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不同能级强夯置换处理软土地基现场试验❋

2018-05-10马永峰

关键词:夯点能级试验区

马永峰

(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东 青岛 266580; 2.中国石油工程建设公司华东环境岩土工程分公司,山东 青岛 266071)

强夯置换法(dynamic replacement method)是由强夯法 (dynamic compaction method)改进,并于1980年代首先由法国Menard公司采用的软弱土处理工艺,是一种经济、快速的地基处理方式。具体实施过程是利用重锤下落的夯击能将粒状骨料(碎石等)挤压入可压缩软土中,通过“填料-数次夯击-再填料”的工艺流程,形成大直径墩加固土体。与强夯置换法相关联的研究内容主要集中在动力固结原理、置换深度、复合地基承载机制以及强度时效性等方面。一般认为:在强夯置换过程中,动力挤密、置换成墩、排水固结等机制相辅相成,形成复杂的整体加固效果。近年来,国内不少学者对强夯置换法进行了广泛研究,代表性成果主要有:徐东升等[1]针对某海相淤泥软土处理工程,选取了一强夯砂桩置换试验区,监测了强夯置换过程中夯坑及其周围土体的变形,超孔隙水压力的增长和消散情况以及深层土体水平位移;王宏祥等[2]采用有限元方法对强夯置换墩加固机制中的挤密固结和挤淤置换作用进行了详细分析,并开展了海满高速公路工程强夯置换现场试验,通过检测结果得出强夯置换法适合依托工程条件湿地软基的处理;白冰等[3]分析了强夯置换时地基土性的适用性、施工步骤和填料要求、孔隙水压力的演化过程和影响范围及对周围土层的挤压效应所引起的侧向位移和深层位移的变化,分析了随夯击次数的增加置换桩体的形成过程,并结合依托工程和其他工程,对强夯置换后复合地基的承载力进行验证;张彧等[4]基于青海省察尔汗-格尔木高速公路盐渍土试验段的强夯置换复合地基处理后的原位测试,给出了强夯置换复合地基承载力和变形模量确定方法,分析了加固后地基强度和变形模量计算结果,得出承载力满足要求的结论,同时评价了桩土工作机理及沉降折减等问题,得出强夯置换方案有利于盐渍土地基中水分和盐分的迁移及地基沉降控制和良好加固效果的结论;水伟厚[5]首次明确提出强夯置换区别强夯的4条件,并根据68项工程或项目的实测资料,提出了强夯置换墩长度与能级的经验关系,以表格形式为预估置换墩长度做参考;郑凌逶等[6]将碎石分为个体分散接触进行了建模,对单次夯击和连续多次夯击过程中碎石体的变形成墩过程进行了数值模拟,获得了夯锤运动状态、能量释放时间变化规律,数值模拟得到的夯锤运动位移、速度、加速度与试验观测结果比较吻合;郑凌逶等[7]设计了一种有关置换墩形成机制的模型试验方法,开展了总计12击的强夯置换模型试验,研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程;刘红军等[8]在青岛某饱和软土地基开展了强夯置换和砂井-强夯2种不同方案的试夯试验,基于在距夯点不同距离及深度的土层中埋设孔隙水压力计的观测结果,分析了试夯过程中孔隙水压力的变形规律;此外,还有一部分关于强夯置换方面的研究,如张成光[9]分析总结了抛石挤淤及强夯置换处理软基的施工设计方案;谢仁追[10]通过实际工程试验、检测和使用控制的工程实例,对强夯置换关键技术问题作有益的探索,得出了强夯置换深度一般在8~9 m及桩间土强度增长达到150%以上等结论。目前对强夯置换的研究主要是采用理论分析、模型试验或现场试验及数值模拟等手段,对强夯置换加固机制、孔隙水压力变化规律及加固后地基处理效果、承载特性等方面进行了研究,其中强夯置换主要为单一能级,对不同能级强夯置换的对比分析很少涉及,本文立足于不同能级对比的角度,依托具体工程,开展不同能级强夯置换试验,并详细分析了现场试验结果,以期为依托项目和类似条件下其他工程提供参考。

