淤泥质土上覆杂填土地基的强夯试验研究
万建军，刘君，孙虎
（中交一航局第四工程有限公司，天津300456）
[摘要]在大连海洋大学新校区软基处理工程中，为了验证在淤泥质土上覆杂填土地基进行强夯处理的效果，采用强夯法进行了相关试验研究和分析.通过强夯试验，结合施工监测、夯后检测等手段收集夯沉量、地表隆起量、孔 踪水压力和地基承载力等试验数据，对比分析处理效果，反复调整夯点间距和夯击能等施工参数，确定合理施工工艺，通过强夯试验确定了各种施工参数对处理效果的影响.
[关键词]地基；强夯；淤泥质土；试验
[中图分类号]TU753 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498(2016)19-0057-04
Dynamic Compaction TestResearch ofSiltySoil Covered MiscellaneousFillFoundation
Wan Jianjun Liu Jun Sun Hu(No. 4 Engineering Go. Lad. of CCCC First Harbor Engineering Go. Lzd. Tianjin 300456 Chine)
Abstract; In some sofl soil foundation treatment engineering the authors make research on dynamicpaction method to verify its efect. According to the test data of settlement uplift pore waterpressure and bearing capacity of foundation treatment efect was analyzed construction parameters were adjusted and construction technique was determined.
Key words ;foundations; dynamic paction; silty soil ; tests
大连海洋大学新校区场地原为海水养殖池塘，地相对平整，淤泥厚度分布不均匀，层厚3.5-5.0m，上覆杂填土主要由黏性土、山皮土等组成，厚 度2.8-4.4m，场地地下水位较高，一般理深在1.5m左右，土层物理力学指标如表1所示.
0引言
地基处理中应用广泛，主要用于砂土、湿陷性黄土、下至上依次为岩石、含碎石粉质黏土、粉质黏土、淤回填土、低饱和度粉土等土质的处理；对于淤泥、较泥质粉质黏土、素填淤泥、杂填土.强夯施工区场黏土、沼泽土等高饱和度土质目前应用较少.大连海洋大学新校区为淤泥质土上覆杂填土的特殊地 质场地，其设计目的是通过强夯处理加速场地沉降，在淤泥上形成承载力≥120kPa的“硬壳层”.如何确定施工参数，加固效果能否达到设计、使用要求，没有相关工程参考，需要通过试夯解决这些问题.本文根据试夯过程的监测以及相关检测，收集 夯沉量、地表隆起、孔隙水压和承载力等试验数据，对比分析处理结果，反复调整夯点间距和夯击能等施工参数，确定合理施工工艺.通过强夯试验确定了各种施工参数对处理效果的影响.
1.2试夯参数
初步确定强夯试夯区施工参数如下. 设计单位根据业主要求和场地地质期察报告
1)地基处理技术要求地基承载力特征值≥120kPa，工后沉降量≤300mm.
2）点夯夯点正方形布置，间距为5.0mx5.0m，2遍点夯，第2遍夯点布置在第1遍夯点之 间，第1遍点夯后孔隙水压力消散80%可进行第2通点夯.夯点布置如图1所示.
1工程概况
1.1场地地质条件
3）点夯能量级为3000kJ，单点夯击次数≥里8
4）收锤标准每个夯点击数≥8击；最后2击
Table 1 Physical parameters of soil 表1各土层主要物理学指标
天然状态土的物理性指标 界限含水率土层 深度k/ m 含水率湿密度p/ a/% (gem²) 干密度p/ ( .8) 密度G/ 孔隙比跑和度 8/% W/% 液限 塑限 备注(gcm~) %杂填土 2.8 4.4 - - - 硬杂物含量30%-70% 松散状态、局部稍密，素填据泥 2.5 - 4.0 56. 5 93.4 1. 50 1. 64 0. 78 1.05 2.70 1. 576 2.257 96100 37. 5 45.0 21. 4 25.5 饱和，流塑-软塑状态激泥质粉质 黏土 2.2- 3.7 38. 9 49.5 1. 67 1. 80 1. 12 - 1. 30 2.71 1.091 1. 421 L6 6 33. 1 37.8 19. 8 21.9 饱和，软塑状态粉质黏土 5.2 ~ 23. 3 1. 95 ~ 1. 52 = 2.73 0.683 86~6 32. 4 ~ 19.0 ~ 稍密~湿、软塑~可塑状态11.2 28.2 2.0 1.62 0. 795 36. 1 21.6
及自动脱钩装置，点夯夯锤直径2.3m，锤重20.72t，锤直径2.9m，锤重11.42t.辅助施工机械包括D85 满夯采用32t履带式强夯机、自动脱钩装置，满夯夯推土机、ZI50装载机、自卸车.
