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摘要:时代的发展和我国综合实力、经济水平的提高,带动着我国工程施工领域的发展。在施工过程中,地基的质量在很大程度上影响着施工质量与效率。强夯法处理地基是利用夯锤自由下落产生的冲击波使地基土密实,夯锤自由下落其势能转换为动能,使土体中的孔隙体积减小,土体变得更为密实,从而提高其强度。强夯法适用于处理淤泥质黏性土、碎石土、砂层、湿陷性黄土等地基。强夯法的地基加固作用常常采用瑞雷波法动力触探试验、静载试验等原位测试方法进行检测。瑞雷波法又称面波法,有瞬态和稳态之分,目前常用的为瞬态瑞雷波法。对碎石土夯后地基采用了荷载板试验、动力触探试验、瑞雷波试验等检测方法验证强夯后地基的加固效果,为强夯施工参数提供依据。
关键词:原位测试;强夯;瑞雷波;动力触探;静载试验
1 引言
为了检测高填方区域强夯法地基处理有效深度和均匀性,采用瑞雷波法、动力触探试验和静载试验综合对处理后地基进行检测。瑞雷波试验结果表明强夯处理平均有效影响深度大于9m,且在深度9m左右介质分层明显;动力触探试验表明处理后地基平均击数较强夯前明显提高,与瑞雷波试验检测结果一致;静载试验结果表明处理后地基特征值不小于100kPa。本次试验多种原位测试方法检测结果基本一致,可以相互验证,论证了综合测试方法在高填方强夯地基处理效果检测中的可行性和准确性,为以后高填方区域地基处理设计和检测提供了数据支持。应用多道瞬态瑞雷波对承德某公路土石混填路堤进行检测,确定了不同夯击能的有效加固深度,为优化设计提供了参数支持;采用多道瞬态瑞雷波法以测线方式对北京市某强夯地基进行大范围的检测并静载试验结果得出了场地承载力平面分布情况,有效地对强夯地基处理效果进行定量评价;夯后采用浅层平板载荷试验、重型动力触探试验、标准贯入试验和瑞利波试验对处理的地基进行效果检测,试验表明粉砂地基经强夯处理后各项力学性能指标均能满足设计要求,表明强夯法市处理粉砂地基的一种快速有效的施工方法;采用重型动力触探试验对机场强夯填土密实度进行检测,为同类机场或其他高填方土石方工程提供借鉴和参考。本文在借鉴和总结以上学者研究的基础上,对某回填强夯法处理地基的加固效果进行检测。分别采用瑞雷波法和动力触探试验对强夯加固深度和均匀性进行检测;采用静载试验对强夯后地基土承载力特征值进行测试。
2 工程概况
随着我国经济建设的高速发展,开发利用地质条件差的土地可有效地使用我国有限的土地。强夯法作为地基处理的一种方法,加固效果显著,已广泛应用于民用建筑、基础设施等工程的地基处理中。根据相关文献和规范,分析强夯法的加固机理,研究强夯法在实际工程中的设计方法,分析有效加固深度、夯击能、夯击次数、夯击遍数、时间间隔、夯点布置、处理范围等设计参数,可以为实际工程中强夯法的运用提供参考和指导。
2.1 地质概况
该工程区域主要位于某平原地区,平面面积近5000m2,最大填方深度达到100m。前期通过钻探孔等勘察方式获知该区域浅部地层主要分布如下:第①层素填土[Q2ml]:色杂,主要以灰黄色、灰褐色、褐黄色为主,松散~稍密为主,局部中密~密实,干~稍湿,主要由煤矸石、砂岩、泥岩岩块组成,最大可见块径1m左右,局部由少量煤粉灰、黏性土、风化岩碎屑充填。为近两年人工堆积而成,密实度差异较大;第②层素填土[Q2ml]:色杂,主要以灰色、黄色为主,松散~稍密,局部中密~密实,干~稍湿,主要由煤矸石、砂岩、泥岩岩块组成,局部以黏性土、风化岩碎屑为主,密实度差异较大。根据调查,该层土由基坑开挖后搬运逐步堆积而成。
2.2 强夯施工设计
