大块石回填地基强夯处理技术

大块石回填地基强夯处理技术

刘兰会1, 高峰2

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摘要：介绍了山区场平工程施工中，针对施工工期紧、回填区面积大、回填厚度深等工程特点，充分发挥强夯地基处理技术施工速度快、地基处理效果好、对回填区质量要求低等优势，特采用大块石回填地基强夯处理技术对回填区进行地基处理。通过严格控制回填材料的质量、有效加固深度、夯沉量、夯击能、夯点间距、夯点排距以及含水量等施工参数，使用技术成熟、性能可靠的强夯机械，完成了山区大块石回填地基的强夯处理，使回填区地基的承载力、均匀性、沉降量等指标均达到了设计要求。

关键词：强夯地基处理技术；有效加固深度；夯沉量；夯击能；山区大块石填土地基

强夯地基处理是为了提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的用重型夯锤夯实和加固地基的方法。具有地基加宽深度大、施工速度快、地基处理效果好的优点，适于山区大型场平工程的大块石回填地基施工。笔者在山区场平试验性工程的施工中，采用大块石回填地基强夯处理技术，取得了较好的地基处理效果，达到了设计要求的地基承载力。

1工程概况

山区场平试验性工程强夯地基处理面积133443m2，填料粒径200mm～500mm,含泥量不大于15%，属于大块石填土地基。根据场地地质情况和设计使用要求的不同，本工程地基处理共分为A、B、C、D、E、F六个区域，点夯能级为6000kN.m、5000kN.m，满夯能级为2000 kN.m。各能级及工艺对应的处理面积为：

(1) A区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积13481㎡，二层6000kN.m强夯处理工艺，面积12171㎡；

(2) B区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积5911㎡，二层6000kN.m强夯处理工艺，面积5911㎡；

(3) C区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积6391㎡，二层5000kN.m强夯处理工艺，面积6391㎡；

(4) D区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积5219㎡，二层5000kN.m强夯处理工艺，面积5219㎡；

(5) E区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积2990㎡，二层5000kN.m强夯处理工艺，面积2990㎡；

(6) F区一层6000kN.m强夯处理工艺，面积3172㎡，二层5000kN.m强夯处理工艺，面积24294㎡。

图1 强夯地基处理平面图

2设计要求

山区场平试验性工程填方区位于冲沟位置，根据地质勘探资料，土层厚4.0m左右，呈软塑～可塑状态。采用强夯地基处理后需达到以下要求：

（1）填方地段整平及处理后的一般地基土承载力fak≥250kPa，压缩模量≥16MPa。

（2）对特殊的沟内淤泥质土,软粘性土分布较厚地段要求该土层处理后地基土承载力fak≥150kPa，压缩模量≥10MPa。

（3）一般回填地基稳定情况下，对高耸结构的基础平均沉降量控制在200mm，基础的倾斜控制在0.003。

（4）经整平及处理后的场地, 可满足大部分建构筑物采用浅基础的要求。由于装置区内有大型支撑设备框架，仍有部分基础需采用桩基础，因此回填土石料的配比及石料粒径的控制应能满足基础施工阶段打桩的需要。

3 强夯施工参数

3.1强夯能级6000kN.m施工参数

第1遍、第2遍点夯夯击能为6000kN·m，点夯点距7×7米，每点 10～14击，由第10击起开始记录，且最后连续两击的平均夯沉量≤100mm，若不满足夯沉量要求可适当增加击数。点夯夯击遍数为2遍。点夯结束后均用2000kN·m能级满夯二遍，每点3击。满夯夯印搭接1/3，不得留有空白。

3.2强夯能级5000kN.m施工参数

第1遍、第2遍点夯夯击能为5000kN·m，点夯点距7×7米，每点 10～14击，由第10击起开始记录，且最后连续两击的平均夯沉量≤100mm，若不满足夯沉量要求可适当增加击数。点夯夯击遍数为2遍。点夯结束后均用2000kN·m能级满夯二遍，每点3击。满夯夯印搭接1/3，不得留有空白。

