谈软土地基土石方场坪工程的处理方法

刘业举

(山西机械化建设集团有限公司，山西太原 030009)

0 引言

改革开放以来，我国土木工程发展迅猛，各类工程建设如雨后春笋般地出现在神州大地上。大家也深知“九层之台，起于垒土”，若各类工程地基稳定性不能满足要求，将严重的影响建(构)筑物的安全与正常使用。地基处理方法有很多种，对于本施工场地，由于沟谷地带属第四系土，主要为软塑粘土，其次为可塑粘土，且厚度2 m～6 m不等，采用强夯置换法、强夯法结合坡脚反压平台方法处理效果与采用碎石桩、水泥搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等其他地基处理方法相比，具有费用低较经济、效果好、加固速度快、施工简单等优点。

1 加固原理

1.1 强夯置换法

强夯置换法用于加固软塑、流塑状态下的黏性土，也可以用于饱和的淤泥及淤泥质土，它是利用小直径(1.0 m～1.2 m)的圆柱形夯锤，用专用设备提升到高空后自由落下，势能大部分转换为动能同时，瞬间产生巨大的夯击能，使软弱土体压缩并急速向下向两侧推移，经过连续夯击形成一个深坑，再通过反复填料反复夯击，逐渐形成一个柱形状的置换墩，起到一个竖向排水通道，使软弱土加速固结的作用。另外也使置换体周围土体挤密，与置换墩形成一个复合地基，提高承载力。

1.2 强夯法

强夯法又称动力固结法，它是利用夯锤自由落下产生冲击波使填筑体密实，在夯锤自由下落的过程也是势能转换为动能的过程，在接地的一瞬间，势能极大部分转化成动能，这与强夯置换的原理基本相同，在反复的夯击过程中，使土体孔隙中的气体、液体逐渐排出，土体颗粒变形相对移动，达到新的稳定状态，土体体积越来越小变得更加密实，提高承载力。

1.3 反压平台

反压平台其实就是在坡脚的一侧填筑适当高度适当宽度的碎石层，主要原理是在反压台自重荷载的作用下，形成力矩来抵抗填筑体的向外滑动的力矩，保证填筑体的整体稳定，同时反压台还可以压制地基因加荷不均匀而出现的塑性挤出和地面隆起的趋势。

2 工程概况

某航空产业园区地理位置优越，距离成都市区直线距离44 km，交通距离60 km，在园区内新建一座3 000.6 m2的航管综合楼，新建一条长1 200m宽30m的跑道，新建一条长1 200m宽18 m的平行滑行道和三条垂直联络道，项目总投资74 299万元，建设工期为3年。

3 水文地质条件

1)场区内无常年流水的沟谷和河流，各沟谷均为季节性流水沟谷。场区内无泉眼分布，大气降水补给地表水，部分大气降水通过地表径流汇集于冲沟中排出场区。实测地下水位在1.2 m～2.4 m之间，补给来源主要为大气降水以及松散堆积物中的孔隙水。

2)地基土层按时代成因及土性特征自上而下划分为四个地质层，依次为:第四系全新统耕土层;第四系全新统静水沉积淤泥;第四系全新统坡洪积残积粘性土层;白垩系下统苍溪组砂岩。第四系全新统耕土层:褐黄色、褐灰色、湿，主要由粘性土、风化残积土组成，含大量植物根系，该层厚度大约0 m～0.5m。第四系全新统静水沉积淤泥:灰褐色、饱和、软塑～流塑状，厚度为0.3 m～3 m。第四系全新统坡洪积残积粘性土层:灰褐色软型为主，厚度为2 m～6 m。白垩系下统苍溪组砂岩:棕红色、褐红色，厚度为5.4 m ～14.3 m。

4 技术参数

4.1 强夯置换参数

1)强夯置换采用等边三角形布置，夯点间距为3 m，单击夯击能为4 000 kN·m，采取隔排夯击，分两遍完成，每点夯击数为16击～24击。停夯标准为最后两击平均沉降量不大于5 cm。

