大能量强夯在地基处理工程中的应用_0.doc

大能量强夯在地基处理工程中的应用 - 结构理论 近年来随着施工机械和施工工艺的跨越式发展，强夯施工能量从 3000kN.m 提升到 6000kN.m、8000kN.m，目前已经突破 15000kN.m 能级，强夯法处理地基深度也日益加大，有效加固深度超过 15 米的 已不罕见，大能量强夯工艺处理工程地基范围越来越广，能级也越 来越高国民经济的迅速发展，带动了大批基础设施的建设，同时 为了节约有限的土地资源，国内外不同程度地出现了开发荒山、滩 头以保护耕地， “块石回填山沟” 、 “ 炸山填海”、 “ 吹砂填海”等造地建设 又推动了大能量强夯施工技术的发展1 工程概况及地质情况1.1 工程概况该工程位于广东省珠海市，地基处理面积约 18 万平方米，拟建油 罐基础，夯前地基土为冲填砂土及块碎石回填层大面积强夯施工 前，通过试验确定了针对不同施工区域采取不同能级的施工参数1.2 地质情况(1)碎石层：黄褐及灰白色，主要由花岗岩碎石堆积而成，结构松 散，呈稍湿的松散状态厚度 0.5～12.8 米，平均 3.23 米，属于不 均匀的中等压缩性地基土2)冲填土：灰色 、褐灰色，主要由粉细砂冲填而成，有较多的 粘性土及贝壳碎片，结构松散，呈饱和的松散状态，厚度 0.5～7.5 米，平均厚度 3.27 米。

3)块石层：主要由花岗岩块石及碎石堆积而成，黄褐及灰白色，厚度 0.5～6.5 米，平均均厚 1.88 米4)第四系海陆交互相沉积层，包括：②淤泥：深灰、灰色，含贝壳碎片，局部混少量粉细砂，偶见腐 植物，呈饱和的流塑状态，厚度 0.6～12.0 米，平均 3.25 米⑥中风化层，黄褐及灰白色，中粗粒结构、块状构造，该层埋藏 深浅不一，揭露厚度 0.30～6.10 米，平均揭露厚度 2.08 米2 地基处理技术要求：(1)地基处理后的地基承载力特征值 fak≥300KPa ，压缩模量 Es≥12MPa；(2) 投产后 1 年沉降量≤20cm，其中：20000m3 罐的差异沉降 ≤17cm，其它罐的差异沉降≤12cm；(3)有效加固深度：从设计标高算起，中风化花岗岩埋深在 12m 以 内，有效加固应至中风化花岗岩岩面，超过 12m 的有效加固深度应 不小于 15m ；(4)消除砂土层的液化性3 地基处理方案与试夯参数确定3.1 施工目标与难点(1)深层淤泥层的处理；(2)满足加固深度不小于 15 米的要求；(3)满足处理后承载力特征值 fak≥300KPa ，压缩模量 Es≥12Mpa 的 要求。

3.2 总体规划： 根据不同工程地质情况进行分区处理，以先进设备和施工方法， 结合丰富的施工实践经验保证加固效果，精心施工，科学管理，争 创精品3.3 初步施工参数设想根据工程地质勘察资料，以及拟建上部结构对于地基的力学技术 要求，针对不同的基岩面埋深及淤泥、冲填土厚度等，将本项目地 基处理的施工范围划分为三个处理区域：(1)基岩埋深小于等于 8 米的区域，采取低能量强夯加固，拟采用 单击能量为 3000kN.m；(2)基岩埋深大于 8 米、但不超过 12 米的区域，拟采用单击能量 为 6000kN.m～8000kN.m 的中等能量级进行强夯处理施工；(3)对于基岩埋深大于 12 米的区域，采取高能量级进行施工，拟 采用单击能量为 10000～14000 kN.m4)为便于施工和提高作业效率，强夯点布置采取正方形布点，夯 点间距根据夯击能量大小进行适当的调整，以取得最佳的处理效果, 夯后辅以振动碾压4 强夯设计参数与强夯试验综合考虑工程地质情况以及前述试夯参数设想，本强夯处理地基 项目拟设置单击夯击能量分别为 3000kN.m、6000kN.m、8000kN.m 和 10000～14000kN.m 四个强夯试验区，各试验区拟定的设计施工 参数以及欲处理深度范围如下。

