高速鐵路強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換施工工藝研究(詳細(xì))

1、350km/h高速鐵路客運(yùn)專線xx高鐵強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換施工工藝研究1、引言32、國內(nèi)外現(xiàn)狀33、強(qiáng)夯的機(jī)理43.1強(qiáng)夯加固地基機(jī)理43.2強(qiáng)夯置換法的加固機(jī)理53.3強(qiáng)夯法有效加固深度的確定54、強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換工藝研究54.1研究方法54.2工點選擇54.3強(qiáng)夯工藝試驗錯誤！未定義書簽。4.4強(qiáng)夯置換錯誤！未定義書簽。4.5間歇周期錯誤！未定義書簽。4.6施工工藝流程錯誤！未定義書簽。5試驗與檢測56結(jié)論與建議57.經(jīng)濟(jì)與社會效益評估5參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽。附件:強(qiáng)夯試驗檢測結(jié)果及分析51檢測內(nèi)容和方法52測試結(jié)果分析51、引言強(qiáng)夯技術(shù)又名動力固結(jié)法(Dynamic Consolidatio

2、n Method)或動力壓實法(Dynamic Compaction Method ) ,是一種動力加固地基的方法。它是利用起重機(jī)械反復(fù)將夯錘(一般為1040t)提到高處讓其自由下落(落距一般為1040m),地基受夯錘沖擊和振動作用而壓密,從而提高地基強(qiáng)度。強(qiáng)夯置換法(Dynamic Replacements )是采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料,用夯錘連續(xù)夯擊形成可以補(bǔ)強(qiáng)地基和利于強(qiáng)夯排水通道的強(qiáng)夯置換墩,以增強(qiáng)地基強(qiáng)度。強(qiáng)夯技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)易行、效果顯著、設(shè)備簡單、施工便捷、施工周期短XX省材料強(qiáng)夯法適用范圍較廣等優(yōu)點,原則上,除十分致密的原始地層和基巖外,幾乎各種地層均可采用。近年來在

3、我國重大的機(jī)場、港口和廠礦等建設(shè)工程項目中廣泛采用并取得顯著效果。為確保路基質(zhì)量,本課題組對客運(yùn)專線軟土地基的強(qiáng)夯加固展開課題研究,以便獲取相關(guān)工藝參數(shù)及施工經(jīng)驗,同時為能將強(qiáng)夯技術(shù)在客運(yùn)專線鐵路施工中應(yīng)用進(jìn)行探索。2、國內(nèi)外現(xiàn)狀上世紀(jì)70年代初,法國L.Menard提出了強(qiáng)夯法加固地基以來,該項技術(shù)已經(jīng)在世界各地得以推廣應(yīng)用。目前已有幾十個國家數(shù)千萬項工程采用此方法。我國于1975年開始介紹和引進(jìn)強(qiáng)夯技術(shù),并于1978年底開始在工程中試用,先后在天津新港,河北廊坊、山西白羊墅、河北秦皇島等地進(jìn)行了強(qiáng)夯法的試驗研究和工程實踐,取得了良好的加固效果和經(jīng)濟(jì)效益,隨即以前所未有的速度在全國各地推廣應(yīng)

4、用。目前,強(qiáng)夯法在工業(yè)與民用建筑、倉庫、油罐、貯倉、飛機(jī)場跑道、港口、鐵路和公路路基及碼頭堆場等得到應(yīng)用,已成為我國常用的地基處理方法之一。強(qiáng)夯法雖然適用土類廣,但對于高飽和度的粘性土,處理效果不甚明顯。尤其是對于淤泥和淤泥質(zhì)土地基,其處理效果較差。近些年來,對高飽和度的粘性土地基采用強(qiáng)夯法加袋裝砂井(或塑料排水帶)綜合處理,但效果不甚理想。針對上述情況,國內(nèi)外采用了在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石、砂或其他粗顆粒材料,通過夯擊排擠軟土,在地基中形成塊(碎)石墩,即強(qiáng)夯置換法。相對地基土而言,壓實的塊(碎)石墩具有較高的強(qiáng)度,同周圍的軟土構(gòu)成復(fù)合地基,對地基承載力和變形模量有明顯的提高。同時塊(碎)石墩