2)夯锤采用铸钢锤，锤底静压力不小于80 kPa。夯机采用自带龙门架、自动挂钩和自动脱钩器的50 t以上的液压履带起重机。

3)强夯置换料需选用中风化硬质岩，强度30 MPa以上，粒径大于30 cm的不宜超过总量的30%。

4.2 填筑体强夯参数

1)布点采用正方形布置分两遍夯击完成，布点间距均为4 m，二遍点布置到一遍点夯点间，夯击能为3 000 kN·m，停夯标准为最后两击沉降量控制到5 cm，填筑体底部第一层强夯填料虚铺厚度不得大于3 m，以上各层为4 m，每次摊铺厚度为1 m。

2)采用普通夯锤，锤底静压力25 kPa～40 kPa，锤重宜为18 t～22 t，锤的底面宜对称设置四个上下贯通的通气孔，孔径宜为30 cm～40 cm。夯机采用自带拔杆自动挂钩和自动脱钩器的50 t以上的液压履带起重机。

3)填筑材料采用挖方区清除草皮及腐殖土后的挖方料，料径控制在不大于80 cm。

4.3 反压平台

反压平台位于填筑体坡脚处，采用高5 m宽10 m的反压台，材料和填筑体材料相同，分层碾压密实。

5 施工工艺

1)清除耕植土和淤泥并平整场地，当清理后的场地不能满足强夯机械正常施工作业，可铺设0.5 m～1.0 m的碎石垫层。

2)按图纸夯点布置图用RTK和钢尺放出强夯置换点位置，并测量场地夯前标高。

3)强夯置换机械就位，夯锤对中一遍夯点位置，将夯锤提到一定高度(H=夯击能kN·m/锤重kN)，使夯锤自由下落夯击地面。

4)测量夯前锤顶高程并测量每击夯沉量，当夯坑深度达到1.5 m时，向坑内开始填筑碎石料与坑顶齐平，并记录填料数量，同时控制填料粒径(因为墩体块石过多过大，极易造成在墩中留下孔洞，给后续建筑物使用过程中墩间土挤入孔隙增加下沉量)。

5)反复夯击反复填料根据现场情况确定夯击数，同时满足累计夯沉量为设计墩长的1.5倍～2.0倍，最后两击平均沉降量小于5 cm，按照夯点布置图完成第一遍全部夯点。

6)用推土机将挤出的软土随时清理，并整平场地，测量场地标高，放出第二遍夯点位置。

7)重复上述工序，按照“由内而外”的原则完成二遍点的施工，并验算地面抬高值是否与设计确定值相符，不符调整设计。

8)推平场地，墩顶铺设50 cm厚的碎石垫层，分层碾压密实。

9)采用堆填法开始回填碎石土，分层回填虚铺厚度不超过1 m，坡角反压平台与填筑体同时施工。

10)当填筑体分层回填厚度达到强夯高度时清理并平整场地，放出第一遍填筑体强夯点位置并测量夯前标高。

11)强夯机就位，夯锤对中夯点，并测设锤顶标高。开始夯击并逐击记录每击夯沉量，反复夯击直至达到设计停夯标准。

12)推平场地，放设二遍点，重复以上步骤到二遍点施工完毕。

13)推平场地，再采用低能级满夯将表层松土夯实。能击为800 kN·m，击数3击 ～5击，搭接1/4D，最后两击沉降量小于3 cm，并测量夯后场地高程。

14)承载力检查交工验收。

6 效果分析

施工完成后，经第三方检测机构检测，地基承载力达到fk≥250 kPa，波速达到200 m/s，钻孔检测置换墩深度达到6 m以上，满足设计要求，经过工后监测，场地沉降变形也满足设计要求。

7 结语

该航空产业园区经过原地面强夯置换处理，反压平台护坡角，填筑体强夯，顶层满夯等施工工艺，消除了工后不均匀沉降，达到设计要求。同时也为业主节省了投资，加快了施工进度，保证了质量，取得了良好的施工效果，并为后续工程打下了坚实的基础。川蜀地区人口稠密，人均耕地面积小，建设用地紧缺，要解决此矛盾必须把山区利用好，需进行大规模的挖山填沟造地才能破解建设中用地的难题。本工程提供了经济有效的山区软土地基处理方法和经验，具有重大的经济和社会效益。