煤矸石特点：直径300㎜左右的块体含量占总量的20%左右为宜，直径50-300㎜之间点总量30%左右，直径≤50㎜以下者占总量的50%左右。铺好后进行平整碾压。
坑、鱼塘部分填料下部采用周边石料（直径30㎝～70㎝）及煤矸石混填；上部2.5m用煤矸石回填：直径300㎜左右的块体含量占总量的40%左右为宜，直径50-300㎜之间点总量20%左右，直径≤50㎜以下者占总量的40%左右。
2.4强夯施工艺
根据试夯施工及试夯检测结果确定施工工艺（见图2）：
2.4.1置换施工
根据当地地层及上部结构要求，用置换法将煤矸石形成墩体穿透第③单元层，进入第④单元层，并将第④单元层进行强夯致密，以提高其承载力；或将坑塘部分煤矸石整体挤密。
当回填层厚度小于等于5m时，采用2000kN.m深层置换挤密点夯一遍，梅花形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。最后两击平均夯沉量不超过10cm或夯点间发生隆起终止；当填层厚度大于5m时采用3000kN.m深层挤密点夯二遍，梅花形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。最后两击平均夯沉量不超过15cm或夯点间发生隆起终止。
2.4.2强夯施工
置换后平整场地再采用1000kN.m夯击能进行强夯施工，正方形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。分二遍施工，一遍点与二遍点施工间隔周期5～7天。每夯点夯击施工时最后两击平均沉降量≤5㎝时终止。点夯施工结束后，间隔一周平整场地，采用1000kN.m夯击能进行满夯施工，每点两击，14锤印搭接。
3、施工要点：
①首先根据设计参数进行试夯，对设计参数对比论证，确定最佳施工参数。
②注意夯机对位的准确性，确保地基处理均匀性。
③严格控制提升高度的准确性，保证夯击能达到设计要求。
④挖设隔震沟，避免强烈震动对周围建筑物造成破坏。
⑤施工过程中每夯击一次应做沉降测量，并记录，确保最后两次平均沉降量达到规范要求。
4、检测情况
于施工结束后15～20天对强夯地基进检测，检测单位：核工业工程勘察院。检测方式采用浅层平板载荷试验、动力触探与超重型动力触探相结。检测结果符合设计要求。
3.3.1浅层平板载荷试验结果
判定浅层土（夯填煤矸石）在承压板下应力影响范围内竖向抗压承载力特征值是否满足设计要求，推算其初始直线段的变形模量。
3.3.2重型动力探、超重型动力触探试验结果
重型动力触探、超重型动力触探试验用来判断夯填煤矸石地基密实度，推断其承载力特征值。重型动力触探检测点70个，超重型动力触探检测点91个。重型动力触探每检测点每10㎝贯入击数在8～15击之间，可满足250kPa求。超重型动力触探检测点情况见表
5、经济效益分析
原设计拟采用钻孔灌注桩，后经与设计部门商研，采用强夯处理。经两种方案经济指标对比，强夯处理方案十分经济。
（1）、原设计钻孔灌注桩，有效桩长16m，桩径600㎜，桩数2136根，理论方量9671.8m3。根据地区市场单价1200元/ m3，总价款为1160.616万元；采用强夯处理面积65016㎡，总价款390.096万元。后者比前者节省770.52万元。
（2）、根据地质情况，坑塘所填为煤矸石，钻孔灌注桩需要大量粘土护壁，坑塘部位所占桩孔712根，每根按需粘土1.415 m3，共需1007.48 m3，粘土单价按30元/ m3，共计3.022万元。强夯施工则节省此材料。
（3）、钻孔灌注桩施工需要泥浆外排，泥浆排运量为9671.8m3，按90元/ m3排浆费用计，共87.046万元。强夯可省略此项。
（4）、从工期上，根据桩基施工单位预计10台设备施工需历时100天；强夯施工7台设备历时23天。后者比前者工期缩短77天。按投资者的规模来说，经济效益更大。
6处理效果及分析
根据自检结果并结合检测部门检测结果显示，强夯地基处理效果较为理想，但局部出现承载力较低情况。针对这些情况，对施工工艺进行分析，运用钻探手段对强夯地基情况进行揭露，查明在同一施工艺下，出现承载力偏低原因如下：
