强夯厚填土区地基承载特征研究

摘要：强夯施工法是处理回填土地基的主要方法之一，对于山地地区，强夯加固是一种既经济又安全的方法。强夯技术是一种较为简便的基础处理方式，然而，通过对该技术的研究，目前仍停留在半经验半理论的阶段，且前期设备的安装工作较为繁琐。该工艺适用于各种低矮房屋的回填土层，并具有良好的强度［1］。与其它回填夯实法比较，强夯法施工速度快，工作效率高，适用于大面积施工。

关键词：强夯技术；地基承载；分析文章编号：2095-4085（2024）05-0204-03

0引言

强夯夯实作为一种常用的地基处理技术，被广泛应用于工程中，尤其是在需要改良填土地基承载能力的工程中发挥着关键作用。因此，对强夯厚填土区地基的承载特征展开深入地分析与研究，能够为工程设计和施工提供一定的科学依据。在进行地基承载特征研究的过程中，需要考虑到填土地基的复杂性和多变性。强夯夯实会影响地基土的力学性质和结构特征，因此，在研究的过程中，还需要综合考虑夯实厚度、夯实频次、夯击能量等因素，分析其对地基承载特征的影响。地基承载特征研究中还应综合考虑现场实测数据与数值模拟分析相结合的方法，以获得更为全面准确的研究结果。充分借助现代数值模拟工具，可以很好地模拟填土地基在强夯作用下的力学响应，能够为理论研究提供有力支撑。

1工程概述

本项目位于云南某碳中和绿色示范产业园区，其中的土质特点富含氧化铁，贫砂质而富黏性，整体的结构较为疏松，容易发生水土流失的现象。而且，本项目又是位于高边坡地形，往往处于较陡峭的坡面上。受多种因素的影响，高边坡土壤常受到雨水和地下水的冲刷和渗透，导致土壤水分含量发生变化。而且，水分的存在会对土体的力学性质和稳定性产生重要影响。项目中的素填土与粉质粘土层，采用重锤夯实法进行处理。

2承载力综合检测技术

（1）检测原理：在初期加载的基础上，单片板的加载逐步增加，导致基础产生位移。通过模拟建筑地基受力情况，得到地基的承载力及变形系数，对其进行评价。

（2）加载系统：本发明涉及一种承载平台，该平台由一种用于施荷的液压油缸构成，该油缸利用一种反力体系对承载平台进行加压，从而实现对地基的承载。可以用堆载法或锚定法提供一定的反力。

（3）应用强夯机作为移动堆载装置：在工程建设中，通常采用强夯机取代堆载式，而在完成夯击后，夯锤就会停止工作。该设备体积大，重量大，便于搬运，适用于移动装载，节约了制造装载的周期，并能提高检验的效率。

（4）测量仪器：主要包括百分表、托架、水平仪等，需要将沉降数据以可视化方式反馈给记录员，方便进行有效地记录和后续的分析。

地基承载力的检测与评估是建筑工程中至关重要的一环，它直接关系到建筑物的安全性和稳定性。在这一过程中，加载系统、反力系统和测量仪器的相互配合起到了关键作用，它们共同实现了对整个检测过程的精准控制，为评估土地基承载力提供了可靠的技术支持。地基承载能力的特征量是通过加载试验得出的，这一试验旨在观察和分析基坑土体在直线形变范围内的特定变形量与基坑承载能力的关系。特征量的确定是基于试验数据的统计和分析，其最大值即代表该特征量的极限值。这个极限值对于工程设计和施工具有重要的指导意义，它可以帮助工程师们确定地基的承载能力是否满足设计要求，从而确保建筑物的安全［2］。在 P-S曲线上，对应的荷载是按正比的限制压强。在确定其承载能力时，对同一层的测试资料不少于4组，若每个测试点的承载能力的极差小于每点的平均承载能力的45%，则取此层的极限承载能力的平均值。假定土壤的应变模量值为［3］：

E0=I0（1-μ2）pb3

式中：表示硬质受压板的外形因子，一般为正方形的受压板，其数值一般是0.886，表示土壤的泊松比，压力系数是P，承压板边长是b。s表示相应于压强因子p的沉陷量。按以上公式求出了该项目的变形模数，并对所建项目10个测点进行了荷载试验，得出了以下结论，见表1。

对表中数据分析，根据施工场地的具体条件，将强夯的设计分为两个部分。在此基础上，设计了10个加载测点。通过建立相应的计算模型，发现在相同的地质条件、施工条件及周围条件下，地基的沉降值随地基承载力系数的增大而增大，各地区出现了一个拐点。拐点多发生在300千帕至400千帕之间。对整个基础10个测点进行测试，得出的最大偏差是80kPa，最大的承载力是270kPa，这与基础的设计要求相吻合。

3强夯加固前后土体承载力性状变化规律

现场原位试验通过标准贯入试验和静力触探试验两种手段，对强夯处理前后土的承载特性进行了分析。通过上述实验，可以直接反应出夯后地基的力学性能及压缩因子的变化规律，为强夯处理后地基的稳定性评估奠定了坚实的基础。