1 现场试验方案

1.1 试验目的

通过选择典型场地进行不同能级的现场强夯置换试验,研究不同土层条件下不同夯击能的有效影响深度和范围;检验和评价不同夯击能对粉细砂层液化现象的消除效果;确定强夯置换加固后的地基承载力、变形模量、有效处理深度等参数是否满足设计和使用要求;优化不同区域的夯击能量、夯击击数、夯击遍数、夯点间距、间隔周期及地面夯沉量等参数,为大面积施工提供经济合理的技术参数和施工依据,并预知施工中可能出现的各类问题,及早提出相应解决措施,使大面积施工工期、成本和质量处于可控的良好状态。

1.2 试验方案设计

共设置2个强夯置换试验区,试验一区为8 000 kN·m能级强夯置换区,采用8 000 kN·m能级的异型锤(柱锤)强夯置换,面积为20 m×20 m(场地中西部);试验二区为15 000 kN·m能级强夯置换区,面积均为30 m×30 m(场地中部)。2个试验区强夯置换施工具体布置如图1所示。

8 000 kN·m能级强夯置换分3遍进行。第1、2、3遍为夯击能为8 000 kN·m点夯,要求异型锤直径等于1.2 m,点夯间距10.0 m,呈正方形布置。夯点的夯击次数由现场的试施工确定,夯点的收锤标准以最后两击的平均夯击沉降量小于200 mm 控制。设计要求加固处理后的地基承载力特征值fak≥200 kPa,变形模量Es≥20 MPa。

图1 不同能级强夯置换试验区布置图Fig.1 Experimental layout of different energy-level zones

15 000 kN·m能级强夯置换分5遍进行。第 1、2遍为点夯,夯击能为15 000 kN·m,点夯间距10.0 m,呈正方形布置。夯点的夯击次数由现场的试施工确定,夯点的收锤标准以最后两击的平均夯击沉降量小于200 m控制;第3遍为点夯,夯击能为8 000 kN·m,夯间距10.0 m,呈正方形布置。夯点的夯击次数和收锤标准和1、2遍相同;最后采用2 000 kN·m夯击能满夯2遍,每夯点夯击两击,要求夯锤底面积彼此搭接1/3。设计要求加固处理后的地基承载力特征值fak≥200 kPa,变形模量Es≥15 MPa,有效加固深度至强风化页岩、泥岩(④-1)层顶面。上述2种能级强夯置换填料均为花岗岩块石。

1.3 测试内容及布置

8 000 kN·m能级试验区测试项目包括:强夯置换前重型动力触探试验、瑞利波检测;强夯置换过程中超孔隙水压力测试;强夯置换后瑞利波检测、钻孔检测和超重型动力触探试验。15 000 kN·m能级试验区测试项目包括:强夯置换前重型动力触探试验、瑞利波检测;强夯置换过程中超孔隙水压力测试;强夯置换后平板载荷试验、瑞利波检测、钻孔检测和超重型动力触探试验。2个试验区测试布置方式如图2、3所示。

2 强夯置换前地质情况

2个能级试验区地层分布情况如图4所示,场地中软弱土层处理对工程正常与安全运营产生显著影响,处理方案的选取和优化亦影响项目投资和工程进度,因此场地软弱土层处理已成为工程建设的关键问题。2个试验区工程地质条件对比情况列于表1中,由表1可知,2个试验区地层分布情况稍有差异,但对于岩土工程,该差异对2个试验区比较的可行性影响不大。

图2 8 000 kN·m能级试验区测试布置Fig.2 Monitoring arrangement of 8 000 kN·m energy-level zone

图3 15 000 kN·m能级试验区测试布置

3 8 000 kN·m能级试验结果分析

3.1 超孔隙水压力测试

8 000 kN·m能级试验区共埋设3个孔(分别编号X8-K1、X8-K2和X8-K3),每孔设置3个超孔隙水压力计。测点埋设深度情况如图5所示:X8-K1孔的K1-1、K1-2和K1-3测点埋深分别为11.0、4.5和9.0 m;X8-K2孔的K2-1、K2-2和K2-3测点埋深分别为10.5、5.0和7.6 m;X8-K3孔的K3-1、K3-2和K3-3测点埋深分别为11.4、8.0和5.5 m。超孔隙水压力观测自8月4日起,截止到9月12日。其中K2-1于9月17日强夯期间损坏,损坏前显示超孔隙水压力较小;K3-1、K3-2和K3-3于9月23日第3遍夯点施工前场地平整时不慎损坏,损坏前3个超孔隙水压力计均显示超孔隙水压力较小。

