工程回填土强夯地基的检测分析

陈剑成

摘 要：在对软土地基进行加固处理时，强夯法是一种常用的施工方法，具有适用范围广泛、加固效果显著、施工机具简单、经济效益好等优点。本文以实际工程为例，在工程回填土加固前，对地基承载力情况进行标准贯入分析和静力触探试验分析，然后采用强夯法对回填土地基进行加固处理。通过强夯过程中对地基土表层夯沉量和超孔隙水压力消散的监测，以及夯后地基承载力的检测，综合分析和评价强夯加固处理效果。

关键词：强夯地基 静力触探 分析

1.前言

强夯处理法又叫做动力压密法或动力固结法，是基于重锤夯实逐步发展起来的一种地基加固方法。对地基加固时，通过将重锤抬至距离地面10m～20m后将重锤落下，利用重锤产生的冲击力达到加固地基土的目的。利用强夯法进行加固施工不仅可以提升地基的强度，而且可以降低地基土的压缩性，提升地基土的均匀性，降低施工后的差异沉降。

2.工程概况

某工程位于东海大桥以南，规划总用地面积约200万m2，包括集装箱堆场、码头生产作业区、工作船码头等。陆域施工总面积约120万m2，分为A、B、C、D、E五个大区，每个大区内分为若干小区。根据不同地质条件，采用不同设计方法进行地基加固施工。其中，B区地基为吹填砂回填，采用强夯法加固，区域总面积约51.7万m2。强夯施工工艺采用二遍点夯一遍普夯，点夯能量采用3000kJ，普夯能量采用1200kJ。

3.强夯前标准贯入和静力触探试验结果

通过实地勘查并结合相关资料得知，采取吹填砂形成的B区回填土层主要包含如下几种类型的土质：①Ⅰ1-3灰黄色冲填土；②Ⅰ1-3t灰黄色冲填土混黏性土；③Ⅰ1-3j灰黄色淤泥质粉质黏土夹粉砂。在这三种类型的土层中，稳定性最差的是淤泥质粉质黏土，土质不均匀，局部为粉质黏土夹粉砂，为软塑状，施工中应采取恰当的方式进行加固处理。

针对此工程地基特征，如果施工处理不当，地基土体强度没有有效加强，会使地基土呈现不稳定状态，影响上部结构稳定性，使堆场上行走的重型机械倾倒，给港区生命财产安全造成威胁，因此施工前应在现场对土质进行原位测试，了解土质的基本特性，以便采取有效的强夯方案进行施工，提高施工效率。对现场土体分别进行标准贯入和静力触探试验，得出如图1、图2的试验结果（图示曲线包含强夯之后的试验结果）。

通过对图1与图2得出的数据进行分析可知，地基土在加固处理以前，标准贯入平均击数为6.8击；静力触探比贯入阻力Ps平均值为3.84MPa。根据数据与标准对比可得出如下结论：

（1）结合“建筑抗震设计规范”的相关要求，将静探数值代入相关公式中计算出粉细砂在Ⅶ度地震条件下的液化指数为21.5，进行比照可知粉细砂液化现象处于“严重”等级。

（2）根据静力触探比贯入阻力Ps平均值判别，粉細砂在Ⅶ度地震不液化的临界Ps值应为4.1 MPa。但实际检测结果所得出的数值小于临界值，由此也可判断出粉细砂处于液化状态。

（3）对粉细砂的土质进行颗粒分析，发现颗粒较细而且分布均匀，属于不良级配。平均粒径为dso=0.064/0.11mm。粒径含量为8%，低于不液化土的粒径含量标准，属于易液化的土质。

通过以上分析可知，由于该层粉细砂处于地下水位下，受到地下水的作用，土层呈现出较为松散的状态，粉细砂土层在Ⅶ度地震作用下会出现一定程度的液化现象。因此，为了提高土层的压缩模量与抗压强度，改善地基土的孔隙分布，必须对地基进行必要的夯实处理。