2.3试夯施工情况
根据设计提供的初步试夯参数首先进行1号试夯区施工，此区域由于夯点距离近，施工时采用跳 夯施工的原则进行，即先施工奇数夯点，再施工偶数夯点.施工过程中当夯3-4击、夯沉量达到约1.7m时，夯坑内涌出大量地下水，需要填料后夯击.软，经研究对这些淤泥进行换填（34m×6.5mx 当夯击到西侧边线附近时隆起大量淤泥，表面松3.6m），淤泥隆起部位的6个夯点在换填完成后施工.
图1夯点布置（单位：m）
Fig. 1 Tamping points layout( unit ;m)
2.4效果分析
平均夯沉量≤10cm.
观测，由累计夯沉量/隆起量与夯击次数关系曲线 1）施工过程中选取3个夯点进行地表隆起量可以看出随着夯击数的增加累计夯沉量平稳增加，说明随着夯击能量的增加地基土均匀下沉，越压越密实，当夯击数达到18击时最后2击平均夯沉量为6.65cm<10cm，距离夯点中心6m范围内的地基隆 起量也不再增加，说明继续夯击对地基土的压实效果已不太明显. 5）满夯夯击能1000kJ，锤印搭接宽度≥1/3锤径，满夯1遍，每遍2击. 1.3监测及检测项目 1）试夯前在试夯区内布置1组水位管进行地下水位观测；布设2组孔隙水压力观测仪器，按2m间隔深度分孔理设孔压测头，进行孔隙水压力监测. 选择3个夯点观测夯坑周边隆起情况. 2）试夯过程中每个夯点进行单击夯沉量观测， 2）强夯时第1遍和第2遍夯坑深度有比较明显的区别，第1遍强夯时，土的力学性质差，强夯夯沉第2遍点夯夯点的土质得到一定程度的加固，所以 量大，第1遍点夯完成后，强夯影响到周边范围，使第2遍点夯夯沉量较第1遍小. 3）强夯施工结束后14d进行静载荷试验和动力触探试验.静载荷试验基板尺寸2.0m×2.0m，240kPa；动力触探孔深10m. 最大加载值为设计地基承载力标准值的2倍，即 2强夯试验 在实际施工过程中，2遍点夯的夯坑重合，分析第2遍点夯施工记录，累计券沉量小，达到最后2击平均夯沉量<10cm的夯击数少，特别是偶数排夯点 平均4击就能达到最后2击平均夯沉量<10cm的要求，说明此区域夯点布设过密. 2.1试夯区布置 根据本工程强夯区实际情况，选择有代表性的场地布置2个试夯区，每个试夯区30mx30m= 900m²，用于试夯参数的调整与确认. 2.2强夯机具 3）1号试夯区强夯加固效果检测采用重型动力 本次在存熬采用50履带式强夯机，带门架 表2试夯区（1号）重型动力触探成果综合评价 Table 2 Dynamic penetration test results( No. 1 area) 检测点 深度/m 0~1 1~2 2 ~3 3 ~4 4 ~5 5 ~6 6~7 7 ~8 8 ~9 9 ~ 101遍夯点 Na标准值（击/10om） 密实度 8. 18 稍密 19.77 中密 16. 59 中密 17. 43 中密 13. 26 中密 8. 45 稍密 8.35 稍密 10. 74 中密 14.06 中密 6.65 稍密2遍务点 Na标准值（击/10cm） 9.23 17.77 25.32 17.9 13. 05 8 51 6.62 9.24 13.21 7.13Na.标准值(击/10cm) 密实度 7. 89 稍密 13.82 中密 14.95 密实 中 8.22 11. 72 中密 10. 13 稍密 4.75 稍密 稍密 5.10 9.75 中密 7.58 稍密夯间土 密实度 稍密 中密 中密 稍密 中密 中密 松散 稍密 稍密 稍密 触探试验和静载荷试验，分别选取第1遍点夯夯点、第2遍点夯夯点、夯间土进行检测，如图2所示.