强夯法处理软基的效果分析与应用

2012-03-12林金通

中国新技术新产品 2012年15期

关键词：满夯沉量夯点

林金通

（厦门港航建设有限公司，福建厦门 361000）

1 强夯施工参数及其检测

强夯能量和夯击数不够达不到设计的加固效果，为合理确定施工参数以及评价地基处理的效果，现场选择有代表性三个区A、B、C区进行试夯。

1.1 填土试夯区A

原淤泥层厚度平均为0.5m，原淤泥面标高+0.74m，设计交地标高+5.0m，回填砂土厚度为4.26m；A区单击夯能为1200kN·m，采用一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为7m×7m中间加插梅花点。每点夯击击数不小于7击，停夯标准为最后两击的平均夯沉量不大于15cm，满夯能量为1000kN·m。

图1 A区孔隙水压力与夯沉量

强夯时需检测孔隙水压力，孔隙水压力计的埋设在强夯前1~2天完成。孔隙水压力计采用钻孔埋设法，钻孔时应做好钻孔记录，以对地质情况进行校核。埋设深度应低于现有地下水位以下0.5m以下，且应低于原地基面0.5m。若地基有淤泥层，应尽量将孔隙水压力计埋设在淤泥层中。

孔隙水压力计埋设前测试其初值。强夯施工前，测试1次。以后每一次夯击都测试1次，并绘制夯击次数与孔隙水压力的变化曲线。

采用水准仪观测夯锤中心位置的沉降量作为夯沉量。试夯前观测夯锤的高程初值。每夯击一次观测一次，记录每次的夯沉量，并绘制累积夯沉量和夯击次数曲线。

试夯停止夯击条件以夯沉量和孔隙水压力变化两者综合考虑作为依据。当连续两击的孔隙水压力增加量小于1kPa或降低，同时，夯沉量增加时小于15cm时，停止夯击，并以此夯击次数作为判定该区域夯击次数的标准之一。

试夯区A的累积孔隙水压力和夯沉量测试结果见表1；累积孔隙水压力和夯沉量随夯击次数的变化曲线见图1：

1.2 填砂试夯区B

原淤泥层厚度平均约为0.5m，原淤泥面标高-0.642m，设计交地标高+5.0m，回填砂厚度为5.64m。B区单击夯能为2000 kN·m采用一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为7m×7m中间加插梅花点。每点夯击击数不小于7击，停夯标准为最后两击的平均夯沉量不大于15cm。

1.3 路基试夯区C

位于西柯南路，原淤泥层厚度大于1.4m，起夯面高程为设计标高+5.50m。C区单击夯能为2000 kN·m，采用二遍点夯、一遍满夯的施工工艺，第一遍夯点布置为7m×7m正方形排列，第二遍与第一遍梅花形排列。每点夯击击数不小于8击，停夯标准为最后两击的平均夯沉量不大于15cm。满夯能量为1000kN· m，每点两击。

强夯的合理夯击数以夯沉量和孔隙水压力作为双控指标，即单击夯沉量能够满足设计要求，且连续两击的孔隙水压力增加量小于1kPa。

通过对试夯B、C区的孔隙水压力和夯沉量的检测，可以整理出累积孔隙水压力和夯沉量表；累积孔隙水压力和夯沉量随夯击次数的变化曲线图。

表1 A区孔隙水压力与夯沉量测试结果

2 强夯法软基处理后的效果检验

为检验软基强夯处理的效果，采用重型动力触探（N63.5）、静载进行检验。

强夯前的重型动力触探（N63.5）应在填土平整后及时进行，以免影响强夯施工。强夯后的重动力触探（N63.5）应在孔隙水压力消散之后数日内进行。重型动力触探（N63.5）试验时可与钻探交替进行，以减少侧壁摩阻的影响。重型动力触探（N63.5）的深度应低于原地基面高程2m~4m，以判定强夯对原地基的加固效果。通过对比试夯前后重型动力触探对地基表层承载力和不同地基深度承载力的提高情况来判定软基加固效果。

静载荷试验按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定进行，试验加荷方式为慢速维持荷载法，每级荷载增量分别为37kN，最大试验荷载分别加至300kN。在最大荷载作用下未达到极限承载状态，对试夯A、B和C区的静载试验数据结果进行整理：Q~S曲线基本成直线，总的沉降量3.9~13.8mm，回弹变形点总沉降量的18.00%~39.81%。按照规范确定地基承载力特征值均大于150kPa，达到设计规范要求。