图2  6000kN.m及满夯施工参数

图3  5000kN.m及满夯施工参数

4机械设备选择

4.1机械选择

采用国内技术成熟、性能可靠的带有自动脱钩装置的强夯机.山区场平试验性工程使用W200A型及W100A型履带吊车进行强夯作业。

4.2夯锤选择

山区场平试验性工程强夯单击夯击能5000～6000KN·m，满夯夯击能2000KN·m，按照夯锤落距12m的参数，配套使用直径2.5m、重50t与25t的夯锤。

4.3机械设备表

表1 机械设备表

5强夯试验

5.1试验面积

根据相关规范标准要求，结合山区场平试验性工程设计文件要求的夯点间距7m，确定试验段面积为35m×35m。

5.2有效加固深度

有效加固深度按照以下公式进行计算：

h=α（1）

式中：h—强夯地基有效加固深度（m）；

      W—锤的质量（t）；

H—夯锤落距（m）；

α—强夯法有效加固深度修正系。碎石土地基、填土地基、非饱和粘性土地基，可取0.35～0.45。

根据本工程岩土工程勘察报告相关数据，最终确定α取0.4、W取50t、H取12m，经计算h为9.8m，满足地基处理深度8m的要求。

5.3其它试夯参数

（1）夯击能：6000KN.M；

（2）单点击数：12次；

（3）夯击遍数：2遍；

（4）夯点间距：7m；

（5）落距：12m；

（6）夯锤：直径2.5m，高度0.8m，锤重50t；

（7）夯前场地平均高程：1239.13m；

（8）最后两击夯沉量：≤100mm。

5.4试夯结果

（1）地基静载荷试验

按照设计要求及检测规范，在试夯区进行了3个试验点的地基静载荷试验，承压板尺寸1.41m×1.41m，检测点标高位于强夯后地面标高以下0.3m处，检测结果见下表：

表2地基静载荷试验检测结果表

注：变形模量计算参数：方形刚性承压板的变形系数I0取0.886,、土的泊松比μ取0.27。

通过现场实测ps曲线及检测数据可以看出，三组静载荷试验均加载到500kPa后未达到破坏标准，且曲线平滑，未出现明显拐点，因此根据规范判定三组静载荷试验地基承载力特征值fak均为250kPa，满足设计要求。静载荷试验影响深度范围内强夯地基变形模量范围为53MPa～84.4MPa,平均值为66.6MPa。

（2）瑞雷波测试

按照设计要求，在试验区域内布置一条瑞雷波测试测线，测线分布12个试验点。根据实测面波波速换算平均等效剪切波波速，并进行夯后分层统计，结果见下表：

表3地基土层等效剪切波波速结果汇总表

瑞雷波测试结果表明：检测区域内地基土强夯处理后的剪切波波速范围为251m/s～323m/s，土层均匀性一般，地基土强夯加固效果较好。

（3）其它试验数据：

同时得出，最后两击夯沉量平均值为72mm，小于设计文件要求的100mm，满足设计要求；强夯后场地平均标高1240.25m，平均沉降量1.12m。

6强夯施工工艺

（1）在已平整好的地面上分层回填大块石粒料至设计回填标高；

（2） 对工作面进行方格网测量，计算夯前工作面平均高程，并测放第一遍强夯点位置，做出标记；

（3）强夯机械就位，使夯锤中心对准夯点位置，根据设计确定的夯击能和所采用的夯锤重量，按照单击夯击能=M×h的公式计算夯锤落距，并对夯锤的落距进行复测，确保每击均能达到设计单击夯击能；

（4）测量夯前锤顶标高；

（5）将夯锤起吊到预定高度，夯锤脱落自由下落后放下吊钩，测量锤顶标高；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；

（6）重复步骤（5），按试夯确定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击施工；

（7）换夯点，重复（3）～（6），完成第一遍全部夯点的夯击施工；

（8）用推土机将夯坑填平，并采用方格网法测量第一遍强夯施工后的场地标高；

（9）在第一遍夯完间隔7天后，按以上步骤逐次完成第二遍强夯，间隔3天后，用强夯能级2000KN.m进行满夯，将表层松土夯实，并采用方格网法测量夯后场地标高。完成强夯地基处理施工。

7交界面强夯处理

交界面处强夯处理是大块石回填地基强夯处理的关键点，该区域施工面小、回填厚度变化大，为保证填方区与挖方区均匀过渡，在填挖方交接处，结合台阶开挖，沿竖向每填筑4m厚，在台阶交接面附近采用强夯的方法进行处理，确保填方区与挖方区交接面处施工质量。台阶边缘回填时，回填范围向外扩大不小5m，回填边坡坡率1：1.5。

交界面处强夯处理的单击夯击能为2000kN·m，选用直径2.5m、重25t的夯锤，落距8m，每点10-12击，夯点间距为4×4m。夯点以最后两击的平均夯沉量小于50mm为收锤标准。交界面处强夯处理的满夯夯击能为1000kN·m，选用直径2.5m、重25t的夯锤，落距为4m，点夯1遍，每点3-5击，夯印搭接1/4。

图4  交界面强夯处理

8结束语

现场施工完成后，通过采用地基静载荷试验、超重型动力触探试验、瑞雷波测试等检验方法对处理完成的地基进行检测，各项检测指标均一次性满足设计文件要求，取得了良好的地基处理效果。

参考文献

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[5]CECS 279：2010  强夯地基处理技术规程

[6]JGJ 340-2015  建筑地基检测技术规范