強(qiáng)夯地基多種檢測方法的綜合運(yùn)用
關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯地基，檢測方法，綜合運(yùn)用
強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力固結(jié)法，是將一個(gè)重錘（一般為10-40t，國外曾有過錘重200t的報(bào)道）從高處（10-40m）自由下落，夯擊地基，從而使地基土的強(qiáng)度得到提高、壓縮性得到降低的方法。1957年，英格蘭的道路研究所就曾運(yùn)用普羅克特（Proctov）擊實(shí)原理進(jìn)行過深層土體的壓實(shí)處理，但直到1970年前后，強(qiáng)夯法才在法國工程師路易斯•梅納（Louis•Meiiard）的開發(fā)和倡導(dǎo)下，真正大規(guī)模地應(yīng)用于深層土體的加固處理中。隨著施工機(jī)械和施工工藝水平的提高，在建筑地基處理中廣泛應(yīng)用。綜合確定其承載力是總個(gè)工程的關(guān)鍵一步。
一、 工程概況
湖南邵陽某新材料有限公司擬在邵陽市江北民營開發(fā)區(qū)興建新廠房，其1、2號(hào)廠房擬采用強(qiáng)夯填土地基為基礎(chǔ)持力層。根據(jù)鉆探成果揭示，場地內(nèi)巖土自上而下劃分：素填土、耕植土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土等。素填土呈黃褐色，上部主要由粘性土和碎磚塊、風(fēng)化巖塊等組成，下部主要由風(fēng)化巖塊夾粘性土組成，稍濕～很濕，結(jié)構(gòu)較松散-稍密，需經(jīng)強(qiáng)夯處理，層厚在4.0～7.1m左右。
二、 地基處理方案
2.2強(qiáng)夯技術(shù)的特點(diǎn)
（1）適用各類土層：可以用于加固各類砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土，特別適宜加固一般處理方法難以加固的大塊碎石類土以及建筑、生活垃圾或工業(yè)廢料組成的雜填土，結(jié)合其它技術(shù)措施亦可用于加固軟土地基。
�。�2）應(yīng)用范圍廣泛：可應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、重型構(gòu)筑物、設(shè)備基礎(chǔ)、機(jī)場跑道、堤壩、公路和鐵路路基、貯倉、堆場、油罐、橋梁、港口碼頭、核電站、人工島等
�。�3）加固效果顯著：地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，可明顯提高地基承載力、壓縮模量、增加干密度、減少孔隙比，降低壓縮系數(shù)、增加場地均勻性，消除濕陷性、膨脹性，防止振動(dòng)液化。
�。�4）有效加固深度：單層8000KN.M高能量級(jí)強(qiáng)夯處理深度達(dá)12米，多層強(qiáng)夯處理，深度可達(dá)24~54米，一般能量強(qiáng)夯處理深度在6~8米。
（5）施工機(jī)具簡單：強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)。當(dāng)起吊能力有限時(shí)，可輔以龍門架等設(shè)施。
�。�6）節(jié)省材料：一般的強(qiáng)夯處理是將原狀土施以能量，無需添加建筑材料，大大縮短施工周期。
（7）節(jié)省造價(jià)：由于強(qiáng)夯工藝無需材料，節(jié)省了建筑材料的購置、運(yùn)輸、制作、打入費(fèi)用，除了消耗油料外，沒有其它消耗。
（8）施工快捷：只要工藝適合，特別是對(duì)粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短；但是，雨天影響比較嚴(yán)重。
本工程采用以下處理：夯錘底面直徑為2.00m，錘重約25t，點(diǎn)夯落距為16～18m，普夯落距為8m，夯點(diǎn)間距為4×4m，分兩次點(diǎn)夯，一次加強(qiáng)夯，有效影響深度7～8米，點(diǎn)夯之后普夯一遍。
三、 加固后的檢測
檢測工作的目的是通過現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)及原位動(dòng)力觸探試驗(yàn)來檢測強(qiáng)夯地基土是否滿足設(shè)計(jì)要求。
1、 現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)