夯基本能达到中密状态，如表2所示. 后地基承载力达到设计要求的120kPa，土体密实度 图3调整后的夯点布置（单位：m）Fig. 3 Tamping points layout afteradjustment( unit :m) 施工参数进行强夯施工. -4.000，-2.000 0m，如图4所示），再按照调整的 Fig. 2 Detection points layout 图2试夯区检测点布置 4）根据地质剖面图，强夯处理前，素填土层N标准值为2-5击，穿透淤泥、淤泥质粉质黏土层后，粉质黏土层Na标准值为4-7击，强夯处理后，各检测点动力触探结果显示无明显淤泥夹层， 证明试夯过程中夯坑填料穿透淤泥层，到达粉质黏土层，与设计不符. 综上所述，采用设计初定施工参数处理后，虽然地基承载力满足要求，但2遍点夯达到规范要求收锤标准的锤击数差别大，且夯坑填料穿透软弱土 层，对淤泥扰动大，处理效果不经济，与设计意图不符.考虑从夯点布置间距、锤底静接地压力、相同夯击能下锤重与落距方面调整. 图4试夯区监测管布置 Fig. 4 Monitoring pipe layout in test area 此区域在第1遍点夯施工过程中，当夯完北侧第1排夯点后，临近区域表面有淤泥挤出且向地表 渗水，当夯至水位管附近夯点时，大量地下水夹杂着淤泥从水位管中涌出，呈“喷泉”状，导致施工停止.经研究决定加深排水沟，加大排水力度，挖除挤出淤泥，并回填山皮石，待水位管中测量数据稳定后恢复施工. 2.5参数调整 1）将夯点调整为梅花形布置，如图3所示.2）调整施工机具参数：点夯夯锤直径调整为2.6m，锤重调整为16.7t. 2.6参数调整后施工情况 域地下水位较高，施工前先在此区域边线外西侧开 参数调整后对2号试夯区进行施工，考虑此区挖排水沟进行施工降水，在区域范围内布设1组水位管和2存水压力监测管（管底高程分别为 1）调整夯点间距后，第2遍点夯达到最后2击平均夯沉量<10cm的平均夯击数增加至设计要求的最小夯击数8击，且第1，2遍点夯夯击数与累计 较好. 夯沉量曲线平滑（见图5），说明夯点布置调整效果 图5试夯区（2号）累计夯沉量与夯击数关系曲线Fig. 5 The curve of paetion settlementand times( No. 2 area) 2）满夯结束后进行静载荷试验与动力触探试验，分别选取第1遍点夯夯点、第2通点夯夯点、夯间土进行检测，如图6所示.夯后地基承载力达到 设计要求的120kPa. 图6试夯区（2号）检测点布置 Fig . 6 Detection points layout in test area( No. 2 are) 3）从2号试夯区动力触探曲线可以看出，经处理后起夯面下0-2m范围土层达到密实、中密状 态，2-4m范围土层达到中密、稍密状态，“硬壳层”满足设计要求；4-8m范围土层为淤泥层，经强夯处理，土层压缩、排水固结，承载力稍有提高；8-10m范围土层为粉质黏土层，强度与处理前大致相同. 分析对比1遍夯点、2遍夯点和夯间土的动力触探结果，夯间土“硬壳层”密实度相对略低（见表3）. 3结语 表3试夯区（2号）重型动力触探成果综合评价 4）施工前期在施工范围内布设3根孔原水压层中，第1，2遍点夯间隔时间根据孔压消散80%确 力监测管，分别位于素填土、淤泥、淤泥质粉质黏土定，时间为23d，孔隙水压力消散曲线如图7所示. 