为了使地基土能够满足拟建建筑物的承载力等要求。设计采用8000kN·m表层强夯处理方法,强夯夯点采用正方形布置,夯点间距为6.0m,分主次夯点间隔跳打,单点夯击数12~15击,主次夯完成后对强夯施工场地采用单击夯击能3000kN·m的强夯满夯2遍,每遍夯击时单点夯2~3击。设计要求强夯地基土承载力特征值不小于100kPa;强夯地基均匀性检验,可采用动力触探试验、波速法等原位测试。
3 检测方法及结果
按设计要求施工完成后,应对强夯加固效果进行检测。本工程结合现场环境及施工特点,共采用瑞雷波试验、动力触探试验及静载试验检测,分别检测强夯后地基的均匀程度及承载力大小。现场检测考虑到各检测方法对地基的扰动作用大小,按照瑞雷波法、动力触探试验、静载试验的先后顺序进行检测。
3.1 瑞雷波法检测
本次共进行了5个点的强夯地基土瑞雷波法试验,通过滤波,分别得出同一试验点强夯前后的v-h曲线,限于篇幅,本文以2#、3#、4#试验点测试结果为例进行分析,其中横轴为瑞雷波速度(m/s),纵轴为检测深度(m)。强夯后地基土浅部面波速度明显提高,下部地基土面波速度增大值随深度逐渐减小,最终基本重叠在一起。综合判别地基土强夯处理平均有效影响深度大于9m。为了更直观地探究强夯处理地基的均匀性,本次在场地内还布置两条瑞雷波法测线,采用12道观测系统接受方式进行数据采集,道间距1m,偏移距6m,通过反演计算,共得到两条波速剖面。
3.2 动力触探试验
本次动力触探试验检测钻探施工采用DPP100-4D型工程钻机1台,干法钻进。动力触探试验测试时采用探杆直径φ42mm、重63.5kg的穿心锤,以76cm的自由落距,将一定规格的圆锥形实心探头贯入试验土层一定深度并测记贯入深度、锤击数。通过试验检测地基土层的密实度。为检验强夯处理效果,本次圆锥试验分别在强夯前后进行试验,进尺延米为10m。动力触探试验结果见表1。
表1动力触探试验成果统计对比表
根据夯前夯后动力触探试验结果分析,强夯后第①层素填土(10.0m深度范围内)密实度较夯前整体提高,动探击数离散型明显减小,整体均匀性明显提高。根据各孔夯后动探击数判别,强夯有效处理深度大于9.0m,与瑞雷波法检测结果基本一致。说明通过强夯处理,该工程区域内9.0m以浅范围内地基土已均匀密实。
3.3 静载试验
在检验夯后地基均匀性的基础上,还应该应用静载试验检测地基的承载力。强夯地基土静载荷试验采用慢速维持荷载法。试验时清理表层扰动土,在拟试压表面铺设约20mm厚粗砂找平,安装承压板和千斤顶,在承压板上对称安放4个位移传感器观测沉降,试验时加压等级为:50、75、100、125、150、175、200、225kPa,根据设计要求本次试验不做破坏性试验,最大加载至225kPa即可。经统计分析强夯处理后地基土的承载力特征值不小于100kPa,满足设计要求,说明采用强夯法对该高填方区域进行加固处理得到了预期效果。
4 结语
本文对于强夯法处理过的高回填区域地基土进行了原位测试,先后应用瑞雷波法试验、动力触探试验和静载试验分别对加固后地基进行了地基均匀性和地基承载力两方面检测,检测结果均满足设计要求。结果表明,强夯法是高回填区域进行地基加固的有效方法。由于填料材料的千差万别,强夯法的地基加固有效深度很难用理论计算清楚,实际工作中,应用多种检测方法对有效深度进行实测,是保证工程质量安全的必要方法,采用综合测试方法能够为工程安全提供数据支撑,在今后的工作中应加以重视。此外,施工过程中也需由专业人员进行监测。
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