图4 试验区地层分布情况Fig.4 Stratigraphic distribution of two experimental zones

图5 8 000 kN·m能级试验区超孔隙水压力计埋设布置

9个测点超孔隙水压力时程曲线如图6所示,不同工序下超孔隙水压力测试结果列于表2中。强夯产生的超孔隙水压力不大,但消散较慢,消散期6~7 d。第1遍点夯A1-B4夯点施工时,K2-2测点超孔隙水压力测值为14.3 kPa, K2-3测点超孔隙水压力测值为16.3 kPa,K2-1测点超孔隙水压力测值为9.1 kPa。结合动力触探结果,可确定强夯置换影响深度8 m左右。第1遍点夯A3-B4夯点施工时,距A3-B4 夯点7.9 m处的X8-K1测点超孔隙水压力测值高达25.2 kPa,距A3-B4夯点18.0 m处的X8-K3测点超孔隙水压力测值很小,仅为3.1 kPa,由此可推断强夯的水平振动影响安全距离约为18.0 m。

表1 2个试验区工程地质条件对比

表2 8 000 kN·m能级试验区超孔隙水压力测试结果Table 2 Test results of excess pore water pressure in 8 000 kN·m energy-level zone

Note:①Number;②Compaction order;③Date;④Maximum excess pore water pressure;⑤Disspation time

3.2 多道瞬态瑞利波测试

在试验区内布设3条测线(9个检测点),测点自西向东布设,测点位置强夯置换前后对应。通过强夯置换前后单点瑞雷波测试,对比前后频散曲线变化,判定强夯有效加固深度。典型强夯置换前后频散对比曲线如图7所示。将实测面波波速换算平均等效剪切波速,并进行分层统计,其结果列于表3中。

综合分析9组强夯置换前后频散对比曲线可知:在置换墩深度范围(6.5~7.5 m)内,强夯置换后剪切波速比置换前显著提高;根据强夯置换前后频散对比曲线及分层等效剪切波速对比结果,试验区8 m以内地基加固效果明显,有效加固深度在7~8 m。此外,从深度映像剖面图(篇幅有限,不再说明)可看出,等效剪切波速在横向上(同深度土层)存在差异,在垂直方向上(深度轴)面波层速度大体分布为低-高走势,局部存在低速带(软弱层),表明强夯置换处理后地基土仍存在不均匀性,此现象在15 000 kN·m能级试验区同样存在。

图6 8 000 kN·m能级试验区超孔隙水压力时程曲线Fig.6 Dissipation curves of excess pore water pressure in 8 000 kN·m energy-level zone

深度范围/mDepthrange/m夯 前①夯 后②平均值③/m·s-1平均值③/m·s-1提高率④/% 0~1.0200.22224.0011.91.0~2.0199.89238.2219.22.0~3.0192.00234.3322.03.0~4.0191.67228.2219.14.0~5.0201.11224.5611.75.0~6.0201.44223.7811.16.0~7.0206.78224.788.77.0~8.0219.00231.565.78.0~9.0232.44236.671.89.0~10.0232.56243.784.8

Note:①Before compaetion;②Affer compaetion;③Average value;④Increasing rate

3.3 强夯置换后地质雷达、开挖验证及钻孔检测

3.3.1 地质雷达 地质雷达检测主要目是检验置换墩着底情况和扩径大小,根据现场的实地条件(置换墩中心准确位置)和考虑地质雷达检测的技术特点(边点的地层背景好),选取编号为A1-B2、A1-B4、A4-B1、A4-B3 四个置换墩为地质雷达检测对象。检测仪器为美国Sir-20地质雷达,采用主频为50和100 MHz两种天线。50 MHz天线在每个置换墩上按4个方位(测线1:WN-ES、测线 2:W-E、测线3:WS-EN、测线 4:S-N)各布置4条地质雷达检测线,测线的中点均布设在置换墩的中心;100 MHz天线在编号A1-B2、A1-B4置换墩上按2个方位(测线2:W-E、测线4:S-N)各布置2条测线,测线的中点均布设在置换墩的中心。因论文篇幅有限,雷达反射波解释剖面成果图不做列举,50 MHZ地质雷达置换墩检测结果列于表4中。