5、中的孔隙為地基孔隙水提供了良好的排水通道,縮短地基的排水固結(jié)時間,降低了地基土的工后沉降。工程實踐證明,強(qiáng)夯置換法具有較好的加固效果。雖然強(qiáng)夯實踐發(fā)展較快,但對強(qiáng)夯機(jī)理和設(shè)計理論的研究滯后于工程實踐。強(qiáng)夯技術(shù)研究主要有三個方面,第一是以處理飽和軟土為目的的低能級強(qiáng)夯技術(shù),第二是以處理高填土和深厚濕陷性黃土,以消除濕陷和減小沉降為目的的高能級強(qiáng)夯技術(shù),第三是強(qiáng)夯的綜合處理技術(shù),主要是指與其他地基處理技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ),發(fā)展成為組合式地基處理技術(shù)。最新的發(fā)展動態(tài)是對大能量強(qiáng)夯技術(shù)和飽和軟土復(fù)合地基的強(qiáng)夯技術(shù)的研究。3、強(qiáng)夯的機(jī)理3.1強(qiáng)夯加固地基機(jī)理強(qiáng)夯法處理地基是利用夯錘自由落下產(chǎn)生的沖擊波使地基密實

6、。在土中,沖擊引起的振動是以波的形式傳播。振動波可分為體波和面波兩大類,體波包括壓縮波和剪切波,面波包括瑞利波、樂夫波等。如果將地基視為彈性半空間體,則夯錘的自由下落過程,就是勢能轉(zhuǎn)換為動能的過程。在夯錘與地面接觸的瞬間,夯錘的勢能絕大部分已轉(zhuǎn)換成動能。除一部分以聲波形式向四周傳播和夯錘與土體摩擦而變成熱能外,其余的大部分沖擊動能使土體產(chǎn)生振動,并以壓縮波(亦稱縱波、P波)、剪切波(橫波、S波)和瑞利波(表面波、R波)在地基內(nèi)傳播,形成一個波場。一般認(rèn)為,壓縮波大部分通過液相運(yùn)動,使孔隙水壓力增大,使土粒錯位,土體骨架解體。剪切波使土顆粒處于更密實的狀態(tài)。占總能量67%的瑞利波的豎向分量起到松

7、動土的作用,其水平分量可使土得到密實。3.1.1非飽和土強(qiáng)夯加固機(jī)理采用強(qiáng)夯法加固非飽和土是基于動力壓密的作用,即用沖擊性動力荷載,使土體中的孔隙體積減小,土體變得更為密實,從而提高其強(qiáng)度。非飽和土的夯實過程,就是土中的氣相被擠出的過程。3.1.2飽和土強(qiáng)夯加固機(jī)理太沙基固結(jié)理論模型如圖1(a),包括一個充滿不可壓縮液體的圓筒,一個用彈簧支承著活塞和供排出孔隙水的小孔。他認(rèn)為,在快速加荷條件下,由于孔隙水無法瞬時排出,飽和土是不可壓縮的。L梅那則根據(jù)飽和土在強(qiáng)夯后瞬時能產(chǎn)生數(shù)十厘米的壓縮這一事實,提出了新的模型,這二種模型的不同點如圖1(b)所示。圖1 強(qiáng)夯機(jī)理模型圖圖a為太沙基模型示意,其中

8、: 1無摩擦的活塞；2不可壓縮的液體；3均質(zhì)彈簧；4固定直徑的孔眼,受壓液體排出通路。圖b為梅那模型示意,其中:1有摩擦的活塞；2有氣泡的可壓縮液體；3非均質(zhì)彈簧；4可變直徑的孔眼,受壓液體排出通路。一般認(rèn)為,當(dāng)土中孔隙水體積占孔隙體積80以上時,土體是飽和的,土為固相、液相二相體。根據(jù)梅那模型和現(xiàn)有的研究成果,飽和土強(qiáng)夯加固過程可以分為四個階段。(1)能量轉(zhuǎn)換與夯坑受沖剪階段夯擊時,動能轉(zhuǎn)換成動應(yīng)力,坑壁沖剪破壞,下部土體壓密。夯坑周圍土體發(fā)生水平位移,側(cè)向擠出?？又芗魤?表面隆起,坑周垂直狀裂縫發(fā)展。(2)土體液化與破壞階段夯擊能達(dá)到飽和能,孔隙水壓力即上升到等于或大于上部土層自重覆蓋壓力

