某工程强夯地基试验对比分析与评价

　　1强夯法处理湿陷性黄土地基的加固机理及影响因素

 

　　湿陷性黄土地基处理的常用方法有垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密和深层孔内夯扩等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。

 

　　强夯法处理湿陷性黄土地基，是在重锤夯实的基础上发展起来的一种地基处理方法。其优点为施工简单、效率高、工期短、经济性较好、对湿陷性黄土湿陷性消除的深度较大；缺点是振动和噪音较大。我国目前在湿陷性黄土地区应用强夯进行地基处理，取得较成功的经验，夯击能量已超过12000kN.m，强夯对湿陷性黄土土湿陷性的消除效果明显，一般可达8～10m。其对地基的影响深度按梅纳公式进行计算：

 

　　式中：H为影响深度；Q为重锤，kN；h未落距，m；γ为修正系数，据不同条件（地质、物理力学性能、孔隙率等）可取0.3～0.7g为重力加速度。

 

　　2拟建工程检测概况

 

　　拟建的中铝固原煤电铝一体化项目自备电厂位于宁夏固原市，场区属湿陷性黄土地区。设计采用强夯进行地基处理，采用8000kN·m的主夯点单击夯击能进行试验，厂区湿陷性黄土厚度不小于10m，强夯的处理深度，本次实验强夯处理深度按10m考虑。预估处理后地基承载力特征值fak≥300kPa。并检测处理后地基土湿陷消除情况。强夯前进行背景值检测，并和强夯处理后数据进行对比。该次强夯法地基处理试验区具体检测方法有：平板静载荷试验、击实试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、工程探井、土工实验。该文着重对击实实验、平板静载荷试验、土工实验及地基土湿陷性进行对比分析。

 

　　3场地工程地质条件

 

　　3.1地层岩性

 

　　地表下50m以内地层以第四系冲洪积黄土、粉土和粉质粘土为主。根据地层的物理力学性质，将该次勘测所揭露的地层自上而下分为五大层，分述如下：

 

　　（1）马兰黄土，褐黄色，稍密，稍湿，土质均匀，含水量非常低，无摇震反应，切面无光泽，干强度高，韧性低。该层土底板埋深一般为10.00～16.80m，相应标高1652.35～1665.95m，厚度一般为10.00～16.80m，平均厚度12.77m。该层土浸水具有湿陷性。

 

　　（2）粉质黏土，褐红色，硬塑-坚硬，稍湿，无摇震反应，切面光滑，干强度高，韧性中等，土质均匀。该层顶板埋深一般为12.00～16.80m，相应标高1652.35～1665.95m，底板埋深一般为14.00～19.50m，相应标高1650.65～1663.85m，厚度一般为1.70～3.00m，平均厚度2.11m。

 

　　（3）粉土，黄褐色，密实，稍湿，土质均匀，无摇震反应，切面无光泽，干强度中等，韧性低。该层顶板埋深一般为10.00～19.50m，相应标高1650.65～1665.40m，底板埋深一般为23.00～28.00m，相应标高1645.00～1656.65m，厚度一般为5.50～14.00m，平均厚度10.05m。不具有湿陷性。

 

　　（4）粉质黏土，黄褐色，可塑，稍湿，无摇震反应，切面光滑，干强度中等，韧性中等。该层顶板埋深一般为23.00～28.00m，相应标高1645.00～1656.65m，底板埋深一般为39.00～41.50m，相应标高1630.50～1637.90m，厚度一般为11.30-14.70m，平均厚度13.38m。

 

　　（5）粉土，黄褐色，密实，稍湿，土质均匀，无摇震反应，切面无光泽，干强度中等，韧性低。该层顶板埋深一般为39.00～41.50m，相应标高1630.50～1637.90m。该次勘测未揭穿该层。

 

　　3.2场地水文地质条件

 

　　勘测期间主选厂址区地下水埋深一般为27.50～28.20m，相应标高1643.80～1652.15m。地下水类型为第四系孔隙潜水，主要接受大气降水补给，年变幅约为0.50m。