图7 8 000 kN·m能级试验区典型置换前后频散对比曲线(R3)

3.3.2 开挖验证 为确定置换墩表层实际中心位置及墩顶平面形态,同时验证地质雷达检测结果,浅层开挖A4-B1和A4-B3置换墩(见图8)。开挖揭示置换墩的实际中心点与理论中心点存在偏差,实际中心偏离理论中心0.6 m;墩体平面形态不规则,总体上呈近椭圆形,墩顶直径在1.7~2.0 m之间,墩体实测直径与地质雷达检测结果相吻合。

3.3.3 钻孔检测 为验证地质雷达检测的墩体置换深度,准确判定强夯置换实际深度和加固影响深度,选取A1-B2、A1-B4置换墩体,采用特殊钻探工艺及专用钻探器具进行钻孔验证。钻探结果表明,置换墩墩底实际埋深与地质雷达判读结果基本吻合,A1-B2的地质雷达和钻孔检测墩底深度分别为6.5和6.7 m,A1-B4地质雷达和钻孔检测墩底深度分别为7.3和7.0 m。

钻孔验证的同时采用重型动力触探,对墩体以及墩底以下土层的密实度及均匀性进行检测。重型动力触探结果表明:(1)置换墩墩底以下1.5 m深度范围内填土层呈中密状,加固效果明显。(2)A1-B2置换墩的6.7~8.0 m填土呈中密状,加固效果明显;8.0~9.7 m填土层呈稍密状,加固效果一般; 9.7~11.8 m左右存在软弱层-淤泥质土,重型动力触探击数2~5击,加固效果不佳。(3)A1-B4置换墩墩底深度为7.0 m,7.0~8.2 m填土呈中密状,加固效果明显;8.2~8.9 m深度填土层呈稍密状,加固效果一般;8.9~11.2 m深度存在软弱层-淤泥质土,重型动力触探击数2~6击,加固效果不佳。综合分析可确定置换墩的有效加固深度为8 m。

3.4 强夯置换前重型和强夯置换后重型动力触探

为确定强夯置换墩墩体的扩径大小,验证地质雷达测试结果,根据墩体浅层开挖出露平面形态,沿A4-B1及A4-B3置换墩周边布置重型动力触探检测点,测点布置方式如图9所示。

表4 8 000 kN·m能级试验区置换墩50 MHZ地质雷达检测结果Table 4 50 MHZ geological radar results of replacement piers in 8 000 kN·m energy-level zone

Note:①Number of replacement piers;②Average bottom diameter;③Depth of expanded diameter;④Depth of expanded diameter;⑤Piers bottom depth

图8 8 000 kN·m能级试验区开挖后墩体顶部形态Fig.8 Top shape after excavation in 8 000 kN·m energy-level zone

图9 8 000 kN·m能级试验区重型动力触探测点示意图

动力触探在墩间土能够连续贯入,击数一般相对变化不大,而遇到块石时,动探击数会在局部深度异常偏高,甚至难以贯入,据此可推测动探位置为置换墩墩体边缘,墩体在击数偏高深度范围内扩径。通过与强夯置换前动探击数对比,结合曲线形态分析,墩体扩径深度和扩径大小与地质雷达判读结果基本吻合。综合A4-B1及A4-B3置换墩周边8个重型动力触探结果(图10为强夯置换前后动力触探试验曲线,具体结果列于表5中),根据修正后动探贯入击数划分的置换墩墩体边缘或墩间土的密实度情况列于表6中。分层统计结果表明,置换墩周边土经强夯挤密后,强度提高明显,除浅层承载力稍低外,基本满足设计要求。

图10 8 000 kN·m能级试验区强夯置换前后动力触探试验曲线

4 15 000 kN·m能级试验结果分析

4.1 超孔隙水压力测试

15 000 kN·m能级试验区共埋设3个孔(编号分别为X15-K1、X15-K2和X15-K3),每孔设置4个超孔隙水压力计。测点埋设深度情况如图11所示:X8-K1孔的K1-1、K1-2、K1-3和K1-4测点埋深分别为13.0、7.0、5.0和11.0 m;X8-K2孔的K2-1、K2-2、K2-3和K2-4测点埋深分别为14.0、9.0、11.0和5.5 m;X8-K3孔的K3-1、K3-2和K3-3测点埋深分别为12.0、8.0、6.0和10.0 m。超孔隙水压力观测自8月5日起,截止到10月28日。其中K1-2、K1-3于10月7日在第3遍夯点施工前进行场地平整时不慎损坏,K2-1、K2-3和K3-3在10月8日第3遍强夯施工过程中损毁。