9、,地基土產(chǎn)生液化。由于振動或溫度上升,土顆粒周圍的吸著水變成了自由水,使土顆粒之間的凝聚力削減,土的強(qiáng)度下降到最小值,土體結(jié)構(gòu)破壞。(3)固結(jié)壓密階段 (4)觸變恢復(fù)階段需要注意的是,處于觸變恢復(fù)階段的細(xì)粒飽和土對振動極為敏感,稍加振動則易使剛剛逐步恢復(fù)聯(lián)結(jié)的土顆粒重新分散,導(dǎo)致土體強(qiáng)度又大幅度降低。因此強(qiáng)夯施工后不宜立即進(jìn)行檢驗。必要時采用振動很小的檢驗手段,切忌采用具有很大沖擊振動的檢驗方法,以免得出不符合實際加固效果的數(shù)據(jù)。3.2強(qiáng)夯置換法的加固機(jī)理強(qiáng)夯置換是利用強(qiáng)夯能量將碎石、礦渣等物理力學(xué)性能較好的粗粒料強(qiáng)制擠入地基,通過置換形成復(fù)合地基,來達(dá)到加固地基的目的。強(qiáng)夯置換可分為整體置換

10、和樁式置換。3.3強(qiáng)夯法有效加固深度的確定有效加固深度是表征強(qiáng)夯法處理地基效果的一個重要指標(biāo),有效加固深度也稱有效影響深度。有效加固深度的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)地基和加固目的不同而有所不同。有效加固深度的影響因素有夯擊能量的大小、地基土的性質(zhì)、施工方法及有無其他輔助設(shè)施(是否設(shè)排水板、是否降水等)等。法國L梅那提出的理論,加固深度可根據(jù)Manard公式確定,即: w (1)式中:W錘重(t)；h錘的落距(m)。而強(qiáng)夯加固的有效深度為: (2)K經(jīng)驗系數(shù)(一般軟土K約為0.5；粘土取0.60.7；沙土取0.70.8),當(dāng)需要加固的深度超過能量有效影響深度時,強(qiáng)夯則需加大能量或分層進(jìn)行。國內(nèi)試驗研究和工程實測資

11、料表明,采用梅那公式估算有效加固深度偏大。由于梅那估算值較實測值為大,自1980年開始,國內(nèi)外相繼發(fā)表了一些文章,建議對梅那公式進(jìn)行修正。如Leonards建議對砂土地基乘以0. 5的修正系數(shù)。Gambin則認(rèn)為修正系數(shù)的值為0. 51.0,國內(nèi)不少文章建議對于不同土類采用不同修正系數(shù),范圍為0.340.80。顯然經(jīng)過修正的梅那公式與未修正的梅那公式相比較有了改進(jìn),其估算值更接近實測值。但是大量工程實踐表明,對于同一類土,采用不同能量夯擊時,修正系數(shù)并不相同。單擊夯擊能越大時,修正系數(shù)越小。因此,對于同一類土,采用一個修正系數(shù),并不能得到滿意的結(jié)果。另外,梅那公式的表達(dá)式還存在量綱不合理的缺點