 

　　4检测概况

 

　　4.1标准击实试验

 

　　在一定的击实功能作用下，能使填筑土达到最大密度所需的含水量称为最优含水量，与其相应的干密度称为最大干密度。该次试验为标准击实试验。强夯前背景值检测击实试验土样采自不同深度土层黄土经拌合后土样，取6个击实样，样品为素土。送至实验室进行标准击实试验。由击实试验得出最佳含水量11.8%，最大干密度1.765g/cm3。

 

　　4.2探井施工及土工试验

 

　　探井施工采用圆形开口，机械冲击开挖，井口直径0.5m。Ⅰ级原状土样采用探井内人工刻切块状土样，蜡封，取样间距1.0m。采取的原状土样委托实验室进行试验。

 

　　试验区强夯前背景值检测及强夯后检测各布置探井3个，深度15m，每隔1m取原状土样，取样在探井内人工刻切土样，送实验室进行室内压缩试验。室内土工试验主要用于判断测定土的含水量、密度、液限、塑限、湿陷系数、压缩模量及抗剪强度等。具体试验结果见表1。

 

　　4.3平板静载荷试验

 

　　试验采用慢速维持荷载法。现场共做3个点的单桩复合地基静载荷试验，试验点位在强夯后试验区均匀分布。静载荷试验承压板为圆形，面积为2.0m2，承压板直径1.60m。

 

　　5检测结果评价

 

　　5.1黄土湿陷性评价

 

　　依据中国湿陷性黄土工程地质分区略图，固原地区属Ⅱ区，湿陷量计算表有关参数也按Ⅱ区选用。根据试验资料并依据规范中的计算公式（1.5-6.5m取1.56.5-10.5m取1.0，，取1.2）计算结果。

 

　　从以上数据看出，试验区强夯前15.0m深度范围内自重湿陷量小于196.80mm，总湿陷量在496.10～591.50mm之间，强夯处理前地基土属于Ⅲ级（严重）自重湿陷场地。试验区强夯后15.0m深度范围内自重湿陷量为0.0mm，总湿陷量在31.0～87.50mm之间，处理后地基土属于非自重轻微湿陷场地。

 

　　5.2土工试验分析

 

　　从土工试验资料反映出，湿陷性黄土在强夯地基处理后抗剪强度、压缩两项指标均有明显的提高，孔隙比大幅下降，明显降低地基的压缩变形。

 

　　5.3平板静载荷试验分析

 

　　根据资料分析，该次静载试验点各P-S曲线均为平缓光滑曲线，比列界限不明显。1#静载荷试验点按相对变形值确定承载力特征值fak=290kPa；2#、3#静载荷试验点最大加荷值为600kPa，安全系数取2，则2#、3#静载荷试验点承载力特征值fak≥300kPa。

 

　　6检测结论

 

　　（1）由平板静载荷试验确定：1#静载荷试验点承载力特征值fak=290kPa；2#、3#静载荷试验点承载力特征值fak≥300kPa。考虑到强夯地基处理施工的特点，建议在设计时强夯处理后地基承载力特征值不宜大于290kPa。

 

　　（2）试验区强夯前15.0m深度范围内自重湿陷量为196.80mm，总湿陷量在496.10～591.50mm之间，强夯处理前地基土属于Ⅲ级（严重）自重湿陷场地。试验区强夯后15.0m深度范围内自重湿陷量为0.0mm，总湿陷量在31.0～87.50mm之间，处理后地基土属于非自重轻微湿陷场地，该试验区经强夯处理后消除湿陷效果良好。

 

　　（3）由标准击实试验确定试验区地基土强夯前最大干密度平均值为1.765g/cm3，最佳含水量平均值为11.8%。

 

　　参考文献

 

　　[1] 郑升宝.强夯法地基处理技术及工程实例分析[J].科技与企业，2012（10）：220.