試驗(yàn)時(shí)挖一個(gè)深0.30米左右的試坑，盡量將試坑底找平，并鋪上20mm左右的中粗砂。試驗(yàn)時(shí)放置一面積為0.50m2的圓形剛性承壓板于其上，承壓板中心與試驗(yàn)中心重合，將油壓千斤頂放置于承壓板中部。試驗(yàn)時(shí)在承壓板上的兩個(gè)對(duì)稱位置安放行程為0-50mm的百分表，固定和支承百分表的磁性表座吸附于長4m的基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁的兩端要安裝穩(wěn)定，確保不受外界影響而發(fā)生位移，然后通過調(diào)節(jié)磁性表座使百分表指針調(diào)至50mm位置，若試件因?yàn)槭軌憾两蛋俜直碇羔槍⒁苿?dòng)指示沉降值。
4、試驗(yàn)加、卸載與沉降、回彈觀測
根據(jù)千斤頂?shù)穆识ㄇ�用聯(lián)于千斤頂?shù)膲毫Ρ碛蛪褐祿Q算試驗(yàn)荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，YB1～YB5點(diǎn)最大荷載均加至320kPa，試驗(yàn)預(yù)計(jì)加載8級(jí)，分8次加載，分級(jí)荷載為40kPa。試驗(yàn)過程中，每級(jí)加載后，按間隔10、10、10、15、15min測讀一次沉降量，以后每隔半小時(shí)測讀一次沉降量，當(dāng)在連續(xù)兩小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)沉降量小于0.1mm時(shí)，則認(rèn)為達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。淺層平板載荷試驗(yàn)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。
從檢測結(jié)果看，YB2、YB6承載力特征值均超過180kPa，最小值只有161kPa，最大值只有185kPa，平均值有175kPa。最終沉降量最小值只有23.83mm，最大值只有44.89mm，平均值有32.64mm。變形模量Ｅo最小值只有9.2ＭPa，最大值12.6ＭPa，平均值有11.6ＭPa。從承載力特征值、最終沉降量、變形模量看，該強(qiáng)夯地基是不均勻的，但上述參數(shù)滿足作為該建筑物地基承載力和沉降的要求。另外本次荷載摘的受荷面積只有0.50m2，比較小，加荷后影響的深度不會(huì)超過2倍承壓的直徑，而且加荷時(shí)間比較短，因此不能提供通過荷載板試驗(yàn)提供建筑物長期沉降的資料；當(dāng)表層事淺層有一層“硬殼層”時(shí)，當(dāng)采用小尺寸的承壓板時(shí)，常常受壓范圍還在“硬殼層”內(nèi)，其下軟弱土層還未受到承壓板的影響，而對(duì)于實(shí)際建筑物的大尺寸基礎(chǔ)，下部軟弱土層對(duì)建筑物沉降起主要的影響。因?yàn)闀r(shí)間及試驗(yàn)的原因本次平板載荷試驗(yàn)只做了6個(gè)點(diǎn)。
2、 室內(nèi)土工試驗(yàn)
土工試驗(yàn)是對(duì)巖土試樣進(jìn)行測試，并獲得巖土的物理性指標(biāo)、力學(xué)性指標(biāo)、滲透性指標(biāo)以及動(dòng)力性指標(biāo)等的實(shí)驗(yàn)工作，從而為工程設(shè)計(jì)和施工提供參數(shù)，是正確評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件不可缺少的依據(jù)。所有的工程建設(shè)項(xiàng)目，包括高層建筑、高速公路、機(jī)場、鐵路、隧道等的建設(shè)，都與它們賴以存在的巖土體有著密切的關(guān)系，在很大程度上取決于巖土體能否提供足夠的承載力，取決于工程結(jié)構(gòu)不至于遭受超過允許的地基沉降和差異變形等，而地基承載力和地基變形計(jì)算中的參數(shù)又主要是由土工試驗(yàn)來確定的，因此，土工試驗(yàn)對(duì)于各類工程項(xiàng)目檢測是不可缺少的。土工的物理力學(xué)性質(zhì)表2。
土工室內(nèi)試驗(yàn)取樣28組，可以揭露地基壓縮層范圍內(nèi)土層的變化及均勻程度。素填土-1僅從壓縮模量看：實(shí)測值從6.9～14.4ＭＰa,平均值為9.6ＭＰa，變異系數(shù)是0.201，這塊場地土層是不均勻的。其承載力特征值為175kPa。
3、 原位動(dòng)力觸探試驗(yàn)
