强夯法地基处理实例分析

2016-08-15徐振霖刘之雨

赤峰学院学报·自然科学版 2016年13期

关键词：持力千枚岩冲沟

徐振霖，刘之雨

（安徽建筑大学，安徽　合肥　230022）

强夯法地基处理实例分析

徐振霖，刘之雨

（安徽建筑大学，安徽合肥230022）

通过对实际案例的工程地质特征分析，作出了详细的工程地质评价，提出了相关设计和施工的技术措施，可供采取强夯法处理地基作参考.

强夯；地基处理；承载力

强夯法又称动力固结法，是20世纪60年代后期法国梅那尔公司在重锤夯实基础上创造的一种动力加固地基的方法.它使用吊升设备将很重的锤（—般为8～40t）起吊至较大高度（一般为8～40m）后，使其自由落下，产生巨大的冲击能量（—般为1100～4000kJ，最大可达8000kJ）作用于地基，给地基以冲击和振动，从而在一定范围内使地基的强度提高，压缩性降低，改善地基的受力性能.经过几十年的应用，证明该方法适用性强，加固效果显著.本文试通过对项目的工程地质评价从而采取合理的强夯设计和施工进行探讨.

1　工程概况

时代奥园位于景德镇市昌南大道南面，强夯加固的面积约为12000m2，根据地质勘查报告、原地貌图及现场测量结果表明，该工程为山区地貌，其中三分之二为新近填土，最大填土厚度为13m，部分填土为山表粘性土；另有三分之一为原山体，该处地基的处理为了达到减小与填土强夯处理后的地基沉降差异，对其进行了翻挖，并对其采用了不同的夯击能，以协调地基沉降差异.

本工程自2013年11月9日开工，先进行了深夯试夯施工，试夯时选取了填土厚度在12m以上的区域作业，采用直径1.2m、锤重180KN、锤底静压值为159KPa的铸钢锤，落锤高度10m的方法施工，分两遍点夯进行，夯坑的平均夯沉量为5m左右.试夯后特请有经验的地基检测单位进行了现场测试，测试结果表明达到了预期的处理效果.对于填土厚度在7m以上的区域全部先进行两遍深夯处理，再进行两遍普夯施工的方法；对于填土厚度在2.5m以外，7m以内的区域进行两遍普通强夯施工；对于填土厚度在2.5m以外，7m以内的区域进行两遍普通强夯施工；对于填土厚度在2.5m和岩面外露的地基，在进行了翻挖松散后，再采用普通强夯法施工.通过以上不同的施工方法后，使单体建筑物在各种条件下的地基均保持比较一致的沉降.

2　拟建场地工程地质特征

2.1地形地貌特征

拟建场地于昌江以西的低山丘陵地带，离昌江大约1.5公里.从拟建场地地形图中可以看出，西面高，东面低.一条北东～南西向的大冲沟从侧区内通过，19#、22#、27#、28#、31#、32#、35#、36#号楼在大冲沟中.另外沿北西～南东向有2条小冲沟.一条小冲沟位于场地的西面，29#、33#号楼位于冲沟的边缘；另一条小冲沟位于场地的南东面，38#、39#、40#、48#号楼位于该冲沟上.微地貌较为发育.现挖山填谷地形已平整，主要分为两个台阶，19#、20#、21#、22#、23#、24#、25#、26#及幼儿园楼为一台阶，拟建场地标高为2.90～2.96米，台阶高2.70米；27# 至48#楼为一台阶，拟建场地标高为5.00～6.30米.

2.2地层特征

测区内揭露的地层为双桥山群下亚群地层，其岩性为砂质千枚岩、绢云母千枚岩及少量炭质千枚岩.上部覆盖的土层为上更新统冲积层，其岩性为粉质粘土层，最上部为第四系全新统的素填土层和耕植土层.

2.3构造特征

位于乐平～婺源复向斜（基底褶皱）北西翼；萍乡～乐平复向斜（盖层褶皱）北东端的北西侧.

3　工程地质评价

3.1岩土层的评价

①素填土:部分孔发育，厚度变化大.结构松散，部分孔较密实.本次在素填土层中做了8次重型触探测试，单孔击数为1.0～4.0击，平均2.0击，承载力值为80KPa.根据钻进情况及测试情况，综合提供素填土承载力特征值为70KPa，该层不能作为基础持力层.

②耕植土:部分孔发育，厚度较薄.本次在耕植土层中做了4次标准贯入测试，单孔击数为2.0～3.0击，平均2.5击，承载力值为100KPa.根据钻进情况及测试情况，综合提供素填土承载力特征值为90KPa，该层不能作为基础持力层.

③粉质粘土:部分孔发育，主要在冲沟中发育，可塑状态.本次在粉质粘土层采了6件土工试验样和做了7次标准贯入测试.土工试验结果为:含水量W=28.5～30.8%；孔隙比e=0.78～0.86；液性指数IL=0.380～0.590；塑性指数IP=13.8～16.6，试验数据偏高；其余技术参数见粉质粘土层测试报告.标准贯入测试结果击数为3.5～5.5击，平均4.40击，承载力值为130KPa.局部标准贯入击数较低，为3.5击，承载力值为120KPa.综合提供粉质粘土层承载力特征值为120KPa，该层不能作为基础持力层.

④强风化千枚岩:分布全场，厚度变化不大，从剖面图中可以看出，该层局部岩层面起伏大，坡角大于30°.本次在强风化千枚岩层中采用了3组岩石力学样和做了8次重型触探测试，岩石力学实验结果饱和状态单轴抗压强度值为4.10～5.05MPa.标准贯入击数为5.0～11.0击，平均8.1击，承载力值为260KPa.根据钻进情况及试验情况，提供强风化千枚岩层承载力特征值为260KPa.提供该层桩端承载力极限值为3400KPa，进入该层1000mm左右.该层可作为基础持力层.

