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摘要：强夯法在工程界应用越来越广泛，本文旨在通过粘土区的强夯加固试验分析，验证强夯法的可行性，得出施工参数为类似施工提供参考。
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关键词：粘土 强夯 试验 效果 分析
Abstract: The dynamic compaction method is more and more widely used in the engineering field, this paper aims to prove of the feasibility of dynamic consolidation method with clay zone of dynamic compaction test analysis, parameters obtained can provide reference for similar construction.
Key Words: clay compaction test result analysis
中图分类号： TU442文献标识码：A 文章编号：
近年来，强夯法以其设备简单，适用范围广，经济易行等优点，受到各国工程界的广泛重视和应用。因此，对强夯法的应用进行效果分析很有必要，为了确定它对粘土的适用性，验证其处理效果，我们在工程现场有代表性的场地上选取了一个区域，进行试夯试验。
1概况
现场选取面积均为40m×30m的区域作为试验区，设计文件表明本段路基地貌为冲积平原，地形平坦开阔，大部分辟为耕地，地层表层为粘土，黄褐色，硬塑，下伏泥岩、页岩、砂岩。根据现场测试结果，本场地地下水位深度大致为1.5m。
1.1地基土的物理性质
从试验场地深度1m处挖探坑取样进行室内试验，由液塑限试验和含水量试验测得，该土层的塑性指数IP=18.0，液性指数IL=0.21，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）关于岩土的分类得知，该土层属于粘土，为硬塑状态。
1.2试验目标
为了验证强夯对粘土地基加固的效果，确定合适的施工参数，根据相关规范及施工经验，确定以下试验目标。
1）确定合适的夯击能、夯锤尺寸和落距等施工参数；
2）确定夯点间距、夯击次数、夯击遍数、间隔时间等施工参数；
3）确定地基有效加固深度，处理后地基土的强度、承载力和变形指标；
4）确定强夯对粘土地基加固的适用性。
2试验方案及检测方法
2.1试验方案
本试验场地进行强夯试验时，选用强夯夯锤重量为18t，夯锤直径为2.4m，起重设备采用50t带自脱钩装置的履带式起重机，辅助夯架宽度为5.5m，高40m。强夯分3遍进行，前两遍为点夯，夯点之间错落布置，两遍形成正方形网格，最后一遍进行满夯。
由于试验主要受夯点间距的大小、每遍的夯击能量、夯击次数等的影响，为此拟定以下3种强夯方案。
强夯试验方案
方案 夯点间距
X（m） 第1遍夯击能量
（kNm） 第2遍夯击能量
（kNm） 第1遍每点夯击次数 第2遍每点夯击次数 备注
1 3 2000 3000 6～9 4～6
2 3.5 2000 3000 6～9 4～6
3 3.5 3000 3000 4～6 4～6
2.2检测方法
1）地面变形监测
在试验区域代表点之间选取地面变形观测点，监测加固过程中地面的变形，并由此分析合适的夯击次数。
2）击点沉降监测
选取代表点作为沉降观测点，记录观测点全过程沉降值，通过分析每击的沉降量，确定每遍的夯击次数。
3）地层深层沉降监测
在试验区域的代表点处设置1m、 2m、3m、 4m、5m等不同埋深的沉降观测管，监测加固前、加固过程、加固后一段时间不同深度处地层的沉降变化，并由此分析强夯加固效果。
4）地下水位监测
分别在距离试验区域内的代表点的不同的位置处布置水位观测点，以便对整个试验过程中的水位变化进行监测, 并用来计算超孔隙水压力的大小以及分析强夯荷载作用的影响范围。
5）孔隙水压力监测
围绕某典型夯击点，在不同的水平径向距离和不同的地层深度处布设孔隙水压力传感器。在每击结束后、遍与遍之间、消散过程均进行监测，利用测试结果，分析强夯施工影响范围和深度，确定孔隙水压力的消散时间，并进而确定不同夯击遍数之间的间歇时间。
6）标准贯入试验
强夯结束2周后，对地基进行标准贯入试验，以检验地基强度是否达到设计强度：标准击数修正后的N63.5标准≥10，Ps>1.2MPa。
3监测结果分析
1）根据采集数据，绘制夯击次数和夯沉量关系曲线，表明采用每点夯击能为2000 kNm，当夯击次数超过6次后，夯坑周围的隆起量明显增大，击点的沉降亦加大。
2）地层深层沉降监测测资料表明，强夯荷载作用下，土层深处1～6m的沉降是显著的，加固效果比较明显，但在浅层1m范围内的土层有较大的隆起量。
3）孔隙水压力监测资料表明，强夯荷载作用下，孔隙水压力的影响范围可以达到水平距离4.5m和深度6m范围内；在单点夯击能量为2000kNm时，当夯击次数超过6次后，随着夯击次数的增加，土层内部的孔压值不再增加，却反而有减小的趋势。
4）在第1遍强夯作用后，经过约96小时（约4天），除少数点外，孔压消散率达到90%以上，即消散速率比较快。在第2遍强夯作用后，又经过约140小时（约6天），孔压也消散至90%以上。满夯后的孔压消散比前两遍的孔压消散更慢些，大约需要240小时（约6天）。
5）根据现场试验情况来看，将强夯能量由2000kNm增加到3000kNm后，每点夯击4次即可以达到2000kNm条件下6击的强夯效果。
6）根据现场测试结果可以看出，当夯点间距为3.5 m时，可以改善由于夯点之间的相互影响而造成的隆起现象。同时，根据孔隙水压力的影响范围可以认为，单点夯击作用可以覆盖到这一间距范围。
7）标准贯入试验结果表明，测试点的实测击数N（击/30cm）均满足设计及规范文件要求。
4结束语
通过上述强夯粘性土加固的一系列试验，可以得到以下认识：
利用强夯法加固此类粘性土地基是可行的，处理后地基的强度和承载力能得到明显改善。当软弱层在6m以内时，可采用点夯夯击能2000 kNm，夯点间距3.5m，每个夯点的夯击次数不超过6击的方案。第一遍点夯与第二遍点夯间隔宜在4天以上，第二遍点夯与满夯间隔宜在6天以上，试验检测宜在满夯10天后进行。另外，从施工进度的角度考虑，可以适当增加夯击能达到减少夯击次数。
地基强夯法加固的效果直接影响路基的沉降值，对路基施工质量起到关键作用。因此，进行大面积强夯法施工前，对于类似地质可对以上施工参数验证后采用。
参考文献
【1】 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中国建筑工业出版社 2002
【2】 《强夯地基处理技术规程》（CECS279:2010）中国计划出版社 2010
【3】 《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）中国建筑工业出版社 2002
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 17:07:15