文章編號:1009-0185(2003)02-0023-04
強夯法處理雜填土例項
袁鐵錚1 郭秀娟1 楊日2
(1 :吉林建築工程學院, 長春 130021 ; 2 :長春市糧食科研設計院, 長春 130052)
摘要:2002 年 4 月, 長春首次引進強夯處理雜填土, 取得了良好效果.介紹了雜填土強夯引數及效果檢驗, 並對雜填土強夯機理提出了幾點看法.
關鍵詞:強夯引數;強夯檢驗;強夯機理
中圖分類號:t u 473文獻標識碼:a
沃爾瑪山姆會員店位於長春高新區入口 ,前進廣場東南 ,占地 4 萬 m2 .原是一塊北高南低的坡地 ,最大高差為 7 m ,地面設計高程(±0)為 228 m ,因此,場地填土2 m ～ 6 m ,累積土方量為20 萬m3 .填土成分複雜, 70 %為粉質粘土 ,25 %為建築垃圾和路渣(為 4 cm ～ 5 cm 碎石),1 %～ 5 %為生活垃圾和黑色飽和淤泥質土 (橡皮土),具有典型的「雜填土」特徵.
根據鑽孔土樣分析,雜填土天然含水量最大為 30.1 %,平均為 25 %,幹容重為 1.4 g/cm3 ～ 1.
5 g/cm3 ;壓縮係數 α12 >0.5 mpa -1 ;壓縮模量 es12 <4 m pa , 屬低強度、高含水的不均勻地基.根據勘測報告,填土下為原狀黃色粉質粘土, 允許承戴力 f k =180 kpa , 地下水位 -6 m(約 222 m
處).業主對場地要求較嚴 .①地面不因地基不均勻沉降而開裂, 壓實係數達 0.
98 ;②大面積荷載設計強度為 20 kpa ,要求在 40 kpa 作用下地面沉降差不大於 2 mm/m(即 2 ‰).
由於場地填土厚度大 ,成分複雜 ,未經分層碾壓 , 現場很難滿足使用要求 , 原地基加固方案為振衝碎石樁,總造價為 300 萬元.經研究 ,改為強夯,由原來壓實係數 λ=0.98 改為 f k =120 kpa .
這樣 ,加固費用僅 70 萬元 ,並於 2002 年 5 月 13 日完成強夯施工, 純工時 20 天, 每平方公尺造價 20 元 .
1 強夯引數的制定
強夯施工投入 15 t 吊車兩台(最大起吊高度為10 m), 圓形錘兩塊(直徑為 2.3 m ,底面為 4.0 m2 ,錘重為 11.
5 t ～ 12 t).通過試夯, 解決強夯諸引數 .
試夯區選 6 處, 每處 20 m ×20 m ,大致按填土厚度而定,即 2 m 區 ,4 m 區 ,5 m ～ 6 m 區各兩處 .2m ～ 4 m 區採用錘重 m 為 11t 吊錘,落距 h 為 6 m ,夯能為 660 kn·m , 擊數為 5 , 遍數為 2 .夯後用 n10 ,n63.
5 檢測 ,證
明影響深度 h 達 4 m ,夯後承載力達 200 kpa , 然後 ,採用公式 h =α m ·h 反算α=0.49 .同理 ,5 m ～ 6 m 區採用 12 t 吊錘 ,10 m 落距 ,夯能為 1 200kn·m , 擊數為7 ～ 8 , 遍數為2 .
用 n63.5檢驗,影響深度為 6.7 m , 加固後地基強度為 180 kpa ,反算 α=0.
55(按 h =6.0 m 計)
國內資料表明, α取值範圍在0.2 ～ 0.8 , 幅度較大 .本場地綜合土的特徵和 α使用慣例 ,採用 α=0.5 ,以制定各區夯能.根據試夯 ,確定如下引數 :
(1)夯擊總能量首期加固面積 3.0 萬 m2 , 設計夯點 2 500 個(梅花形),落距平均 8m , 錘重平均 11.5
t , 夯擊數平均為 6 , 夯擊遍數 2(+滿夯),則總能為1 660 kn·m/m2 ,符合規範1 500 kn·m/m2 ～ 3 000 kn·m/ m2 的要求 .
(2)有效加固深度下的夯擊能根據 α=0.5 ,當鎚重為 11 t ,落距為 4 m 時 ,計算加固深度為 3 m ;當鎚重為 11 t ,落距為 6 m 時, 計算加固深度為4 m ;當鎚重為 12 t ,落距為 10 m 時,計算加固深度為 5.5 m .
以此,收稿日期:2002 -06 -12.
作者簡介:袁鐵錚(1935 ～ ), 男, 浙江省新昌縣人, 教授.
24 吉林建築工程學院學報第 20 卷
可根據填土實際厚度 ,制定相應各點最佳夯擊能.
(3)夯擊次數根據加固深度一般採用 5 ～ 8 擊 ,最後二擊夯沉差規範以 5 cm ～ 10 cm 為標準, 一般控制為 8 cm .
根據試夯, 夯擊擊數與夯沉量關係見表 1 , 選 6 擊為宜 .