⑤中风化千枚岩:全场分布，层位稳定，强度大.本次在中风化千枚岩中做了6组岩石力学样.饱和状态单轴抗压强度值为5.6～38MPa.根据试验情况，综合提供中风化千枚岩承载力特征值为450KPa，可作为基础持力层.提供该层桩端承载力极限值为5000KPa.

3.2稳定性评价

本拟建工程场地为低山丘陵地貌，经过了场地平整，土层主要集中在冲沟一带.强风化千枚岩层层位稳定，力学强度大，选择强风化千枚岩及中风化千枚岩层作为桩基础持力层，均有利于未来建筑物的安全和稳定.

3.3不良地质现象

本次岩土工程勘察未发现明显的不良地质现象.

3.4基础方案

拟建建筑物群为二至六层，砖混结构.根据钻探施工、现场测试及岩土试验样分析评价.粉质粘土主要集中在冲沟中，层位不稳定.强风化千枚岩层和中风化千枚岩层全场发育，可作为基础持力层.从拟建建筑物位置与地形关系示意图中可以看出，27#、31#、32#、35#、38#、41#、42#、44#等8幢楼全部座落在冲沟中，可采用人工挖孔桩基础；19#、22#、28#、29#、33#、36#、39#、40#及48#等 9幢楼群一部分采用浅基础，一部分采用人工挖孔桩基础；20#、21#、23#、24#、25#、26#、30#、34#、37#、43#、45#、46#、47#及幼儿园等14幢楼群可采用浅基础，持力层采用强风化千枚岩层，提供强风化千枚岩层承载力特征值为260KPa，进入该层500mm以上.人工挖孔桩基础可采用强风化千枚岩层作桩基础持力层.提供强风化千枚岩桩端承载力极限值为3400KPa，进入该层1000mm左右，桩长6米.以上基础形式与各岩层承载力值见下表.

基础形式与各岩层承载力值一览表

3.5场地地震

根据《中国地震动参数烈度区划图》（GB19306～2001），鄱阳县地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s.根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011）的有关规定，从场地性质判定，属于中软场地，场地类别为Ⅱ类，属于有利地段.

本区位于新构造运动的赣东北向斜抬升区中，第四纪时期地壳以缓慢上升为主层，无明显活动迹象.本区及邻区历年虽多次发生弱震，但对本区并无大的影响.区域稳定性较好.

4　强夯设计和施工

4.1强夯设计

4.1.1设计要求

根据道路工程的设计要求及本处地质条件，加固后的地基必须达到如下目的:

（1）利用动力固结原理，改变回填土的力学性能，加速基底填土层的排水固结，提高地基土强度，降低土的压缩性，减少地基的沉降量；

（2）提高土层的均匀、密实性，减少地基的沉降差异；

（3）处理后的地基承载力特征值为:180KPa

4.1.2确定的施工参数

（1）夯击能:1000～1800KN·m；

（2）最后两击平均沉量视现场情况确定:

①深夯对于坑周土坍塌的夯点，最后两击平均夯沉量为5cm，锤击数不少于15击，夯坑深度应大于3m以上；

②对于夯坑周土示坍塌或少坍塌的夯点，其夯坑深度应达到5m以上，最后两击平均夯沉量不大于30cm使之不至于夯坑过深，发生提锤困难，而无法施工；

③普夯的最后两击平均沉降量为5cm，锤击数不少于8击，对于深度超过1.5m的夯坑，采用推土机填土后再继续夯击，确保最后的夯坑深度在1.5m以内，这样有利于后序施工和质量的保证；

（3）夯击遍数:点夯深夯两遍，普夯两遍，满夯两遍；

（4）间隙时间:点夯间隙时间为4天，最后一遍满夯3天后进行.个别区域视孔隙水压力消散情况而定，也可连续夯击；

4.2强夯施工

强夯施工时，严格按现行地基处理技术规范及施工组织设计进行，并通过试夯对有关施工参数作了局部调整.现把本强夯工程的施工情况，简述如下:

（1）强夯设备

①本工程采用了一台38吨履带旋转式吊机，配备自动脱钩装置，深夯及普夯钢锤两个，锤重分别为180、130KN，吊锤高度为10m.

②配一台东方红750推土机，用于进行每遍夯坑的回填与平整.

（2）测量放线

根据建设单位（景德镇市新时代房地产开发有限公司）提供的红线用地范围及基点进行放线，放好第一遍深夯的夯点，并测好场地标高，在第一遍深夯强夯完成后测场地标高，再进行第二遍深夯夯点定位.按以上顺序完成第一遍、第二遍普夯夯点，最后标出满夯的边线进行全场满夯.

（3）试夯

机械组装完成后，11月9日开始试夯，从35#楼的深夯开始施工.按尽量满足最后两击平均夯沉量的前提下进行点夯施工，深夯夯坑的深度均达到5m以上，锤击数一般在15击以上.经过深夯后，普夯的夯坑深度逐步变小，坑深在1.2m～0.7m之间，夯击数为9击，平均隆起量小于10cm，最后进行两遍满夯，第一遍满夯采用8m的落距，第二遍满夯采用6m落距，下一锤与上一锤接搭一半.

试夯深夯后，委托景德镇市基础检测中心进行了现场连续重型动力触探检测，深部填土经过深层强夯后均满足设计要求.根据检测的结果，对深夯的施工参数进行了调整，对于夯坑周边土坍塌的夯点，最后两击的平均沉降量控制在5cm；对于夯坑周边土不坍塌的夯点，最后两击的平均沉降量控制在30cm.