3.1强夯加固前后标贯击数变化特征

标准贯入试验采用锤击能量，在钻孔底部土壤中插入一根穿管或一根锥型探针，测量钻孔深度30cm处的锤击次数，以揭示地层结构的改变及基础的承载力。夯实前、后的基准击穿量数据，见表2。

从标准贯入度试验结果可以观察到，强夯处理后不同土层的表现存在一定差异：在强夯处理后，淤泥质软粘土的承载能力有明显的改善。强夯之前，软土地基基本无承载力，经强夯加固后，其压实度得到明显改善，地基承载力得到明显提高。从各层土的情况来看，对于5m以下的软土地基，采用强夯加固可提高其承载力。由此可见，强夯对浅埋软层的改造作用较为明显。

3.2强夯加固后土体承载性能的变化趋势

通过对不同强度夯前、不同强度下的标准贯入度及静力触探的测试数据进行全面的对比分析，发现强夯后的试验区土体的承载力有较大幅度的提升。特别需要强调的是，在各个水深区域的升力如下：

（1）深度较浅的地层：承载力提高比较显著。在5m范围内，各断面的承载能力总体上都有约95%的改善，多数为40%。

（2）深度为7m的砾石层：地基的承载力仍然可以增加50%，但是随着时间的推移，增加的程度逐渐减小，说明强夯的作用区域为6～7m。

（3）圆砾层部分埋深：在开挖面5m左右时，通过对圆形碎石层上层（包括粉砂、细砂、粗砂、粉质粘土层）进行初步的加固，可以达到很好的加固作用。

3.3地基承载力检测

强夯施工完成，需要进行工程检测。静载荷试验按《建筑地基检测技术规范》（JGJ340—2015）［4］的有关规定进行，实验采用一种装有液压千斤顶的加载方式，通过设置在模板上的液压千斤顶，实现了荷载作用，并通过设置在模板上的一个位移传感器来测量荷载作用下的荷载。实验的加载模式是缓慢保持荷载。根据设计需要，选取了一块2m2、直径为1.60m的圆形受压板，其b=d，0.01 b=16.0mm。1号，2号，3号，4号，5号，6号和7号测试点，各阶段载荷递增75kN，压力板对基础土层施加的压应力为37.5kPa，所有试验载荷都被提高到600kN，而承受的压力是300kPa，上述7个测试点的试验进展都很顺利，没有发现任何不正常的情况，在最大载荷下，所有的试验都没有满足设计要求［4］。

3.4试夯检测结果

通过钻井测试，试夯的含水量为16.2%，湿密度为1.89g/m3，干密度为1.63g/m3，孔隙比为0.66，压缩模量为16.75mg/m3。基础荷载测试中，所有测点在最大荷载下都没有处于失效的情况，多数P-S曲线的极限范围并不十分显著，根据相应的应力值，基础的极限承载力特征值都超过了最大应力的二分之一，所以每个测点的极限承载力特征值都取最大应力的二分之一，其中每一个测点的极限承载力特征值都是160kPa，每个测点的极限承载力特征值和相应的沉降情况如表3所示［5］。

标贯测试表明：0～6.0m水深时，桩锤数量为7～13次，平均9.3次，标准偏差2.70，方差0.17。这表明地基的密实度在可接受范围内，但仍存在一定的变异性。

另外，根据湿陷性检测结果显示，在6.0m深度范围之内，地基经强夯处理后湿陷性完全消除。这意味着强夯处理在改善地基性质方面取得了显著的效果。

4结论

综上，强夯法作为一种地基处理方法，的确具有诸多优点，例如，加固效果显著、设备较为简单、整体的施工过程方便、用土类广、节约材料、造价较低等。然而，由于强夯地基处理的复杂性，以及相关的设计理论尚不成熟，以及夯击时地基土的动力性质不明确等原因，从而导致了强夯理论与工程实践之间存在着较大的差距。

强夯法的夯击方式对地基的承载力确实有重要影响，特别是重锤低落距的加固效果通常优于轻锤高落距。因此，在强夯法地基的处理中，在起吊能力允许的情况下采用重锤低击的方式，以最大程度地提升加固效果。为此，需要在实际应用强夯法处理地基的过程中，考虑地层地质情况至关重要，因为不同地质条件会直接影响夯击效果和地基加固效果。

参考文献：

［1］李沛云.考虑边载因素的平板载荷试验分析及应用——以评价沙特麦麦高铁风化砂岩持力层地基承载力试验分析为例［J］.烟台职业学院学报，2022，17（4）：105-109.

［2］罗嗣海，潘小青，黄松华，等.强夯置换深度的统计研究［J］.工程勘察，2001（5）：38-39.

［3］谢得峰，张文，杨晓林，等.倾斜荷载盐渍土地基承载力数值计算与试验研究［J］.科学技术与工程，2023，23（16）：7033-7043.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基检测技术规范：JGJ340—2015［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.

［5］张利军， 郭见扬. 江山机械厂新区强夯地基载荷试验分析［J］.岩土力学，1987，8（2）：49-54.

课题名称：分层超厚强夯及高边坡植生带工程。