12、。國內(nèi)外專家通過實際實測有效加固深度數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理處理,得出了很多關(guān)于強(qiáng)夯有效深度計算的經(jīng)驗公式。具有代表性的主要有BILLAM法、太原理工大學(xué)范維垣推導(dǎo)出的有效加固深度經(jīng)驗公式、費香澤等人基于室內(nèi)模型試驗推導(dǎo)出強(qiáng)夯法加固深度的經(jīng)驗公式、張立潔等基于現(xiàn)場實測結(jié)果,通過統(tǒng)計歸納,總結(jié)出基于現(xiàn)場觀測結(jié)果的經(jīng)驗公式?，F(xiàn)分述如下:BILLAM法通過歸納工程實踐結(jié)果得到經(jīng)驗有效加固深度公式: (3)式中 Z有效加固深度(m)；M夯錘重量(t)；H落距(m)；k折減系數(shù)；與土的種類和初始密度有關(guān),一般取0.100.16；D為夯錘底面直徑。太原理工大學(xué)范維垣等通過試驗(粘性土和砂性土)后得出如下有效加固深度

13、的經(jīng)驗公式 (4)式中Z有效加固深度(m)； W錘重(t)； H落距(m)； E單位面積夯擊能(kNm) 費香澤等人基于室內(nèi)模型試驗推導(dǎo)出強(qiáng)夯法加固深度的經(jīng)驗公式?；谑覂?nèi)模型試驗的經(jīng)驗公式除了考慮機(jī)具影響因素外還考慮土性參數(shù)的影響,費香澤等提出如下計算方法: (5)式中 :Z強(qiáng)夯有效加固深度(m)；M夯錘的重量(t)；H落距(m)；N每遍的擊數(shù)；D夯錘底面直徑(m)；為土的天然干容重(kN/m3)；土的含水量。此模型指出除了單擊夯擊能、錘底面積外,每遍的擊數(shù)、土性指標(biāo)中的天然干容重和含水量對加固深度也有影響。張立潔等基于現(xiàn)場實測結(jié)果,結(jié)合土工試驗,通過統(tǒng)計歸納,總結(jié)出基于現(xiàn)場觀測結(jié)果的經(jīng)驗公

14、式。基于現(xiàn)場觀測成果的經(jīng)驗公式一般不考慮強(qiáng)夯機(jī)具影響直接通過對加固前后土性指標(biāo)的對比結(jié)合現(xiàn)場夯沉量的量測給出簡明適用的公式。計算公式如下: (6)式中: Z強(qiáng)夯有效加固深度(m)；Z夯沉量(m)；e0加固前土的孔隙比；e加固后的土的孔隙比我國建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002中規(guī)定,強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。在缺少試驗資料或經(jīng)驗時可由下表預(yù)估。表中數(shù)值系根據(jù)大量工程實測資料的歸納和工程經(jīng)驗的總結(jié)而制定的。表1 強(qiáng)夯法加固的有效深度(m)單擊夯擊能/kNm碎石土、砂土等粗顆粒土粉土、粘性土、濕陷性黃土等細(xì)顆粒土10005.06.04.05.020006.07.05.

15、06.030007.08.06.07.040008.09.07.08.050009.09.58.08.560009.510.08.59.0800010.010.59.09.5注:強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)從起夯面算起。4、強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換工藝研究4.1研究方法根據(jù)武漢工程試驗段路基工點圖設(shè)計要求,分別選擇典型的施工區(qū)段分別進(jìn)行強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換工藝試驗,通過對夯前與夯后各項檢測結(jié)果的對比分析,評判強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換的效果,研究強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換工藝在近似地質(zhì)條件下在xx客運(yùn)專線的適用性,確定確定近似地質(zhì)條件下強(qiáng)夯與強(qiáng)夯置換的相關(guān)參數(shù)及合理的檢測方法。4.2工點選擇5試驗與檢測強(qiáng)夯施工前及結(jié)束后間隔一定時間進(jìn)行夯

16、前及夯后能對地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗。對碎石土和砂土地基,其間隔時間可取12周；對粉土和粘性土地基可取24周。強(qiáng)夯置換地基間隔時間可取4周。檢測方法有室內(nèi)土工試驗、動力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、靜力觸探試驗、載荷試驗、波速試驗等。強(qiáng)夯法檢測點位置可分別布置在夯坑內(nèi)、夯坑外和夯擊區(qū)邊緣。詳見附件一6結(jié)論與建議地下水位是影響強(qiáng)夯加固效果的重要因素。地下水位低的地基土,強(qiáng)夯加固效果好；地下水位高的地基土,強(qiáng)夯加固效果相對較差。因此,在高水位地區(qū)進(jìn)行強(qiáng)夯處理地基時,最好采取降水措施使地下水位處于預(yù)期的加固深度以下或直接變更為強(qiáng)夯置換方式。地基土的類型是強(qiáng)夯加固能否適用的關(guān)鍵對于粗粒土以及非飽和的黃土、粉性土

