强夯法在废弃矿场堆填区地基处理中的应用.doc

强夯法在废弃矿场堆填区地基处理中的应用广州广州珠江工程建设监理有限公司摘要：结合工程实例，介绍了应用强夯工艺处理新旧填土地基可显著提高土体承载力及压缩模量，同时从设计、施工、检测的角度提山一些建议和看法， 以期使强夯法得到更好的应用关键词：强夯；新旧填土；承载力；压缩模量当前工程建设中大量存在堆填的松散土问题，采用强夯法加固新旧填土 地基只有较大的普遍性强夯的结果是在地基土中沿深度形成性质不同的三个区: 松动区、加固区、弹性区对于孔隙较多的填土层，强夯巨大的夯击能量所产生 的冲出波和动应力在土中传播，能使颗粒破碎或使颗粒产生瞬间的相对运动，从 而使土体孔隙中的气体迅速排出或压缩，孔隙体积减少，使地基土形成较密实的 结构木文结合广州市监狱大面积强夯法处理情况，对该法在深厚新旧填土区 域的应用进行了分析和探讨1工程概况广州市监狱项目选址于一废弃矿场（石灰石采石场，水泥的主要原材料） 的堆填区，主要堆积物为矿石层上覆土、岩及废矿濟，堆积物差异较大该项目 拟建47拣单体，上部结构全部采用框架结构从北向南分三个功能区：警察办 公区（（楼高1-9层）、监管区（楼高1-4层）、武警营房区（楼高1-7层）。

场区 原地形地貌为丘陵地貌，陡坎较多，高差较大，高程在20-103m之间通过周 部开挖及堆填的处理方式，整个场地呈南高北低走势，武警营区高一个台阶（高 出约30m）场地平整后，警察办公区平均填土厚度4-5米（填土最厚约7.5米， 最薄约4.5米）；监管区，土方平衡区域，有挖有填，多余土方弃运，新填土最 厚约8.5米，挖土部位老填土一般仍大于6米，老填土多已完成自重固结；武警营房区部份己挖到山坡原土整个工程挖运土方222万方，填方量70万方，弃 方量约145万方场地地层可划分为第四系人工填土层、冲积层（警察办公区域 含有一层较厚的淤泥层）、殘积粉质粘土层、下部基岩为灰岩场地地下水为第四系孔隙水和灰岩溶洞裂隙水地下水的补给主要来源 于大气降水补给以土孔隙及碎石空隙、溶洞裂隙作为主要储存、迳流通道，其 排泄主要是通过地层的垂向及侧向排泄和蒸发，以废弃的采石坑水面为场地的排 泄基准面该区雨水丰富2地基基础的型式选择和强夯设计参数选取2. 1地基基础的型式选择根据场地地质情况和上部结构设计要求，警察办公区由于填土下存在较 厚的淤泥层，基础型式选择预应力管桩基础，这里不展开讨论监管区和武警营 区采用强夯处理地基上的筏板基础，地基基础设计等级为丙级。

强夯面积约8 万平方米2. 2强夯设计参数的选取2.2.1要求进行强夯处理后的地基承载力特征值达到200Kpa,地基变形 模量较强夯前提高70%2.2.2 强夯法的单击夯击能 3000 （Kn•m）＞ 4000 （Kn•m）（具体布置见强夯分区平面布置图1）2.2.3夯击遍数根据本工程地基土的性质确定，采用点夯2遍，每遍4 击最后再以低能量（1000 （Kn•m））满夯2遍，每遍4击，满夯可采用 轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接1/4夯点的夯击次数，应按现场试夯得到 的夯击次数和夯沉量关系曲线进行调整，并应冋时满足下列原则：（1）最后两击 的平均夯沉量不宜大于50mm （2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；（3）不 因夯坑过深而发生提锤困难2.2.4根据本工程地基土的渗透性和地下水排向采石坑的特殊性，两遍 夯击之间的吋间间隔取为3天两遍夯击之间应奋一定的时间间隔，间隔吋间取 决于土中超静孔隙水压力的消散时间对于渗透性好的地基可连续夯击，本工程地基土为人工冋填的碎石土并含有大量块石，土中裂隙多，保水性差，综合考虑 强夯后孔隙水压力的消散吋间，将两遍夯击之间的吋间间隔取为3天，待试夯完 成后再定是否调整。

2.2.5夯击点位置根据基底平面形状，采用间隔4m布置，具体见夯点平 面布置图依据强夯处理前后地基上参数的变化，初步确定强夯施工平面比设计 基础平面高80cm第一遍夯击点间距取夯锤直径的2.5倍左右，本工程取4m, 第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间以后各遍夯击点间距不变强夯处理范围 大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度5m2.2.6强夯法的冇效加固深度7.0〜8.0 m强夯法的冇效加固深度按《建 筑地基处理技术规范jGj 79-2002》中表6.2.1进行预估强夯法的单击夯 击能3000 (Kn•m),对应的有效加固深度7.0〜8.0 m (强夯法的奋效加固深 度应从最初起夯面算起)试夯完成后再根据现场试夯结果调整3强夯施工3. 1强夯施工工艺流程和注意事项3.1.1强夯施工可按下列步骤进行：3.1.1.1清理并平整施工场地；3.1.1.2标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；3.1.1.3起重机就位，夯锤置于夯点位置；3.1.1.4测量夯前锤顶高程；3.1.1.5将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后， 放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜吋，应及吋将坑底 整平；3.1.1. 6重复步骤3.1.1.5,按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一 个夯点的夯击；3.1.1.7换夯点，重复步骤3至6，完成第一遍全部夯点的夯击；3.1.1.8用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；3.1.1.9在规定的间隔吋间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。