原位測試是指在保持巖土體天然結(jié)構(gòu)、天然含水率以及天然應(yīng)力狀態(tài)的條件下，測試巖土體在原有位置上的工程性質(zhì)的測試手段。原位測試不僅是巖土工程勘察的重要組成部分，而且還是巖土工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)的主要手段。采用原位測試方法對(duì)巖土體的工程性質(zhì)進(jìn)行測定，可不經(jīng)鉆孔取樣，直接在原位測定巖土體的工程性質(zhì)，從而可避免取土擾動(dòng)和取土卸荷回彈等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。它的試驗(yàn)結(jié)果可以直接反映原位土層的物理力學(xué)性狀。某些不易采取原狀土樣的土層（如深層的砂）只能采用原位測試的方法，原位測試還可在較大范圍內(nèi)測試巖土體，故其測試結(jié)果更具有代表性，并可在現(xiàn)場重復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證。場地內(nèi)共布置鉆孔14個(gè)，進(jìn)行了孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)16次，動(dòng)力觸探試驗(yàn)18段，素填土①-1、素填土①-2的錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)如下表3，其承載力特征值為165kPa。
場地內(nèi)共布置輕探試驗(yàn)點(diǎn)40個(gè)。輕探試驗(yàn)錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)如下表4，其承載力特征值為164kPa。
四、 結(jié)論
隨著具有中國特色的社會(huì)主義現(xiàn)代化的發(fā)展，規(guī)模宏大的工業(yè)與民用建筑、水利工程、環(huán)境工程、港口工程、高速鐵路、高速公路、機(jī)場跑道、大型油罐基礎(chǔ)工程等的興建，不可避免的在不良的地基場地上建造，而且對(duì)地基質(zhì)量的要求也將越來越高，單一某一種檢測方法已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果會(huì)由于試樣擾動(dòng)而受到影響，因此，在利用室內(nèi)試驗(yàn)得出的巖土參數(shù)時(shí)必須小心對(duì)待。原位測試可避免取土擾動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，但是，原位測試也有其難以克服的局限性，首先，原位測試的應(yīng)力條件復(fù)雜，一般很難直觀地確定巖土體的某個(gè)參數(shù)，因此在選擇計(jì)算模型和確定邊界條件時(shí)將不得不采取一些簡化假設(shè)，由此引起的誤差也可能使所得出的巖土體參數(shù)不能理想地表征實(shí)際土體的性狀，特別是當(dāng)原位測試中的土體變形和破壞模式與實(shí)際工程不一致時(shí)，；其次，原位測試一般只能測定現(xiàn)場荷載條件下的巖土體參數(shù)，而無法預(yù)測荷載變化過程中的發(fā)展趨勢。因此，對(duì)于巖土體參數(shù)的測定，僅僅依靠原位測試也是不行的。靜荷載加荷時(shí)間比較短，因此不能提供通過荷載板試驗(yàn)提供建筑物長期沉降的資料；當(dāng)采用小尺寸的承壓板時(shí)，其下軟弱土層還未受到承壓板的影響，而對(duì)于實(shí)際建筑物的大尺寸基礎(chǔ)，下部軟弱土層對(duì)建筑物沉降起主要的影響。靜荷載檢測耗時(shí)比較長及試驗(yàn)費(fèi)用比較高的原因試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)比較少。
強(qiáng)夯填土地基作為基礎(chǔ)持力層的承載力檢測運(yùn)用現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)、土工試驗(yàn)與原位動(dòng)力觸探試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)是互補(bǔ)的，它們是相輔相成的。在檢測時(shí)，同時(shí)用上述三種方法，可以克服各自缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)各自優(yōu)點(diǎn)。用比較少的檢測費(fèi)用和比較短時(shí)間，可以使檢測數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)上的要求。
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參考文獻(xiàn)：1、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)》、
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4、邵陽信多利新材料公司新廠房強(qiáng)夯檢測報(bào)告2010-029