17、和砂性土,強(qiáng)夯加固處理效果相當(dāng)顯著。對于飽和的粘性土其加固效果不理想,且尚有爭議。對于這類地基土,當(dāng)采用強(qiáng)夯處理時,可采取強(qiáng)夯置換的方式效果更為顯著夯擊能是強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換工藝中決定加固深度的重要指標(biāo)。夯擊能是指對地基土施加能量的統(tǒng)稱,包括單擊夯擊能和夯擊次數(shù)。研究與實踐表明,單擊夯擊能基本上決定了強(qiáng)夯加固的有效范圍,夯擊次數(shù)則主要在于提高有效范圍內(nèi)的加固效果。強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換加固處理粘性土特別是飽和粘性土均需要合理的間歇時間,沒有間歇時間反而引起高飽和土地基的各項指標(biāo)檢測結(jié)果不能滿足設(shè)計要求。根據(jù)DK1235+815+806.3強(qiáng)夯效果不佳主要原因是地質(zhì)條件不適合進(jìn)行強(qiáng)夯加固,且施工時連續(xù)夯擊又

18、在一定程度上降低了加固效果。DK1235+460+495段強(qiáng)夯前后標(biāo)貫平均擊數(shù)和地基土的比例界限P0提高30%,錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力分別提高7.75%和17.21%。高飽和粘土和填土地基適宜采用強(qiáng)夯置換法加固處理。利用BILLAM公式法和費香澤室內(nèi)試驗?zāi)Ｐ凸椒ㄋ糜行Ъ庸躺疃扰c實測結(jié)果較接近,建議采用上述兩種方法作為類似土類的強(qiáng)夯加固有效深的計算方法。本次強(qiáng)夯時加固的有效深度為7m,強(qiáng)夯置換時加固的有效深度為6m。地下水位以上的孔隙水壓力在夯擊過程中其孔隙水壓變化較大,夯后約57天基本消散完成。強(qiáng)夯加固對地基的物理指標(biāo)影響甚微,加固前后指標(biāo)變化微小。建議強(qiáng)夯前地面鋪一層0.51.0m碎石墊層

19、,以擴(kuò)散夯擊能,并加大地下水位與地表的距離。7.經(jīng)濟(jì)與社會效益評估通過本次研究,課題組認(rèn)為強(qiáng)夯不適合用于高飽和黏性土的地基加固,但強(qiáng)夯置換對高飽和黏性的加固效果顯著。武漢工程試驗段根據(jù)本次研究所取得的相關(guān)參數(shù),進(jìn)行了后續(xù)強(qiáng)夯置換加固施工,施工效率高,加固效果穩(wěn)定,較其他加固樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)措施成本節(jié)約明顯。根據(jù)本次工藝試驗階段XX公司出臺了“xx工2006112號xx鐵路客運(yùn)專線無碴軌道路基原地基強(qiáng)夯前后檢查驗收的補(bǔ)充規(guī)定”。對全線強(qiáng)夯施工設(shè)計資料進(jìn)行了部分優(yōu)化,增加了強(qiáng)夯置換加固措施,為全線路基加固施工起到了積極作用。附件:強(qiáng)夯試驗檢測結(jié)果及分析1檢測內(nèi)容和方法DK1235+815DK1236+82

