强夯置换技术试验研究*

李向群　杨丰年　王海鹏

(1:吉林建筑大学测绘与勘查工程学院,长春　130118;　2:大连恒基岩土工程有限公司,大连　116000)



强夯置换技术试验研究*

李向群1杨丰年1王海鹏2

(1:吉林建筑大学测绘与勘查工程学院,长春130118;2:大连恒基岩土工程有限公司,大连116000)

摘要：强夯置换法是一种经济而简易的地基加固措施,通过试验区确定其强夯置换的效果.本文选取一个典型的案例,强夯后进行静载回弹试验、动力触探试验数据分析,结果表明适用于该类型的地基土,而且实践证明该方法经济合理,便于施工,加固效果较好.

关键词：强夯置换；承载力；压缩；回弹模量

0引言

强夯置换法采用在夯坑内回填粗颗粒材料,再用夯锤夯击,在处理地基尤其是加固大面积软弱地基方面有一定的优势,具有加固效果显著、设备简单、节省劳力、节约材料、施工期短、施工费用低等优点而应用范围极为广泛[1].目前，技术人员对强夯置换技术也做了具体的研究,如张凤文[2]解决强夯时产生的超孔隙水压力问题,克服了一般强夯法对一些场地效果不理想的缺点;滕凯[3]针对目前用于估算强夯置换深度公式所存在的问题进行了研究,所建立的估算公式具有更好的拟合精度;郑凌逶[4]设计了一种模型试验方法,研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程;白冰[5]在实测资料和理论分析的基础上,分析随夯击次数的增加,置换桩体的形成过程.本文通过大连梭鱼湾商务区大钢大化厂区的试验区,对强夯置换法加固填土地基进行了试验研究.

1工程概况

梭鱼湾商务区大钢大化厂区基础设施配套工程位于大连市甘井子区原大化厂区.

1.1　工程地质

(1) 杂填土.杂色,稍湿～饱水,松散,主要由建筑垃圾、工业废渣、粉煤灰、粘性土及白云质灰岩碎石等构成,碎石含量30%～50%,粒径1cm～15cm,见径大于20cm块石,回填时间15年左右,该层在场地各钻孔均有揭露,顶面标高4.99m～6.37m,底面标高-10.97m～4.34m,揭露厚度1.1m～15.2m;

(2) 碱渣.灰白色,稍湿～饱水,软塑状,手捏有滑腻感,局部含石英碎石和灰岩碎石,回填时间15年左右,该层在场地各钻孔大部分被揭露,顶面标高-5.23m～4.85m,底面标高-8.48m～3.65m,揭露厚度0.6m～11.4m;

(3) 粉煤灰.灰黑色,稍湿～饱水,局部含石英碎石和灰岩碎石,回填时间15年左右,该层在场地各钻孔大部分被揭露,顶面标高-6.72m～4.23m,底面标高-10.97m～2.41m,揭露厚度0.5m～10.1m;

(4) 淤泥质粉质粘土.黑色,软塑,具有腥臭味,见大量贝类碎屑或植物残留物,切面稍有光泽,干强度中等,韧性中等,摇震反应强.该层在场地各钻孔大部分被揭露,顶面标高-9.12m～1.64m,底面标高-14.23m～-2.89m,揭露厚度0.6m～11.5m;

(5) 粉质粘土.黄褐色,可塑,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,无摇振反应,该层在场地各钻孔部分被揭露,顶面标高-14.65m～-2.89m,底面标高-14.07m～-6.79m,揭露厚度0.6m～5.7m;

(6) 强风化白云质灰岩.黄褐色,其原岩结构构造大部分被破坏,岩体极破碎,属极软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ,岩芯多为块状或土状,该层在场地各钻孔大部分被揭露,顶面标高-12.69m～-5.99m,底面标高-18.48m～-7.04m,揭露厚度0.4m～6.5m;

(7) 中风化白云质灰岩.青灰色,中风化,粉晶结构,层状构造,RQD为60～74,岩体较完整,属较软岩,岩体基本质量等级为Ⅳ,岩芯长度多为5cm～30cm,锤击声脆,遇稀盐酸缓慢起泡,部分岩芯表面有溶蚀现象.无水钻进十分困难,该层在场地的顶面标高-18.48m～-6.79m,揭露厚度0.3m～7.5m;

(8) 溶洞.主要由可塑状粘性土半充填,粘性土为黄褐色或棕红色.

1.2　水文地质

地下水埋深较浅,稳定水位埋深为2.10m～3.34m,其标高区间值为2.47m～3.45m.主要含水层为杂填土和强风化白云质灰岩.赋存于杂填土下部的地下水类型为潜水,属第四系松散土层中的孔隙水,水量不大.赋存于强风化白云质灰岩中的地下水类具有承压性,为基岩裂隙水,本场地基岩节理裂隙发育,透水性好.