表5 8 000 kN·m能级试验区置换墩重型动力触探检测结果Table 5 Results of heavy dynamic penetration test of replacement piers after dynamic replacement in 8 000 kN·m energy-level zone

Note:①Number of replacement piers;②Number of testing points;③Distrnce between testing point and pier center;④Depth of expanded diameter;⑤Piers bottom depth;⑥Piers diameter;⑦Heavy dynamic penetration test;⑧Geological radar

表6 8 000 kN·m能级试验区置换墩周边土密实度分层结果Table 6 Surrounding soil density of replacement piers in 8 000 kN·m energy-level zone

Note:①Depth range;②Average blows;③Density;④Characteristic value of bearins capacity;⑤Deformation modulus

12个测点超孔隙水压力时程曲线如图12所示,不同工序下超孔隙水压力测试结果列于表7中。试夯区强夯期间产生的超孔隙水压力较大,消散较慢,消散期一般为7~8 d。第1遍点夯A3-B3 夯点施工时,K2-2测点超孔隙水压力为97.6 kPa, K2-3测点的超孔隙水压力为 61.1 kPa,K2-1测点超孔隙水压力测值仍高达40.8 kPa。结合动力触探结果,可确定强夯置换影响深度14 m左右。第1遍点夯A1-B7夯点施工时,距A1-B7夯点15 m处的K15-1测点超孔隙水压力测值高达71.9 kPa,但距A1-B7夯点21.5 m处的X15-K3测点超孔隙水压力测值很小,仅为15.6 kPa,据此外推判定强夯的水平振动影响安全距离为25.0 m。

图11 15 000 kN·m能级试验区超孔隙水压力计埋设布置

序号①夯击顺序②日期③最大超孔隙水压力④/kPa间歇期⑤/d1第1遍点夯9月9-18日97.6/2第2遍点夯9月26-28日118.983第3遍点夯10月7-8日79.084满夯10月13-14日/55检测10月28-11月1日/14

Note:①Number;②Compaction order;③Date;④Maximum excess pore water pressure;⑤Intermission

图12 15 000 kN·m能级试验区超孔隙水压力时程曲线

4.2 多道瞬态瑞利波测试

15 000 kN·m能级试验区典型强夯置换前后频散对比曲线如图13所示。分析9组频散对比曲线可得出:除R1以外,其他8个瑞利波频散曲线特征基本一致,根据曲线形态判定置换墩墩底埋深约为7.5~9.0 m,有效加固深度9.5 m。强夯置换后地基土剪切波速比夯前显著提高:0~9.0 m深度范围夯后比夯前提高22.8%~53.8%;9.0~12.0 m深度范围夯后比夯前提高14.9%~16.1%。

4.3 置换墩着底情况检测

为查明置换墩的着底情况,准确判定强夯置换实际深度和加固影响深度,选取A1-B7(第1遍点)、A6-B2(第2遍夯点)和 A6-B7(第3遍点)置换墩体,采用特殊钻探工艺及专用钻探器具进行钻孔检测;同时采用超重型动力触探,对墩体以及墩底以下土层的密实度、均匀性进行检测。

由于整个场地浅层遍布花岗岩块石,A1-B7、A6-B7置换墩浅层形态不清晰,墩体中心较难确定,置换墩理论与实际中心点的存在差距,故对A1-B7、A6-B7置换墩进行浅层开挖以确认墩体中心,钻孔结果揭示其孔口距现地表约为0.8 m。

图13 15 000 kN·m能级试验区典型强夯置换频散对比曲线(R3)