20、8.7強(qiáng)夯試驗段在夯前進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗,夯后進(jìn)行了平板載荷試驗,檢測地基承載力。DK1235+460495強(qiáng)夯置換試驗段檢測內(nèi)容見附表1。鉆孔、靜力觸探和孔隙水壓力檢測位置見附圖1。其中強(qiáng)夯工藝試驗前在附圖1所示位置設(shè)孔隙水壓力觀測孔,分別在地表以下1m、3m(或4m)、4m(或5m)、7m(或6.5m)處埋設(shè)孔隙水壓力計,并在埋設(shè)24h后進(jìn)行孔隙水壓力計初讀數(shù)。附表1 DK1235+460495段強(qiáng)夯前后檢測內(nèi)容檢測項目強(qiáng)夯前檢測內(nèi)容強(qiáng)夯后檢測內(nèi)容備注靜力觸探56夯前32.6延米,夯后40.4延米鉆探36夯前26.0延米,夯后56.8延米標(biāo)準(zhǔn)貫入3孔3孔共48次土工試驗物理指標(biāo)37天然含水

21、量、天然密度、天然干密度、最佳含水量、最大干密度、孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)(共取土37件)擊實試驗力學(xué)指標(biāo)37壓縮模量、滲透系數(shù)、快剪內(nèi)摩擦角、快剪粘聚力、標(biāo)貫擊數(shù)孔隙水壓力33456點次平板載荷32測試結(jié)果分析2.1DK1235+815DK1236+828.7段夯前標(biāo)準(zhǔn)貫入檢測點為DK1235+820左10米、DK1235+820右10米、附圖1 DK1235+460DK1236+495段夯點及檢測點平面示意布置圖DK1236+808.7左5米,共3點。儀器分別選取XY-100鉆機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)貫入儀、室內(nèi)分析系統(tǒng)。使用XY-100鉆機(jī)鉆孔,達(dá)到預(yù)定深度后,在鉆孔中下標(biāo)貫器,接鉆桿,采

22、用通過63.5Kg的落錘、76cm標(biāo)準(zhǔn)落距,機(jī)械操作重錘自由落下錘擊,取得各土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)N,為防止鉆探浮土對結(jié)果的影響,標(biāo)貫器先用重錘貫入15cm,不記擊數(shù),并按三次貫入10cm記錄每10cm錘擊數(shù),最后記錄貫入30 cm總錘擊數(shù)。檢測結(jié)果如附表2。附表2 DK1235+815DK1236+828.7強(qiáng)夯前標(biāo)貫試驗結(jié)果統(tǒng)計表時代成因地層代號巖土名稱狀態(tài)承載力壓縮模量kPaMPaQml填筑土中密1858.5Q2al1粉質(zhì)粘土硬塑35013.02粉質(zhì)粘土可塑2309.03粘土可塑2609.54粘土硬塑35012.5夯后,在場地中選取DK1235+823.75、DK1236+813.7、D

23、K1236+823.7三個點進(jìn)行了平板載荷試驗。試驗結(jié)果見附表3、附圖2、附圖3、附圖4。由表可知,三個點地基承載力分別為125kPa、125kPa、187.5kPa。場區(qū)內(nèi)地基承載力值極差大于平均值的30,剔除最大值187.5kPa異常值,該場區(qū)的地基基本承載力為125kPa,未能達(dá)到設(shè)計承載力(設(shè)計承載力為250kPa)的要求。附表3 DK1235+815DK1236+828.7強(qiáng)夯后平板載荷試驗結(jié)果統(tǒng)計表編號試驗點里程最大試驗載荷極限承載力基本承載力殘余沉降(mm)變形模量E0kN沉降kPa沉降kPa沉降1DK1235+823.7537534.152507.90125.00.79137.

