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岩土研究院

强夯法处理高填土地基工程

347 2022-05-24 09:39:05

1.工程概况

该项工程是北京枢细 321线寨口车站站房,建筑面积为 470 m2,场地全貌及高填方见图8-20,房屋位置处于半挖半填的较大斜坡上,由开挖路堑弃碴填筑,填筑高度为6~8m,边缘处可达10m 以上。该房屋地基大都由块石、碎石和少量的粘质砂土混合自由滚填而成。施工时没有经过任何碾压,同时在填筑前,原斜坡地面也没有挖成台阶,填筑年限长短不一,最长的为三年以上,最短的为施行强夯前不久才填筑完毕,所以均匀性很差,孔隙较多,且在较大斜坡上还有滑动的可能性,特别是该站房有三分之一拥置在基岩上,而有三分之二落在高填方上,因而地基软硬不一,将会有很大的差异沉降,像这样的地基不经处理是无法建造房屋的。


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工程单位曾想对该项工程用桩基础施工,但填土中夹有大量的大块石。如打桩会给施工带来难以解决的困难,后来又想用大开挖将基础埋置到老土层上,然而由于深挖6~8.0m 难以实现。所以此项工程因基础问题蹉陀多年一直未能妥善解决。后经过多种方案比较,决定采用强夯法施工。经强夯法加固后以浅基础代替桩基或深基,不但能给国家节省大量的材料,降低工程造价并减少劳动强度,而且加快了建设速度,为提前完成此项工程创造了有利条件。


2.强夯实验

在建筑物场地上选择一小块典型地区进行试验,按要求布置了三个钻孔和一组夯击点。每点夯击击数是根据填方高度不等和控制最后两击下沉量在2~4 cm 间而进行夯击,试验是按40号到42号三点各夯15下,20号点夯12下,46号、47号点各夯10下进行的。夯前、夯后都进行地基原位测试。根据旁压试验和弹性波速试验要求,采用XJ-100型动力钻机钻孔,用旁压仪和检波器在钻孔内不同深度的地层,进行地基压缩系数和弹性波速的测定,并以此检查地基强夯加固效果,对地基做出评价,为合理的基础设计提供可靠的资料。这次强夯试验采用101重锤、落距12.0m,每一击夯击能为1200 kJ。


3.地基加固效果


(1)旁压试验

用旁压仪检查强夯法加固地基的效果,在国内外已广泛使用,它是一种快速简便有效的方法,因此,旁压试验几乎成为强夯法的重要手段。本次试验采用国产 WKP-1 型旁压仪。因地层为大块石、碎石夹粘砂土,旁压器探头乳胶弹性膜易被尖棱碎石扎破,为此专门制作了金属护铠膜套,将其套附在旁压器上,其外径尺寸为60 mm实践证明这种金属护铠膜套对大块石、碎石类地层是适用的。


试验前。在场地试验区内选定2号、3 号孔位用钻机进行钻孔,在要求试验深度内,钻孔直径最大不得超过旁压器探头8~10mm,为保证试验精度,用 XJ-100型动力钻机进行无水钻进,开孔直径为 127 mm,钻至试验深度时变径采用直径65 mm 的合金钻头进行钻探成孔,孔径 66~68 mm 可达到试验要求。在每个孔按深度变化选择2~3个标准试验层,由下往上依次进行测试。夯前的旁压试验结束后,即可按试验方案进行实验性强夯施工。然后,仍在原位钻孔进行夯后旁压试验,试验深度尽量前后一致,以保证试验对比的可靠性。上述两孔夯前夯后的原位测试,经整理绘制应力与应变曲线。根据曲线型态分析、修正代人下式进行计算。


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(2)弹性波试验

声波是介质的密度和弹性系数的函数。由声速所提供的弹性模量 E。是评价地基好坏的重要参数,它是随声速的增加按指数函数增加,当测出介质的纵波速度 V,及横波速度 V,后,若已知密实度p时,,即可算出介质的动弹模量 E,及泊松比μ。但工程上目前都采用静弹模量E。来进行基础设计。


实践表明动、静弹性模量虽存在着一定的关系,但目前研究得还不够,尚处于动、静弹性参数数据统计及对比阶段,这次寨口车站站房地基在1号孔内测得的波速结果如表12-6。据


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4.强夯法施工

(1)机具设备

施工所采用的起重设备为前东德制造成的30t 腰带式品机,起重臂长18.0 m,起重10t垂锤,吊臂升角为70°,净落距为12.0m,回转半径为7.68m,利用脱钩装置自由落下,每夯一下为2min,为防止起重臂在较大的仰角下突然释重,有可能发生后倾,在臂杆的顶部加了一根钢缆绳,锚系在前面的推土机上。


(2)施工工艺

强夯法施工工艺的特点,是将大型重锤吊至要求的高度,自由落下,对地基土进行强夯夯实,使地基压密固结,加固到各种预定深度和密度至达到预想的效果为止。每个夯击点以试验确定的夯击击数和最后两击下沉量之差在2~4 cm 之间为标准进行施工。以使其土体竖向压缩最大,侧向移动最小为原则。关于落距问题,一般说来,锤的落距越大其接地速度越大,相应对地基的加固效果越好。


因此,除增加重量以外,为了达到深层加固的目的,应以增大落距更为有利。特别是对高填土路基。夯点及夯间距的布置原则,一般按正方形网格布置,其间距一般为3~15 m。这次寨口车站站房地基强夯点布置,是按区间与基础承重部位成方形网格布置的,最小间距为3.6 m,最大间距为 5.1 m;又考虑到该站房地基是弃碴填筑并在较大斜坡上,所以在建筑地基以外6.0 m 范围内,又布置了两圈夯击点用以加强。在所有夯击点夯完后,实行整个场地普夯一遍,以达到整个场地比较均匀密实的目的。


该填筑地基采用强夯法加固,其主要目的是解决不均匀沉降和强度向题,并以解决不均匀沉降为主,所以,这次强夯根据填方高度不等,夯击击数也不等的原则进行夯击,其平均夯击能为846 kJ/m²,场地平均下沉量为21 cm。


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