深度范围①/m夯 前②夯 后③平均值④/m·s-1平均值④/m·s-1提高率⑤/% 0~1.0188.33231.3322.81.0~2.0190.33268.5641.12.0~3.0192.89296.6753.83.0~4.0194.11281.5645.04.0~5.0207.00276.8933.85.0~6.0195.89293.3349.76.0~7.0201.44299.4448.67.0~8.0213.00288.3335.48.0~9.0226.56283.0024.99.0~10.0239.78275.5614.910.0~11.0212.00246.1116.111.0~12.0218.00251.7815.512.0~13.0257.89268.224.013.0~14.0343.78349.441.614.0~15.0376.00378.140.6

Note:①Depth range;②Before compaetion;③Affer compaetion;④Average value;⑤Increasing rate

钻探及重型动力触探检测结果表明:置换墩墩底埋深在 8.5~9.1 m之间,墩底位于填土层中,墩底以下厚度1.5~2.0 m填土被加密,强夯置换有效加固深度在 11 m 左右,钻探揭示的墩底埋深和有效加固深度与瑞利波检测初步估结果基本一致。

4.4 强夯置换后重型动力触探

为确定强夯置换墩墩体的扩径大小,沿A1-B3、A1-B7、A6-B2及A6-B7置换墩周边各布置3处重型动力触探检测点,以查明置换墩的扩径情况及墩间土的情况,各置换墩重型动力触探检测点布置方式如图14所示。

强夯置换过程中的侧向挤出使得夯后墩体相距较小,且满夯也进行了花岗岩块石填料,场地浅层遍布花岗岩块石,给查找置换墩墩体造成极大不便,墩体的中心难以准确确定,重型动力触探测点系根据夯点布置的理论中心来布置。根据修正后贯入击数绘制的强夯置换前后重型动力触探曲线如图15所示。

通过与强夯置换前动探击数对比,并结合曲线形态分析,判定出各墩体的扩径深度、扩径大小与墩径大小(见表9)。综合所有的重型动力触探检测结果,根据修正后动探贯入击数划分的置换墩墩体周边或墩间土的密实度情况列于表10中。分层统计结果表明,置换墩周边土强夯挤密效果显著,强度提高明显,除浅层较为松散,承载力稍低外,墩间土强度满足设计要求。

图14 15 000 kN·m能级试验区重型动力触探测点示意图Fig.14 Monitoring of heavy dynamic penetration test for replacement piers in 15 000 kN·m energy-level zone

4.5 单墩静载荷试验

选择A4-B4点进行单墩平板静力载荷试验,承压板采用2.0 m2圆板。根据设计要求,试验加载量800 kN,加载分8级进行,每级加载量100 kN。静载试验的荷载-沉降曲线如图16所示。

最大荷载400 kPa对应的沉降量为28.23 mm,按照相关规范确定地基承载力特征值为200 kPa,对应的沉降量为10.23 mm,计算得出变形模量为21.5 MPa,考虑置换墩体和周围土体组成的复合地基情况,地基承载参数亦能满足设计要求。

图16 15 000 kN·m能级试验区单墩静载试验曲线Fig.16 Static load test curve of single podium in 15 000 kN·m energy-level zone

图15 15 000 kN·m能级试验区强夯 置换前后动力触探试验曲线

置换墩编号①检测点编号②距墩体中心③/m扩径点深度④/m平均墩径⑤/mD(A1-B3-D1)1.62.13.3A1-B3D(A1-B3-D2)1.64.6D(A1-B3-D3)1.74.8D(A6-B2-D1)1.66.53.2A1-B7D(A6-B2-D2)1.73.0D(A6-B2-D3)1.64.2D(A6-B2-D1)1.65.03.2A6-B2D(A6-B2-D2)1.64.3D(A6-B2-D3)1.66.5D(A6-B7-D1)1.62~4.03.3A6-B7D(A6-B7-D2)1.67.0D(A6-B7-D3)1.63.6

Note:①Number of replacement piers;②Number of testing points;③Distrnce between testing point and pier center;④Depth of expanded diameter;⑤Average piercliameter

表10 15 000 kN·m能级试验区置换墩周边土密实度分层结果Table 10 Surrounding soil density of replacement piers in 15 000 kN·m energy-level zone

Note:①Before compaetion;②Affer compaetion;③Depth range;④Average blows;⑤Density;⑥Characteristic value of bearins capacity;⑦Deformation modulus;⑧Romarks

