威拉地区高原水敏感土强夯处理方法研究

威拉地区高原水敏感土强夯处理方法研究

陈少军

（同济大学建筑设计集团上海200092）

【摘要】卢班戈项目位于安哥拉南部威拉省，项目范围内表层残积土具有细粒土含量高，轻重不均的湿陷特性及遇水软化等特点，结合一期大型的湿陷土实验分析数据，对施工范围内（包括市政和房建）采用普遍强夯作为地基处理手段，通过前期的试夯以及对前后地基采集数据的分析，确认了施工时采用的基本参数，并在具体施工过程中，依照不同区位土壤的特性，适时调整施工参数，以确保地基处理方案的可行性和经济性。

【关键词】残积土；细粒土含量高；水敏感性；试夯；地基数据分析

【中图分类号】TU192【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）08-0075-03

1.前言

卢班戈项目离主城区约15公里，周边无大型居住区和建筑物，工程范围为10.8平方公里，其中建设面积6.94平方公里，包括11000套住房，18所学校，约200公里不同类型道路，一所污水厂，一所污水泵站、一所给水泵站、5个垃圾转运站及30个集中绿地。与业主签订合同工期为880天，合同工期非常紧张。威拉省分雨季和旱季，10～3月为雨季，降雨丰富且集中，平均降雨量约1000毫升，4～9月，无雨。经过对地块的试夯数据、技术和经济以及实施效果稳定性控制分析，采用场地内满夯施工用地的方法，消除了建筑和市政用地的土壤湿陷性，极大改善了不均匀属性，同时也有效地控制了概率稳定性，有效地降低了施工成本，极大地压缩了施工工期。

2.地基处理

2.1场地土层和地下水条件

场地海拔处于1600～1900米之间，地块内含大型冲沟，零星发布孤石，岩层岩性主要为花岗岩及花岗岩残积土；受山坡面流洗刷，离冲沟较近的斜坡附近形成坡积土层[9-10]。地层从上至下作如下描述：

（1）填土及表土①层

填土及表土Q4ml①：黄褐～灰褐色，干燥。土质较均匀，以粉土、粉质粘土为主，含较多砂粒，富含植物根系。在场地内广泛分布。厚度为0.1～1.5米。

（2）残积土②层

本层为花岗岩残积土，在场地内广泛分布，天然含水量较小，具有成分和厚度不均匀、孔隙发育、结构松散、遇水软化和湿陷的特性。根据其物理力学性质差异可分为②1和②2两个亚层。

残积土Qel②1：棕黄色～棕红色，局部灰褐色，坚硬，干燥，局部稍湿。以粉质粘土为主，细粒土含量高，富含植物根系，含大量砂粒，底部含较多石英质粗砾砂。局部呈砂土状，灰色松散。该层压缩系数平均值ā1-2=0.35MPa-1，属中压缩性土，局部高压缩性。湿陷系数平均值δS=0.046。标准贯入实验锤击数平均值为11击。层厚0.3～5.40米。

残积土Qel②2：棕黄色～棕红色，夹灰黄或白色斑块，坚硬，干燥，局部稍湿。以砂颗粒为主，含有粘性土，细粒土含量高。本层由残积土过渡至全风化花岗岩，成分较复杂，含较多石英质粗砂颗粒，少量角砾和铁锈色全风化碎块，取样易被扰动，颗粒分析实验结果为粉砂～砾砂。原状样压缩系数平均值ā1-2=0.24MPa-1，属中压缩性土；湿陷系数平均值δS=0.042，按照中国规范属于湿陷性土。该层标准贯入实验锤击数平均值为21击。层厚0.3～5.50米。

残积土②层是建筑物和市政系统基础的主要受力地层，现场浸水载荷试验200kPa下，附加沉降数值为15.1mm~60.2mm，s/d为0.028~0.105。另外本层土质具有和KK一期红土类似属性，（勘察张苏民大师定义该种土壤属于水敏感性土，是否属于湿陷土，尚需进一步研究）分层碾压后承载力特征值远大于200kPa，浸水软化崩解，承载力大大降低，无法满足设计要求。因此本次重点讨论如何通过强夯该层土壤的力学属性，均匀性和水敏感性。

（3）地下水条件

勘查中，仅在3#及5#地块低洼处和冲沟底发现地下水，其中3#及5#地块地下水埋深约1.5米～7米，冲沟底地下水埋深约0.1米～1.5米。其他地块地下水埋深均超过20米，本项目基础埋深较浅，小于3米，因此不考虑地下水对浅埋基础和路基的影响，冲沟回填处综合考虑地下水和雨季洪水的影响。

2.2强夯法适用性

强夯法，适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。强夯，不得用于不允许对工程周围建筑物及设备有一定振动影响的地基加固，必需时，应采取防振、隔振措施。

参考项目场地周边特点，降雨特点，土层特性，场地具备使用强夯的前提条件。

3.试夯目标及实验设定

3.1目标设计

试夯选择地块内不同类型的四个区域，每个区域为80000平米。试夯目标是改善建筑及市政系统内基础影响范围内的土壤力学属性，使其能够满足设计和规范要求：

注：国家规范要求满夯搭接三分之一夯锤底直径。

3.3饱和状态平板静载实验

参照已经完成安哥拉地区大型湿陷土实验数据，在项目区域内的四个试验区设置天然状态和浸水饱和状态下的承载力对比实验，在基础埋深1.0米和1.5米处，分别设置20组荷载试验。试验承压板为圆形钢板，钢板直径800mm。

4.试夯前后技术指标分析

4.1物理力学指标

注：压实度也可使用土壤密度换算。数值均为实验均值。

该组数据显示，强夯前后基础下卧层的压实度和承载力有了大幅度提高。对于市政系统，仅需处理1～2层30cm的过渡层即可达到设计要求。

4.2承载力离散变异系数指标

取一百米宽，三十米宽强夯前后区域，以每5平米取一个点，对比承载力的离散变异系数。项目取了四个试夯地块的前后数据，经计算，结果如下表所示：

注：

对比成本和工期，强夯成本比换填成本节省5800万美元，占两倍，强夯工期比换填工期缩短10个多月，约一倍多。采用强夯，对于建设成本和工期均有明显优化。

6.结论

（1）威拉地区高原土壤，暂时定义为水敏感性土壤，是否属于湿陷土范畴，尚需要进一步研究。

（2）影响土壤承载力的主要因素是细粒土含量。

（3）强夯法可以有效提升了土壤的承载力，改善均匀性和消除湿陷性，减少工程造价，加速了工程工期。

（4）强夯法的长期适用性和稳定性，尚需要建立观测体系，延长观测时间以作最终结论。

参考文献

[1]郑颖人.强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究[J].岩土工程学报,2000年1月.

[2]周健.强夯—降水联合加固饱和软粘土地基试验研究[J].岩土工程学报,2003年6月.

[3]岩土工程勘察规范,GB50021-20012009版.

[4]湿陷性黄土地区建筑规范,GB50025-2004.

[5]建筑地基处理技术规范,JGJ79-2012.

[6]土工试验方法标准,GB/T50123-1999.

[7]公路路基设计规范,JTGD30-2004.

[8]市政工程勘察规范,CJJ56-94.

[9]安哥拉十万套RED项目卢班戈居民新城强夯地基试验报告.机械工业勘察设计研究院,2012年4月.

[10]安哥拉十万套RED项目卢班戈居民新城岩土工程勘察报告.机械工业勘察设计研究院,2012年7月.

作者简介：陈少军（1983-）男，籍贯：安徽，中信建设有限责任公司，工程师，硕士，城镇总体开发设计与实施研究