粉质粘土回填土地基强夯加固效果现场试验研究

蔡德庆

（中铁五局集团置业有限公司，湖南 长沙 410083）

回填土地基作为一类欠固结土地基而具有承载力低、压缩性大、土质结构疏松等缺点。在环境允许、土体条件良好的情况下，实用性强、简单快捷、经济易行的强夯法是地基处理的可靠方法之一[1]。大量的研究表明强夯法处理回填土地基获得了较为理想的加固效果，可有效提高回填土地基的密实度和承载力[2-4]。而强夯加固效果的影响因素复杂，主要包括强夯工艺因素、被夯体的性质及赋存环境[5-6]。通过现场试验对比能级8 000 kN·m下不同的夯击工艺时厚抛填粘土地基的强夯加固效果;利用FLAC-3D与ABAQUS模拟分析不同强夯工艺对加固效果的影响。同时，针对不同的被夯体进行了强夯加固效果的系列研究，结果表明强夯加固效果因不同的被夯体而具有不同的加固效果与适用性好的强夯工艺，分别基于软土地区山皮土与细砂回填土土质条件下的强夯加固效果进行对比试验研究；在房渣土回填地基强夯加固有效深度研究中指出加固深度可根据多点位移监测与标贯试验确定；针对泥岩高填方地基开展了强夯工艺现场的试验研究对比了方案的技术经济性，为类似土体强夯能级的选择提供了思路[7]。

本文基于四川某标准工业厂房8万m2的粉质粘土回填土地基进行强夯加固现场试验。根据不同的回填土厚度选择合适的夯击能，划分夯击试验区，在同一夯击能下进行3种不同夯击次数的对比试验，采用工程地质钻探、重型动力触探试验、原状土体压缩模量测试进行强夯效果检测，从而加深对粉质粘土回填土地基强夯加固设计及效果的认识，为该类土作为回填土地基的工程应用提供参考。

1 粉质粘土回填土地基现场试验

1.1 试验现场条件

根据现场不同填土厚度，设置2个不同夯击能。在同一夯击能下，试夯3种不同夯击次数的区域，试验总强夯面积约为2 400 m2。根据25个钻孔揭露的地质资料，场地填土主要由粉质粘土组成，其特征：褐色-黄褐色，褐红色，未完成自重固结，呈稍湿、松散、可塑-硬塑状态，填土厚度约为5.0 m与8.0 m。

1.2 试夯设计参数

1.2.1 单击夯击能与夯击点的布置

（1）填土深度在5 m的区域，试夯采用2 000 kN·m的夯击能；（2）填土深度在8 m的区域，试夯采用4 000 kN·m的夯击能；（3）2 000 kN·m的试夯区夯点按：3.0 m×3.0 m正方形布置；（4）4 000 kN·m的试夯区夯点按：3.5 m×3.5 m正方形布置。

1.2.2 夯点的夯击次数

为了检测不同夯击次数下的强夯效果，本次试夯在相同夯击能下按9击、14击、19击，分为3个试夯区，考虑工期影响，采用夯击遍数为2遍，间歇时间为7 d，最后采用低能量满夯夯实表层松土。试夯3种不同夯击次数的区域。以最后两击的平均夯沉量小于50 mm可结束强夯试验，同时夯坑周围地面不应发生过大的隆起且不因夯坑过深而发生提锤困难。

1.3 强夯效果检测及技术指标

为了查明试验区内地基强夯的处理效果，确定地基土的承载力，试验区强夯效果检验在野外钻探的基础上，进行了取样后的原状土压缩模量试验（共6孔81次测试）、重型动力触探试验（63.5 kg，共12孔90次）、密实度试验（取3试样，共18次测试）、荷载板试验（采用堆载法，荷载板面积为0.5 m2，加荷等级不少于8级，共计6处）等方法。通过4种方法来确定地基土的承载力是否达到设计要求。技术指标包括：（1）承载力的要求是厂房内地坪及道路地基承载力特征值fak≥150 kPa；（2）压缩模量的要求是强夯区范围上部（3 m以内）的压缩模量Es≥5 MPa，3 m以下压缩模量Es≥4 MPa；（3）压实度的要求：强夯区范围压实度90%。

2 试验结果及分析

2.1 重型动力触探试验结果及分析

如图1和图2所示的夯击能分别为2 000 kN·m、4 000 kN·m的强夯试验区的动力触探试验曲线，根据室内土工试验、重型（63.5 kg）动力触探试验，通过综合分析，结果表明重型（63.5 kg）动力触探试验在0～3.0 m范围内承载力标准值偏大，这可能由于上部的填土经强夯后已形成了较密实的硬壳层而造成的。填土在地层垂直方向上每约1.0 m均作1项检测试验，故较为全面系统地了解了夯区加固粉质粘土地层的工程地质特征。

图1 夯击能为2 000 kN·m重型动力触探试验曲线图

图2 夯击能为4 000 kN·m重型动力触探试验曲线图

2.2 压缩模量试验结果及分析

通过对所取非扰动土样进行固结试验，所得各强夯区域的压缩模量试验成果如图3所示。从图中可以看出，随着夯实功及夯击次数的增加，压缩模量也随着增加，尤其回填土厚度在0～3 m范围内变化趋势较明显；因此土体加固效果更佳。亦知，随着夯击次数的增加，强夯加固影响深度在逐渐增加，如图3（a）中夯击能2000 kN·m地基土厚度5 m位置处击数为9和14时压缩模量相差不大，击数为19时压缩模量变化明显；图3（b）中亦可以得到类似的结果，地基土厚度8 m位置处击数为9和14时压缩模量变化不大，击数为19时压缩模量变化明显，说明夯击能2 000 kN·m和4 000 kN·m击数达到14击强夯影响深度均可以满足回填土厚度5 m、8 m填土加固要求。夯击能2 000 kN·m时击数14与19击及夯击能4 000 kN·m时均能满足加固深度范围内0～3 m压缩模量Es≥5 MPa，深度超过3.0 m时Es≥4 MPa，因此以压缩模量为技术指标，在考虑影响深度、施工效率及经济性的情况下，夯击能2 000 kN·m时击数为14击可满足强夯加固要求，在4 000 kN·m击数达到19可较好地满足工程要求。

图3 压缩模量图

2.3 压实度试验结果及分析

通过室内击实试验，及现场压实度试验，对不同区域测得压实度试验结果见表1。通过比较表中数据可以看出：随着夯击能及夯击次数的增加，压实度也随着增加，其中夯击能4 000 kN·m击数为14、19击和夯击能2 000 kN·m击数为19击可以较好地满足技术性能指标90%的要求，夯击能2 000 kN·m击数为14击基本满足压实度技术指标要求。

表1 压实度试验结果

3 结论

（1）强夯法对厚填粉质粘土回填土地基具有较好的加固效果，随着击能或夯击数增加强夯加固效能影响深度增加。

（2）粉质粘土填土地基经强夯后可能形成上部范围较密实的硬壳层，造成的重型（63.5 kg）动力触探试验在0～3.0 m范围内承载力标准值偏大。

（3）对于本工程中欠固结的稍湿粉质粘土，采用强夯能级2000 kN·m击数14击可满足填土厚度为0～5.0 m的回填土地基对压缩模量、承载力特征值和压实度的技术要求，而对粉质粘土填土厚度5.0～8.0 m则当强夯能级增大至4 000 kN·m击数为19可以很好满足工程技术要求，这对粉质粘土回填土地基的强夯工程实践具有参考意义。