4.1 3000kN.m 强夯区 本能级强夯拟有效处理深度 4～6m，强夯加固分三遍进行第一、 第二遍为 3000kN.m 点夯，夯点间距 5.0m，呈正方形布置夯点的 夯击次数暂定 8～10 击，夯点的收锤标准以最后两击的平均夯沉量 小于 5cm 控制最后一遍为 1500kN.m 能级的满夯，每夯点夯击 2～3 击，要求夯锤的底面积彼此塔接 1/34.2 6000kN.m 强夯区本能级强夯拟有效处理深度 6m～8m ，强夯加固分四遍进行第 一、第二遍为 6000kN.m 强夯施工，夯点的间距为 8.0m，正方形布 置夯点每夯点的夯击数暂定 10～12 击，夯点的收锤标准以最后两 击的平均夯沉量小于 10cm 控制第三遍为 3000kN.m 强夯施工，夯 点位置为第一遍、第二遍相临夯点的中间位置，夯击数 8 击，夯点 的收锤标准以最后两击的平均夯沉量小于 5cm 控制最后一遍为 2000kN.m 能级的满夯，每点夯两击，要求夯锤底面积彼此搭按 1/34.3 8000kN.m 强夯区本能级强夯拟有效处理深度 8m～12m ，强夯加固分四遍进行第 一遍和第二遍的夯击能均为 8000kN.m，夯点间距为 9.0m，正方形 布置夯点，夯击数暂定为 12～15 击，实际夯击数以最后两击平均夯 沉量不大于 15cm 控制。

第三遍的夯击能为 4000kN.m，夯击数暂定 为 10 击，实际夯击次数以最后两击的平均夯沉量不大于 5cm 控制， 第三遍夯点在第一、二遍四个相邻主夯点的中间插点第四遍采取 满夯施工，夯锤底面积彼此搭接 1/3，籍此夯实坑底以上的回填土 4.4 10000～14000kN.m 强夯区综合考虑各种因素，最终以 10000kN.m 单击夯能进行试验本能 级强夯拟有效处理地基土深度 12m～16m ，强夯加固分四遍进行 第一遍和第二遍的单击能均为 10000kN.m，夯点间距为 9.0m，正方 形布点，夯击数暂定为 15～20 击，实际夯击数以最后两击平均夯沉 量不大于 20cm 控制第三遍夯击能为 6000kN.m，夯击数暂定为 12 击，实际夯击次数以最后两击的平均夯沉量不大于 10cm 控制第 四遍满夯施工，能级为 2000kN.m，每点夯两击试验区主夯最佳夯击的次数通过单点夯击能试验确定，强夯施工 之后按规定进行振动碾压处理5 强夯主要施工设备强夯试验施工配备的主要机械设备为强夯机以及强夯锤、推平、 振动碾压等为常规设备单击夯击能在 3000kN.m 及以下的,采用 W200A 型履带式起重机 作为强夯机，扒杆接长 23 米，夯锤重量 160kN，直径 2.2 米，锤底 静压力 42.11kPa；单击夯击能在 4000～6000kN.m 的,采用 W200A 型履带式起重机 作为强夯机，扒杆接长 23～26 米，附带高度 26 米的龙门架，夯锤 重量 320kN，直径 2.4 米，锤底静压力 70.77kPa ；单击夯击能在 8000～10000kN.m 的,采用 W200A 型履带式起重机 作为强夯机，扒杆接长 26～28 米，附带高度 28～30 米的龙门架， 夯锤重量 400kN，直径 2.4 米，锤底静压力 88.46kPa。

6 试验区强夯施工在本工程的四个强夯区分别选择地质情况较差、处理深度最大且 有代表性的区域进行试验， 3000kN.m 能级强夯试验区，强夯试验 区面积 20m×20m；6000kN.m 能级强夯试验区，强夯试验区面积 32m×32m；8000kN.m 能级强夯试验区，强夯试验区面积 32m×32m；10000KN.m 能级强夯试验区，强夯试验区面积 32m×32m由于场地上部回填土的非均质性以及下部地基土的变异性，各工 程试验区通过进行单点夯击能试验来确定和验证前期策划，对设计 参数进行校验强夯夯击能试验时，夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯 坑过深而发生提锤困难；各区夯击点的夯击数，应使试验区土体竖 向压缩量最大，而发生侧向位移最小为原则由于本工程 10000kN.m 以上能级夯坑深度较大，推平回填后对夯 坑中回填土须进行原点加固，即在填料推平后在原 10000kN.m 夯点 位再进行 6000kN.m 能级加固夯，击数 5-8 击，最后两击的平均夯沉 量小于 10cm 控制（不同于策划 10000～14000kN.m 能级试验区中的 第三遍夯击） 正式施工中应予以充分注意7 试验检测(10000kN.m 强夯区)为了验证当初强夯试验施工参数策划，检验检测地基试验加固效 果，强夯试验过程中以及夯后进行了地面变形和土体孔隙水压力监 测、夯后超重型动力触探、瑞雷波、静载试验等，通过检测确定地基承载力、压缩模量是否满足设计要求。