图7试夯区（2号）孔隙水压力消散曲线 Fig. 7 Pore water pressure dissipation curve( No. 2 area) 接影响加固效果，间距过密会出现第1遍点夯10- 1)夯点间距通过试夯结果可知夯点间距直17击方能达到停锤标准，而第2遍点夯平均4击即达到停链标准，2遍点夯的单点夯击次数差距过大且造成施工成本增加；间距过大则表层土达不到处点间距，本工程最终确定夯点间距为4.5m×4.5m， 理效果.施工时需要根据地质情况选择合理的夯梅花形布置. 2）夯击能淤泥质土上覆杂填土地基处理夯击能并非越大越好，夯击能过大易破坏土体结构，使下部淤泥质土成为橡皮土，并且被挤出翻浆，上 部杂填土因夯击能过大而被冲切破坏，使得冲击波和能量不能很好地传递给夯间土体，夯间土体密实度达不到处理效果，并且夯坑过深，需要大量填料，填料填充到下部淤泥层形成半置换.本工程夯击能最终确定为3000kJ.为了加大夯间土“硬壳层” 密实度，将满夯每点夯击数由2击调整为4击. 3）机其参数针对本工程地基处理形成“硬壳层”的目的，在相同夯击能下采用轻锤高落距较重锤低落距效果好.因为夯锤质量小、惯性小，接触时适当增大夯锤直径，相应程度地减小夯锤着地时 土体后速度损失大，加大对表层土的处理效果，同的冲击压力，减小贯人度，有利于“硬壳层”形成. Table 3 Dynamic penetration test results ( No. 2 area)检测点 Na.标准值(击/10cm) 深度/m 27.03 01 24.91 12 20. 73 2 3 10. 95 3 4 4 -5 6.51 5 -6 2.86 6 7 1.35 7-8 1.74 8 9 7.21 9 10 8. 371遍券点 Na标准值（击/10cm） 密实度 密实 18.65 密实 8. 24 密实 7.72 中密 4.55 稍密 1.65 松散 1.62 松散 检散 1.95 中密 8. 61 7.13 中密2遍券点 密实度 27.21 密实 中密 稍密 稍密 松散 松散 松散 松散 稍密 稍密夯间土 Nas标准值（击/10em） 密实度 12.51 中密 14.25 中密 5. 96 稍密 5.22 稍密 2.24 松散 - - 1.31 检散 6. 32 稍密 7.99 稍密 万方数据 （下转第69页） 5监控量测 6结语 大方量约为212m，在配合比设计时应满足大体积土开裂风险.本项目底模采用吊模施工技术，解决混凝土温控要求.混凝土从基坑顶部往下布料，每了软土地基承载力不能满足传统模板承重要求的 隔6m设1个布料点，保证每段内衬至少有4个点问题，同时节约了软土地基处理成本和时间，带来布料.为保证施工工期，配置4套（20条）导管，满足2段内衬同时浇筑、2套备用.浇筑导管采用$219×7钢管制作，单节长度分1m和3m2种，以适应内衬分节高度，各导管之间采用法兰连接.混藏 土下料导管由放料平台上卡环钢板固定，为防止混凝土在下料过程中离析，竖向间隔6m设置防离析装置（长度可调），并在导管底部设置淄槽和串简. 存在开裂风险，尤其是在两端均受约束的后浇填格 在端部有已浇筑内衬段约束的情况下，接缝处段内衬，开裂风险较高.现场需要注意该部位的保温保湿养护，在该层内衬形成整圈受压后，方可撤除养护措施.内衬模板拆除后，喷涂养护剂，养护时间不得少于14d. 在内衬内理设相应的传感器，随时掌握围护结构的位移、变形和受力情况以及基坑内外土体的变化情况，发现问题及时、及时分析，以便及时采取相应措施，确保基坑开挖和结构安全，做到真正 意义上的信息化施工.