2强夯置换试验区的现场试验

强夯施工应避开雨季,若在土体很湿等条件不具备时为赶工期而强行施工,或者施工工艺与加固土性不相适应时,必然造成不良的加固后果,反而费时费力[6].回填料为粗颗粒土.单击夯击能根据回填土填料性质、地质及地下水情况确定,夯击能为3 000kn.m.本次试验区去选取21m正方形,两遍主夯点相距都是7m,总体呈梅花桩形,如图1所示，强夯现场如图2所示.

图1 夯点布置示意图

图2 强夯现场图片

要求强夯后回填模量大于30MPa,强夯后地基承载力满足以下要求:距离顶面0m~1m范围内地基承载力>220kPa,距离顶面1m~2m范围内地基承载力>200kPa,距离顶面2m~3m范围内地基承载力>180kPa,距离顶面3m~10m范围内地基承载力>150kPa.

3检测概况

3.1　回弹试验

采用边长30cm方型承压板,压路机作为反压.在载荷强度100kPa,150kPa,200kPa和300kPa处压缩完成后分级卸载至零,得出各级荷载的回弹变形s(0.01mm).按压板尺寸取30cm.分6次加载,做3个压缩及回弹试验.绘制载荷试验压缩及回弹曲线,见图3.

图3 回弹试验p-s关系曲线

根据有关规程,回弹模量Eoh按下式确定:

式中,D为压板直径30cm;pi为回弹载荷强度,kPa;li为回弹变形量,cm;μ为泊松比,规程建议取值0.35.取载荷p=100kPa,150kPa,200kPa及300kPa及其相应的回弹变形值l进行回弹量计算.回弹模量值Eoh及有关参数见表1,其平均值为35.9MPa,均满足30MPa设计要求.

3.2　超重型动力触探试验

检测强夯土的密实度及承载力在土层中分布.动探试验击数分层进行统计,得出每个分层试验击数的平均值N63.5,标准差σf和变异系数δ.根据《岩土工程勘察规范》算出各分层试验承载力分层统计参数列在表2中.

表1 静载回弹模量

表2 重型及超重型动力触探试验击数统计

续表2

4结论及建议

经过检测试验(动力触探、静载回弹试验)、试验资料统计分析及必要的验算,得出如下检测结论及建议:

(1) 工程强夯后回弹模量大于30MPa,地基承载力0~1m范围内地基承载力>220kPa,1m~2m范围内地基承载力>200kPa,2m~3m范围内地基承载力>180kPa,3m~10m范围内地基承载力>150kPa；

(2) 在现场施工检测中,利用静载回弹试验确定地基承载力,并通过重型动力触探试验进行校验,来评价强夯地基承载力是可行的；

(3) 强夯置换法施工简单,不受地下水位的影响,可以在地基加固的同时形成排水通道；

(4) 该工程采用单点夯击能加固软土地基,为高能级强夯置换法在省等沿海地区广泛应用积累了经验.

参考文献

[1] 林宗元.岩土工程治理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:58-59.

[2] 张凤文,周洪彬.强夯置换碎石桩复合地基承载力的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2000,19(4):522-525.

[3] 滕凯.关于强夯置换深度估算公式的评价及改进[J].岩土工程学报,2008,30(7):994-998.

[4] 郑凌逶,周风华.强夯置换软土中碎石墩形成过程的试验研究[J].岩土力学,2014,35(1):90-97.

[5] 白冰,徐华轩,刘海波,范强惠.强夯置换法处理松软土地基若干问题研究[J].岩石力学与工程学报,2010,29(1):3001-3006.

[6] 贺为民,范建.强夯法处理湿陷性黄土地基评价[J].岩石力学与工程学报,2007,26(2):4095-4101.

Experimental Study on Dynamic Compaction Replacement Technology

LI Xiang-qun1，YANG Feng-nian1，WANG Hai-peng2

(1:SchoolofGeometricsandProspectingEngineering,JinlinJianzhuUniversity,Changchun,China130118;

2:DalianHendersonGeotechnicalEngineeringCo.Ltd,Dalian,China116000)

Abstract：The dynamic compaction replacement method is an economic and simple foundation reinforcement measures which determines the dynamic compaction replacement effect by the test area. This paper selects a typical case.We conduct the static resilience test after dynamic compaction and analyse data of dynamic sounding which shows it is applicable to this type of foundation soil.The practice proves that the method is economical, reasonable,convenient and have good reinforcement effect.

Keywords:dynamic compaction replacement；bearing capacity；compression；modulus of resilience

*基金项目：住房和城乡建设部项目(2012555).

作者简介：李向群(1962~),男,吉林省长春市人,教授，博士.

收稿日期：2014-11-13.

中图分类号：TU 473

文献标志码：A

文章编号：2095-8919(2015)03-0015-04