4.吹填砂地基强夯施工技术4.1强夯施工

强夯施工前，施工人员必须先进行试夯，以得出最佳的单点夯击能量、夯击次数等相关参数，为施工顺利实施提供有效数据。实际施工中应结合试夯所得出的数据，并根据现场情况，采取合理的强夯方案进行施工，提高施工效率。

4.2地基强夯处理检测与效果分析

地基强夯加固处理效果判断依据主要有三方面：强夯过程中夯沉量的变化情况、孔隙水压力消散速度和强夯结束后地基承载力原位测试结果。

（1）夯沉量

通过对强夯过程中各个阶段夯沉量的测量可知，各阶段平均夯沉量为88cm，地基土堤得到了很好的夯实与压缩，强夯效果明显。夯坑周围地面变形示意图如图3所示。

通过对图3进行分析可知，夯坑体积为10.3m3～20.1m3，隆起系数16.5%～32.2%。造成隆起现象主要是粘性土所造成的，强夯后经过开挖处理，发现厚度达1m的粘性土处于隆起状态。

（2）观测孔隙水压力

对孔隙水压力进行观测可发现随着夯击数的不断增加，孔隙水压力呈现出上升趋势，达到某一击数后，孔隙水压力的上升幅度趋于平缓状态。孔隙水压力过程线如图4所示，具体观测结果分析如下：

①当夯锤落地后，孔隙水压力的变化曲线不是在短时间内完成的，而是经过一段时间后才逐渐上升到峰值的，造成这种现象的主要原因是测点距离与土的渗透性引发的。

②每进行一次夯击，孔隙水压力就会不断上升，当达到五击后，孔隙水压力的上升速度趋于平缓状态，夯击12次后，孔隙水压力不再变化，由此也说明了夯击数量要适当，以12击为宜。

③孔隙水压力一般在几个小时内即可消散，当夯击量达到12击后，孔隙水压力可达58 kPa，但1h后，可降至31.3kPa，在6h左右，孔隙水压力可完全消散。

④孔隙水压力测点的埋设水平距离为2.3m、2.99m 和5m，埋设深度则在5.3m～5.9m之间，经检测可知，孔压测点的埋设水平距离在2.3m 和 2.9m时孔隙水压力变化基本一致 。但间距在5m处的孔压，前两次夯击时孔压变化与2.3m 和 2.9m处基本相同，在第三击时有较大的差异，随着夯击次数的不断增加，孔压增值越来越小，几乎处于水平线上。

综上可知，强夯法在水平方向的挤密范围较小而且间距超过5m后，孔隙水压力与夯击次数之间无关。

（3）原位测试实验结果

通过采取强夯法对粉细砂层地基土加固处理后，对地基土承载力进行标准贯入和静力触探试验，原位测试试验结果见图1与图2。标准贯入试验平均击数为19.6击，夯后比夯前提高了12.8击，增长率达188%。静力触探ps值平均值为8.56MPa，夯后比夯前增长了4.72MPa，增长率为123%，完全满足抗震临界值的相关标准，起到了一定的加固效果。强夯法处理完成后，研究人员对土质进行取样检测，发现位于地面以下10.5m处的淤泥质土的密实性明显得到增强，由此也表明了采取强夯法对地基进行加固处理，效果显著。

5.结束语

综上所述，在对工程软土地基加固处理时，使用强夯法进行加固处理提高了土体的承载力，降低了土体的压缩性，能有效控制工程投运后地基的沉降量，同时也消除了地基土体出现液化的可能，可以取得良好的加固效果。实践证明，使用强夯法对类粉细砂地基土进行加固是可行的，地基经过强夯处理后其土体承载力提升了近2倍。通过使用强夯法对软土地基进行处理，施工过程中粉细砂中的孔隙水压力能够快速消散，只要施工设备安排合理，可以采用不分遍施工技术进行施工，以加快施工进度。

参考文献：

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[2]刘世奇，陈静曦，潘冬子.强夯法处理湿陷性黄土地基的效果分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2004，31（6）：19-21.