在内衬墙内，沿基坑环向均匀设置4个监测断面，编号为CGJ01-CGJ04，各断面共计4组钢筋应力计，第1组布设在帽梁顶向下6m处，以下按照竖向6m间隔布置3组，每组在迎 土面和迎坑面各设置1个测点，共计32个元件.内衬混凝土应力计布置在地下连续墙、内衬钢筋应力计附近，监测断面及布置与其相同，地下连续墙应力计编号为QHNO1-QHN08，内衬应力计编号为CHNO1 - CHN04(见图6). 图6内衬铜航应力测点平面布置 Fig. 6 Lined steel stress measuring points layout 重力式锚锭内衬逆作法施工采用分层开挖基坑，分层、分节段浇筑内衬混凝土技术，有效地解决了基坑开挖的嘉护安全间题并减小了大体积混凝 万效猫 参考文献： （上接第60页） 参考文献： 了良好的经济效益.此外，本项目采用信息化施工，利用监控量测技术，对工程进行了动态观测和分析，有效地保障了工程质量. [1]中国治金建筑协会.大体积混凝土施工规范：GB50496-2009[2]周俊，刘德明，陈浩，某公路大桥北错硅大体积混凝土温度控 [S].北京;中国计划出版社 2009.制技术[J].施工技术 2005 34(8) :44-46.[3]何畅，黄顺祥，张溢.浅谈悬索桥重力式错碗的基坑开挖[J]. 公路 2007(1) :211-213.[4]沈斌，润扬长江公路大桥北锚基坑施工风险及对策[J][5]田欣，志安，方德.广州珠江黄埔大桥悬索桥北情碗基坑开 施工技术 2007 36(7);19-23 挖及内衬座工技术[J]-桥梁建设，2008（6）：49-52.[6]邓友生，万昌中，时一波，等.特大重力式描砭的应用研究综 述[J].公路工程 2012(6);93-96[7]王明锋，罗志样，沪蓉西高速四渡河特大桥重力式销硅混凝[8]涂凹，李蚌蝉，李海瑞，等清水河大桥错碳总体施工技术 土温度控制指继[J] - 交通科技 2015(5) :20-23.[J]- 公路 2015(10) :99-104 当然若夯锤质量过小、锤底直径过大，将不足以破坏土体结构，有效加固深度不足，同时落距增加导致起重机其起重肾和门架加长，增大施工危险性.本工程最终选定点夯夯锤锤重16.7t，直径2.6m，起 重机门架高度为23m，锤底静接地压力为30.8MPa. 4）间歇时间2遍点夯之间的间歇时间取决于土体中超孔隙水压力的消散时间，淤泥质粉质黏土渗透性差，孔原水压力消散慢，一般需要3-4周，本工程最终确定间歇时间为28d. 5）地下水位影响通过试夯发现地下水位直接影响加固效果，施工前必须把地下水降至起夯面以下2m，方能保证施工. [1]中国建筑科学研究院建筑地基处理技术规范：JGJ79-2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.[2]建筑施工手册[M].5服，北京：中国建筑工业出版社，2012. [3]山西省机械施工公司，山西建筑工程（集团）总公司.强夯地基处理技术技术规程：CECS279:2010[S].北京；中国计划出[4]韩云山，段伟，安明，等.强夯振动效应研究[J].施工技术， 版社 2010.2015 44(5) :111-116.[5]张小龙，李颖，强夯加固填土地基静载荷试验的尺寸效应研 究[J].施工技术 2016 45(1);52-55.[6]回续屏，安明，高水位地基强券机理及关键施工技术[J].施工技术 2015 44(1) :81-83.