24、222DK1235+813.750046.082506.52125.01.2328.5843.963DK1235.823.750041.6437523.61187.59.2424.8314.21備注計算所得土的變形模量僅供參考附圖2 DK1235823.75強(qiáng)夯平板載荷試驗Ps曲線圖附圖3 DK1235813.7強(qiáng)夯平板載荷試驗Ps曲線圖附圖4 DK1235823.7強(qiáng)夯平板載荷試驗Ps曲線圖2.2 DK1235+460495段2.2.1夯沉量夯沉量指每次夯擊時夯坑中土發(fā)生的沉降量。可以表征地基的密實程度,每擊的夯沉量越小,表明承載力越大。通常以最后兩擊的平均夯沉量作為確定夯擊次數(shù)的指標(biāo)。本次

25、試驗的夯沉量統(tǒng)計表見附表4。從總夯沉量和最后兩擊平均夯沉量附表4 強(qiáng)夯夯沉量結(jié)果統(tǒng)計表夯擊點位置夯擊次數(shù)總夯沉量(m)最后2擊平均夯沉量(m)夯擊完成后隆起量(m)強(qiáng)夯周邊影響范圍(m)5-570.5220.0420.3761.54-590.8090.0520.2171.64-491.0860.0970.361.375-1121.9150.1220.6251.653-1131.9030.0920.5851.521-1122.0390.1740.3281.77來看,六個夯點可分為兩類,其中夯點5-5、4-5、4-4為一類,最大的夯沉量為1.086m,平均總夯沉量為0.806m,最后2擊的平均夯沉

26、量最大為0.097m,最后2擊平均夯沉量均值為0.064m,夯擊完成后平均隆起量為0.318m、強(qiáng)夯周邊平均影響范圍為1.49m。夯點5-1、3-1、1-1為一類,最大的夯沉量為2.039m,平均總夯沉量為1.925m,最后2擊的平均夯沉量最大為0.174m,最后2擊平均夯沉量均值為0.129m,夯擊完成后平均隆起量為0.513m 、強(qiáng)夯周邊平均影響范圍為1.65m。從強(qiáng)夯夯沉量來看,第一類土加固效果較第二類土好。夯沉量明顯偏大的原因與強(qiáng)夯未設(shè)墊層有關(guān),夯擊能沒得到擴(kuò)散,夯錘直接沖切土體造成地表剪切破壞；每點夯擊次數(shù)掌握不好,使夯坑土過多,擠向側(cè)壁造成地面過大隆起；由于強(qiáng)夯處理段為粘性土地段,

27、強(qiáng)夯后地基強(qiáng)度提高需要較長時間才能完成。2.2.2 物理力學(xué)指標(biāo)在本次試夯前進(jìn)行了3孔鉆探、夯后進(jìn)行了6孔鉆探,取樣進(jìn)行了常規(guī)土工試驗,得到的物理力學(xué)指標(biāo)如附表5。從強(qiáng)夯前后物理指標(biāo)變化來看,除液性指數(shù)降低16.65%外,其它指標(biāo)相差均在10%以內(nèi),說明強(qiáng)夯對物理指標(biāo)的影響甚微。從強(qiáng)夯前后力學(xué)指標(biāo)的變化來看,除粘聚力和垂向滲透系數(shù)外,其它參數(shù)指標(biāo)變化較小。強(qiáng)夯11 附表5 強(qiáng)夯前后場地土工試驗結(jié)果統(tǒng)計表內(nèi)摩擦角粘聚力滲透系數(shù)K20wrGse0SrwLwpIpILa100-200Es100-200a100-300Es100-300FCp=200-300KPa%kN/m3%(MPa)-1MPa(M

28、Pa)-1MPaokPadwcm/s擊平均值21.919.92.750.6592.337.319.917.40.120.1413.560.1215.5916.17136.50.591.77E-0723.8最小值16.218.92.730.4888.429.115.412.90.060.086.330.077.7214.501110.548.96E-0817.0最大值27.821.22.770.8197.747.224.422.80.230.2819.460.2321.121.201780.653.01E-0733.0標(biāo)準(zhǔn)偏差3.760.680.0120.113.195.663.072.850.