最大加载量按设计要求地 基承载力特征值的 2.4 倍加载7.1 孔隙水压力监测1046#超孔隙水压力历时曲线从监测数据来看,整个施工过程中,超孔隙水压力变化很小7.2 夯后动探击数综合密实度分层表从表中数据看出，地面以下 20 m 范围内，0～14.0m 地基承载力 特征值≥300kPa7.3 瑞雷波测试从夯前夯后频散曲线图可知，本区域地层 15m 以内地基加固效果 显著7.4 静载荷试验(1)试验点 J-1#的静载试验基本情况表：序号试验点号位置载荷板面积最大加载量最终沉降量 1J-1#夯间2.0㎡1440kN16.02mm(2)试验点 J-1#静载试验 Q-S 曲线(3)试验点 J-1#静载试验 S-lgt 曲线(4)试验点 J-1#静载试验 s-lgQ 曲线7.2 试验结果分析：(1)试验点 J-1#，Q-s 曲线没有出现陡降，s-lgt 曲线也未出现明显 弯折，试验点在最大荷载作用下均未达到破坏2)试验点 J-1#，s/b=0.01 对应承载力为 622.5kpa ，按规范建议的 变形标准判断，该点的承载力特征值不小于 360kpa，满足设计要求3)按规范公式：E0=I0（1-μ2）pd/s 计算，试验点 J-1#的变形模量 为 106.4MPa，满足设计要求。

4)按照一般施工经验以及强夯地基处理过程的土力学模型分析，夯点的加固处理效果将优于夯点间位置，据此我们有理由认为本次 强夯试验取得了预期的加固效果5)工程大面积施工时合理安排施工时间，孔隙水压力对工程施工 的影响较小，理论上可以连续施工但对由于雨后和地下水位较高 而使得夯坑中积水时，应基本清理夯坑积水才能进行施工，条件允 许时应待夯坑中土体含水量基本接近最佳含水量时再开始夯6)为达到加固地基深层的目的，应在条件许可的情况下尽可能选 择锤底静压力较大的夯锤8 大面积强夯加固地基处理施工本工程在大面积施工中严格执行试验确定的施工参数，工程业主 单位委托监理单位进行全过程的施工监理质量、安全监督施工中对于夯能过渡区应予以高度重视，应对照地质情况和设计 图纸进行核实，发现问题及时向有关方面进行反馈联系为了保证 地基加固效果，过渡区强夯能量应偏于采取大能量参数组织施工针对项目所处地理位置、工程地质情况、地下水对施工产生的不 良后果，施工中专门安排有专业水平的施工队伍进行排水施工大面积强夯施工时，为保证施工安全，采取了在满足设计施工参 数的情况下，尽量地降低强夯机扒杆接长及龙门架高度9 结 语本工程采用的强夯参数基本是合理的，施工工艺也是可行的，强 夯设计方案为处理类似地质概况提供了参考和依据。

工程采用大能量强夯工艺，与其他地基处理施工工艺相比节约了工程造价、缩短了工程建设工期由于大能级强夯施工技术发展迅速，我们国家的工程机械制造技 术与发达国家相比还有距离，再加上成本因素，目前大能量强夯施 工大多采用小吨位起重机配套龙门架（小吨位相对于大能量） ，施工 中必须对机械安全、作业人员的安全给予高度重视，加大安全投入 另外施工效率还比较低，有待于改进和提高当然也有报道称设备制造业市场出现了专门针对大能级强夯的新 型施工设备，这些设备比较昂贵，对施工场地和操作技术的要求都 比较高，其普及应用还受到种种条件限制我们相信随着国家科技。