5 结论

(1)场地经强夯置换加固处理后,置换墩边缘及墩间土挤密效果良好,地基强度提高明显,除浅层较为松散,承载力稍低外,墩间土强度满足设计要求地基强度有明显提高。该场地在8 000 kN·m能级强夯置换有效加固深度范围内,强夯置换复合地基承载力特征值大于200 kPa,变形模量大于20.0 MPa;在15 000 kN·m能级强夯置换有效加固深度范围内,强夯置换复合地基承载力特征值大于200 kPa,变形模量大于15.0 MPa,均能满足设计要求。

(2)8 000和15 000能级强夯置换第1遍强夯超孔隙水压力消散时间分别为6~7 d和为7~8 d,8 000和15 000 kN·m能级强夯有效加固深度约为8.0和9.5 m,水平振动影响安全距离约为18.0和25.0 m。

(3)采用强夯置换法对地基进行处理,强夯置换区内墩体与墩间土之间存在显著的不均匀性,而在强夯置换区和周边强夯加固区之间,由于回填料的差异,两区之间也存在显著的差异,因此设计单位应充分考虑到强夯后地基土的不均匀性。

参考文献:

[1] 徐东升, 汪稔, 孟庆山, 等. 海相淤泥软土地基强夯置换砂桩试验分析[J]. 岩土力学, 2009, 30(12): 3831-3836.

XU Dong-sheng, WANG Ren, MENG Qing-shan, et al. Field test analysis of dynamic consolidation and replacement sand pile on marine soft soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(12): 3831-3836.

[2] 王宏祥, 闫澍旺, 冯守中. 强夯置换墩法处理公路软基的机制研究[J]. 岩土力学, 2009, 30(12): 3753-3758.

WANG Hong-sheng, YAN Shu-wang, FENG Shou-zhong. Study of mechanism of dynamic compaction replacement for reinforcing highway soft roadbed[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(12): 3753-3758.

[3] 白冰, 徐华轩, 刘海波, 等. 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(增1): 3001-3006.

BAI Bing, XU Hua-xuan, LIU Hai-bo, et al. Some problems on dynamic replacement method to improve soft ground[J]. Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(S1): 3001-3006.

[4] 张彧, 房建宏, 刘建坤, 等. 强夯置换复合地基加固盐渍土效果的试验研究[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(增1): 258-261.

ZHANG Yu, FANG Jian-hong, LIU Jian-kun, et al. Field tests on reinforcement effects of ground treatment of composite foundation in saline soils by dynamic compaction replacement[J]. Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 33(S1): 258-261.

[5] 水伟厚. 对强夯置换概念的探讨和置换墩长度的实测研究[J]. 岩土力学, 2011, 32(增2): 502-506.

SHUI Wei-hou. Exploring concept of dynamic replacement and measured length of replacement pier[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(S2): 502-506.

[6] 郑凌逶, 周风华, 谢新宇. 强夯置换中碎石运动机制和成墩过程的数值模拟[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(11): 2068-2075.

ZHENG Ling-wei, ZHOU Feng-hua, XIE Xin-yu. Numerical simulation of forming of replacement piers during a dynamic replacement process[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2013, 35(11): 2068-2075.

[7] 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.

ZHENG Ling-wei, ZHOU Feng-hua, . Experimental study of forming process of replacement pier in soft soil using dynamic replacement method[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(1): 90-97.

[8] 刘红军, 吴腾, 马江, 等. 基于孔压监测的强夯置换和砂井-强夯处理饱和软土地基试验研究[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2015, 45(2): 109-114.

LIU Hong-jun, WU Teng, MA Jiang, et al. An experimental study on saturated soft ground improvement with dynamic compaction replacement and Dcm combined with sand-drain based on monitoring of pore water pressure[J]. Periodical of Ocean University of China, 2015, 45(2): 109-114.

[9] 张成光. 抛石挤淤及强夯置换在软基处理中的应用[J]. 水运工程, 2015(2): 165-169.

ZHANG Cheng-guang. Application of rock fill dumping and dynamic replacement method to soft soil foundation treatment[J].Port &Waterway Engineering, 2015(2): 165-169.

[10] 谢仁追. 强夯置换法应用关键技术[J].水运工程, 2009(5): 128-132.

XIE Ren-zhui. Key technologies of application of dynamic replacement[J].Port and Waterway Engineering, 2009(5): 128-132.

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