29、060.0583.9970.0474.372.52925.670.0361.10E-075.7變異系數(shù)0.170.0340.0050.170.040.150.150.160.540.4280.2950.4000.280.1560.1880.0610.6220.238平均值23.819.62.760.7119341.022.318.80.100.1414.060.1215.4617.3777.820.581.91E-0824.0最小值16.418.82.750.5248530.016.213.80.0050.067.590.068.8611.7050.000.408.98E-0912.0最大值2

30、8.320.72.770.8519952.426.626.80.300.2325.390.2027.9621.70125.000.693.49E-0834.0標(biāo)準(zhǔn)偏差2.9490.5610.0090.0873.9825.5692.7793.2510.0720.0455.2380.0385.4932.89423.3080.0541.39E-087.249變異系數(shù)0.1240.0290.0030.1220.0430.1360.1250.1730.7440.3270.3720.3070.3550.1670.3000.0920.7290.303提高幅度8.66%-1.7%9.16%0.32%10.1%

31、11.77%8.09%-16.65%-0.04%3.68%7.45%-42.99%-89.24%0.84%后的垂向滲透系數(shù)較強(qiáng)夯前降低了89.24%,強(qiáng)夯后的快剪粘聚力有較大幅度的減小(約40%),主要是由于強(qiáng)夯后地基土的觸變導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度降低所致。隨著時間的推移,結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度會逐漸恢復(fù)。2.2.3 靜力觸探本次試驗夯前進(jìn)行了5孔靜力觸探、夯后進(jìn)行了6孔靜力觸探,強(qiáng)夯前后靜力觸探檢測結(jié)果對比如附表6。附表6 強(qiáng)夯前后靜力觸探試驗成果對比一覽表 試驗類別試巖土 分 驗名稱 類 成果靜力觸探試驗備注側(cè)壁摩阻力錐頭阻力摩阻比fsqcFkPaMpa%填土強(qiáng)夯前118.45 2.714.09強(qiáng)夯后68.

32、23 2.112.77提高幅度-42.40%-22.14%-32.27%黏土強(qiáng)夯前160.91 3.744.33強(qiáng)夯后188.614.035.16提高幅度17.21%7.75%19.04%注:提高幅度=(強(qiáng)夯后-強(qiáng)夯前)/強(qiáng)夯前工點表層填土為場地平整時填筑。填土層的錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力均發(fā)生下降,且下降幅度較大。 黏土層的錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力都有明顯提高。說明經(jīng)強(qiáng)夯處理后,表層填土加固效果較差,而填土下層硬塑狀黏土加固效果較好。結(jié)合土工試驗結(jié)果,分析其原因是由于表層填土含水量較大,飽和度較高,強(qiáng)夯時孔隙水未能及時順暢排出,故強(qiáng)夯加固效果較差。2.2.4孔隙水壓力強(qiáng)夯區(qū)域埋置三處孔隙水壓力計(見

33、附圖1),分別在每個孔地面下1m、3m(或4m)、4m(或5m)、7m(或6.5m)處各埋設(shè)孔隙水壓力計。夯后的0.5小時、1、2、4、6、8、12、16、20、24小時觀測一次,第二天至第十天每天上午下午觀測一次,此后每天觀測一次。根據(jù)觀測記錄繪制孔隙水壓力時間曲線如附圖5、附圖6、附圖7。在測試的三個孔隙水壓力曲線中位于地下水位以下(4m以下)的孔隙水壓力在夯擊過程及夯后較長的一段時間內(nèi)變化不大；位于地下水位以上(4m以上)的孔隙水壓力在夯擊過程中其孔隙水壓變化較大,但在夯后約57天基本消散完成。地面下1m范圍內(nèi)孔隙水壓力強(qiáng)夯后第二天就消散,說明強(qiáng)夯造成土體結(jié)構(gòu)變化,形成良好的排水通道,原來的初始孔隙水壓力也發(fā)生消散。地面下35m范圍內(nèi)經(jīng)過兩天后孔隙水壓力基本保持穩(wěn)定不再下降。但都較初始孔隙水壓力有所降低。地面下6.5m孔隙水壓力于初始孔壓基本一致沒有變化,說明夯擊能對孔隙水壓力變化影響甚微。強(qiáng)夯后1號孔6m處孔壓變化較大,可能與地下有一透水層有關(guān)。由于強(qiáng)夯地基土為黏土,其含水量低,強(qiáng)夯后孔隙水無富集通道,因而不可能產(chǎn)生孔隙水壓力峰值,僅在局