表 1 夯擊擊數與夯沉量關係
(4)夯擊遍數兩遍 +滿夯連續夯擊.滿夯擊數 2 m ～ 4 m 一擊, 5 m ～ 6 m 區二擊.夯圈搭接為 1/4(面
積).(5)時間間隔考慮到本區地下水位深(-6 m),沒孔隙水壓力問題, 又是雜填土, 故採用連續夯擊 ,隨夯隨測,證明雜填土時間效應不明顯.
(6)夯點間距梅花狀夯點間距 3.5 m ;方格狀為一遍, 方格中心加夯即兩遍,順序如圖 1 所示 .
(7)加固範圍建築物周邊均外延 3 m .
2 施工要點
(1)夯點定位用經緯儀、鋼尺 ;夯沉量用水準儀、塔尺; (2)勘探點 、檢測點均在夯前布點測試, 夯後按原位複測,以便前後對比;
(3)隨夯隨測(2 m ～ 4 m 區用 n10 .5m ～ 6 m 區用 n63.5),隨時檢查夯能不足或過量情況, 及時調整 ; (4)對橡皮土(約 4 000 m2 ,深 0.
7 m)進行挖除,先填石料,碾壓後再強夯;
(5)環境監測.由於填土厚,鬆軟, 夯擊振動輕微, 無不良反映,只是強夯下土石四濺 ,波及 20 m 方圓,曾有石塊飛出院外傷及行人 ,因此,要採取一定安全保護措施 ;
(6)雨雪影響施工期曾有兩次中雨雪,夯坑積水, 滿夯時擠出稀泥影響場地質量 .因此,強夯期間必須注意天氣預報,以便及時採取措施.
3 強夯效果檢驗
效果檢驗是證明夯後場地是否符合設計要求的必要手段.本次除採用 n10 , n63.5 自檢外 ,還採用土工分析、靜力觸探和平板載荷試驗進行複檢 .
3.1 土工化驗
夯前鑽孔 6 個, 1 m ～ 2 m 取原狀土樣,夯後在原位再鑽 ,進行土樣分析資料對比 ,對比結果見表 2 .
表 2 土工化驗
分析結果表明:①土含水量最大減少 30 %,下部變化不明顯 ;②溼容重和幹容重有所增加,夯後幹容重一般可達 1.6 g/cm3 ,達到密實狀態;③孔隙比減少 30 %, 越上部越明顯;④壓縮模量 es 增加一倍, 夯后土達到中等強度;⑤地基承載力提高 1.
8 倍～ 2 倍, 達到 180 kpa ～ 200 kpa .
3.2 靜力觸探
共布點 46 個,店區 20 m ×20 m 一點 ,店外 40 m 一點,檢測結果證明, qs , f s 皆有提高 ,檢測成果見表 3 .
注:資料摘自沃爾瑪填土地基檢測報告.
3.3 靜載荷試驗
共設 5 點, 間距 50 m ,見圖 2 .採用 1 m2 圓形壓板 ,試坑深 0.5 m ,加荷 20 kpa 和 40 kpa 測定沉降值 ,加荷至 350 kpa 觀測沉降和回彈規律 .
壓力 -沉降量關係如表 4 ,表 5 所示 .
表 4 設計荷載下實測沉降值(mm)
p -s 曲線和s -log t 曲線皆成線性關係, 完全處在彈性變形範圍內(圖
略).沉降差驗算 :以 sd1 ～ sd4 計算最大沉降差 .
20 kpa 時, s =0.01 mm/m ;40 kpa 時, s =0.015 mm/m , 均小於 2 mm/m(即 2 ‰).
4 雜填土強夯機理**
4.1 動力固結問題
有的文獻把強夯稱為動力固結法, 容易與太沙基靜力固結概念相聯絡 .相同之處也是排水 、排氣固結 ,但強夯有其自身特點, 其一是荷載性質不同.強夯是瞬時動荷載 ,而且, 具有集中點荷載性質, 與靜力固結時大面積長期荷載不同,因此, 土體受力條件不同;其二是沉降性質不同.
強夯是在瞬時荷載下產生土的瞬時沉降,而靜態固結沉降是排水條件下的主固結沉降;其三 ,強夯下幾公尺的沉陷量(本區為 1.8 m ～ 2.0 m)絕不是排出的水量等體積.
夯坑的形成及深淺(夯沉量)主要與土擠密與土級配、含水量、側限條件等有關 .地基破壞模式屬於刺入破壞, 強夯引起的剪應力大大超過了土的抗剪強度 .其四,靜力固結主要物件是飽和軟粘土 ,卻是強夯所忌諱的 .
可見,同是「固結」 ,特性卻迥然相異.
強夯法的應用
目錄第一章緒論 1 第一節強夯的加固機理 1 第二節強夯與重錘夯實的區別 4 第三節強夯的優點以及發展動態 5 第二章強夯的設計與施工 6 第一節強夯中重要引數的設計與研究 6 第二節強夯法施工 9 第三章強夯對周圍構築物的影響 13 第一節強夯對周圍建築物影響的機理 13 第二節工程例項 13 第...
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