3 强夯后的效果分析

强夯试验区通过孔隙水压力、夯坑沉降量和坑周围地基的变形随夯击次数的变化来确定合理的夯击数，并对强夯加固深度进行评定。通过不同夯击能的试夯区的对比分析，确定强夯参数（包括最佳夯击能、夯击时间间隔等）。

A区经过夯击10次后，深度为5.7m处的最大孔隙水压力为30kPa，夯后1天，超静孔隙水压力已消散了91%，夯击时间间隔可为一天。单击夯点的夯击能已经达到原地基，说明对原地基有较好的加固作用。但从孔隙水压力不稳定和单击夯沉量小于50mm的测试结果，说明1200kN·m单击夯击能偏小，需要较多的夯击次数来达到压实的的作用。但A区为填土造地区，并无道路，设计要求为地基处理后15年残余沉降量≤30cm，1年残余沉降量≤10cm，处理后地基承载力≥80kpa，结合重型动力触探（N63.5）和静载试验结果通过分析计算能满足设计要求，也就不增加夯能了，达到了节约施工成本，同时也为科学施工提供了依据。

B区孔隙水压力随夯击次数提高较快，单点夯击6次后，孔隙水压力基本稳定，深度为6.2m处的最大孔隙水压力为62kPa，夯击2次后孔隙水压力是稳定孔隙水压力的82.2%。夯沉增加量在第7击时小于50mm，说明B区强夯加固对原地基固作用明显。

C区孔隙水压力随夯击次数缓慢增加，除第一击外，基本成直线增加，第8次夯击时，深度为5.3m处的最大孔隙水压力为20kPa。单击夯沉量小于150mm。说明对原地基固作用比较明显。C区属于道路范围内，为质量控制的重点对象，为防止道路建成后的不均匀沉降起到了科学指导施工的意义。

综合A区、B区和C区的孔隙水压力、夯沉量的变化，说明强夯加固处理土体时的孔隙水压力和夯沉量的大小与填料的种类密切相关。

4 结论与应用

通过对A、B、C三个试夯区的孔隙水压力、重型动力触探N63.5、静载试验试验结果，强夯后填土承载力特征值均大于150kPa，达到设计要求，得出如下结论：

4.1 单点夯击能为1200kN.m时的有效加固深度5m左右，单点夯击能为2000kN.m时的有效加固深度7m左右。

4.2 强夯加固效果与填土种类、填土强夯前的密实状态密切相关。填料全为中粗砂时，填土表面3m以下的密实度均有所提高，部分范围变化明显。

4.3 强夯对原地基的淤泥层的加固效果明显，强夯将中粗砂挤入淤泥层中，起到了置换作用，有效地提高了地基的承载力。

根据试夯区的效果分析，建议强夯的施工工艺参数如下：

4.3.1 A区为填土造地区无道路，单击夯能为1200kN·m，采用一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为7m×7m中间加插梅花点，每点夯击击数不小于7击，满夯能量为1000kN·m，能满足设计要求。

4.3.2 B区为吹砂造地区，单击夯能为2000kN·m采用一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为7m×7m中间加插梅花点，每点夯击击数不小于7击，满夯能量为1000kN·m，能满足设计要求。

4.3.3 C区道路范围内单击夯击能采用2000kN.m，夯点布置为7m*7m中加梅花点，2遍点夯，1遍满夯，满夯夯击能为1000kN.m，两遍点夯间隔1天。从测试结果看，对于道路路基部分，填料全为中粗砂时，夯击能为2000kN.m时夯击次数不应小于8次，表层填料为红粘土或花岗岩残积土且厚度超过2m时，夯击次数不应小于10击。

4.3.4 强夯对填土表面（0~2m范围）的加固效果较差，强夯后应对填土表面进行碾压，故对路基路床0~80范围内应当采用分层填筑分层碾压的施工工艺，以确保工程质量。

由于地域范围大，地基地质条件和填土情况随施工地块变化较大，因此，在施工过程中应当通过孔隙水压力测试和夯沉量测量对各地块的施工工艺参数进行适当的调整。