3.1.2注意事项：3.1.2.1开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击能量符合设汁要求 夯锤质量*落距≥单击能量(KN) (M) (KN.M)3.1.2.2强夯锤质量可采取15t以上的铸钢，其底面形式宜采用圆形，直 径约2.4m,锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔3.1.2.3施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机(如45-50t 履带机)，设冇防止落锤时机架倾覆装置图1强夯分区平面布置图3.1.2.4当场地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时, 宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面 以下2m坑内或场地积水应及时排除3.1.2.5施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置 及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏3.1.2.6本工程采取挖减振沟的方法进隔振或防振措施,沟深为2.5-3m, 在端部设集水井3.1.2.7在每-遍夯击前,应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置, 发现偏差或漏夯应及吋纠正；3.1.2.8检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求吋 应补夯或采取其他有效措施3.1.2.9强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一 定时间方能进行，其间隔时间取7d。

3.2试夯在大面积面积施工前，选取三个有代表性的地块作试夯，每块面积20m×20m,分别位于新填土区的 3000 (Kn•m)、4000 (Kn•m)和旧填土(挖方)区的3000(Kn•m)区域锤重统一用26.3T,锤直径2.3m 夯锤质量*落距≥要求单击能量，为保证每击能量达到设计要求，设定的提锤 脱勾高度一般比理论落距高1米左右3000 (Kn•m)、4000 (Kn•m)能级落距分别为13.5m和17.5m试夯在1月21-26日进行，采用点夯2遍，每 遍4击最后再以低能量(1000 (Kn•m))满夯2遍，每遍4击，每適点 夯间隔3天，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接1/4试夯点夯总 夯沉量在l-1.5m之间，最后两击的平均夯沉量在80-150mm之间，没满足设计 要求的小于50mm的夯沉量，可能是选用的锤比设计要求(15T左右)重，造成 单位面积的冲击能比设计的高有关3月1-3日由检测单位用0.5m2的园形压板 对上述强夯加固的地基进行静载检测从试夯到检测天气一直晴好)试验结果 非常理想：各级加荷沉降速率均能达到相对稳定标准，在最大试验荷载400KPa 作用下沉降速率达到相对穂定标准时，压板的总沉降量为15.95mm、27.07mm、 23.76mm,承压板周围的土体没有出现挤出和明显的隆起，且承压板累计沉降量 与承压板直径之比均小于0.06 (即47.88mm)，得到该3点试验土层的地基承载 力特征值均为了 200KPa,达到设计要求。

根据对应承载力特征值时压板沉降值 计算的土层变形模量分别为15.69MPa、16.32MPa、17.37MPa,达到低压缩性土 的程度3. 2强夯施工试夯的承载力检测达到设计要求后，按试夯的参数和强夯施工布置图开 始对具备条件的区域进行大面积施工，根据需强夯的面积共进了 4台强夯机进行 施工至 6 月中旬完成了 3000(Kn•m)强夯区约 5000m2、4000(Kn•m) 强夯区约3000m2此吋建设方委托的第三方检测单位进场分别进行标准惯入试 验和压板静载检测，K中压板检测开始就出现异常，连续三个检测点检测不合格， II与设计值差距较大分析认为是否是锤击次数少，没达到设计最后两击平均夯 沉量≤50mm的要求造成的随即在不合格点附近再次进行40个点的强夯，每 个夯点夯10击，但仍达不到要求又在同一地块另选一块作加石夯，经过28 个夯点的试验，每个夯点夯击数在12-20击之间，平均夯15击以上，平均每点 加入石块20立方以上最后两击平均夯沉量最小85mm，最大220mm,平均 140mm,并ii有随着夯击次数的继续增加，夯沉量不变小反而有增大的趋势，强夯区四周隆起严重。

该方法造价高，施工速度慢，显然不行为了摸清已夯区 的地层承载力情况，施工单位聘请另一家检测单位与该检测单位一起在己完成施 工的区域选三个点，在每个点相邻独立检测，比较检测结果两家单位的检测结 果仍未达到设计要求的200KPa标准，但建设方委托的检测单位的数值较另一单 位的结果低较多，我们对比了两检测报告，发现取值较低的原因是该检测没奋根 据本工程地基基础设计等级合理取值，而是按地基变形取值，要求最严格调整 后两个检测报告结果在160-175KPa之间经设计复核，除武警营区和部分监管 区块仍按原标准，其它的按165KPa标准进行检测未施工的一律按4000 (Kn•m)进行强夯新填土最厚的东侧排洪沟由于用地红线问题，迟迟不 能冋填，雨季已到，冋填土含水量大，压实困难综合考虑安全和工期问题，设 计把该部位的5栋建筑及位于边坡部位的附属建筑强夯筏板基础改为预应力管 桩基础这段时期经常下雨)4强夯检测4. 1压板检测平板载荷试验可确定承压板下应力主要影响范围内处理土地基承载力 特征值和变形参数本工程强夯影响深度范围为7-8m，规范要求用不小于2m2 的刚性板，本次检测用2m2园形板采用慢速维持荷载法逐级加载，共分8级 加载和4级卸载，卸载量为加载量的2倍，设计值为200KPa、165KPa的最大加 载量分别为 800KN (400KPa)和 660KN (330KPa)。

确定单个试验点的的处理土地基承载力特征值应符合下列规定：①当Q-S曲线上奋比例界限吋，取该比例界限所对应的荷载值②当能 确定极限荷载和比例界限，II极限何载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限 何载的一半③当出现加载至最大试验荷载，承压板沉降速率达到相对稳定标准， iLQ-S曲线无法确定比例界限，承载力又没达到极限吋，取最大试验荷载的一半 所对应的荷载值④当地基承载力特征值需按地基变形取值吋，可按《建筑地基 基础检测规范》DBjl5-60-2008表8.4.3对应的地基变形取值，但所取的承载力。