松散回填土场地柔性墩强夯置换法地基处理.pdf

[摘要]我国南方沿海地区大面积高填方多采用砂砾质残积黏性土作为回填材料，辅助强夯进行地基处理。天然残积黏性土本身具有孔隙比大、压缩性低、遇水软化和易崩解的特点，而经搬运后用作大面积回填时，其孔隙比更大，压缩性增大，虽经分层碾压，但土层颗粒仍为松散状态。由于南方地区多为晴热干旱和多雨的气候条件，土的饱和度变化较大，造成强夯法地基施工时，极易形成或塌孔或吸锤等施工问题的不断转换，严重影响地基加固效果。为此，在普通强夯法施工工艺加固地基的基础上，提出了在强夯夯坑内回填同类残积土，经二次复夯形成柔性置换夯墩的地基处理方法，并采用多遍点夯之间回填、休止、复夯逐步递进的特定施工工艺流程，解决了此类场地强夯施工困难、处理效果差的问题。工程实践表明，采用该方法进行地基处理，施工方便，消除了塌孔、吸锤等现象：处理后的地基场地均匀，承载力大幅提高，变形小，能有效满足工程设计要求。[关键词]地基；回填；强夯；柔性墩；处理

内容摘抄：

1强夯柔性墩置换方法
松散砾质残积土回填地基具有土体松散、土性构成复杂的特点，巨大的强夯冲击能无法产生有效的水平分量振密土体，往往造成施工中落锤坑深过大。特别是土中细颗粒黏性土（主要为化学风化后形成的高岭石)遇水软化，堵塞了粗颗粒间的空隙，土体渗透性减弱，并伴随强度的降低而迅速降低。这一特性使得普通强夯法无法起到有效加固地基的作用，势必采用回填料挤人松散的土体，起到充填挤密和置换的双重作用，并兼有局部排水作用。刚性墩强夯置换法通常适用于处理高饱和度的粉土与软塑状的淤泥、淤泥质土、黏性土等地基2]，其作用机理是将块石等粗骨料的置换材料夯入土体中，形成碎石墩体，并使墩体落在较硬下卧土层上，起到对土体的置换作用，同时振动所产生的瞬时冲击波对土体也起到密实的作用，墩体与墩间土形成复合地基)。显然，刚性墩强夯置换突出的是以竖向置换为主、水平向充填密实为辅。而对于松散的砾质残积土回填土，由于土体颗粒松散，产生的能量在夯底附近即被吸收且迅速衰减而无法向整个土体内传递，土体不能得到有效充填密实加固，则难以形成地基复合作用。除非需要更大的能级和无限量的填料，这在工程上既不经济也不合理。针对刚性填料形成墩体的竖向夯击能集中、粗骨料挤人土体距离有限、填充性差的不足，可以采用同场地回填土材料作为坑内回填料来改变，即改刚性为柔性，形成水平向密实为主、竖向置换为辅的强夯柔性墩置换法。
强夯柔性墩置换法的主要机理在于夯坑内采用场地同材料回填土进行回填，两者刚度相近，土性一致，能够使夯击能量有效地向土中各个方向传递，并在不太高的夯击能作用下，填料土体易于挤人原先松散的土体，使整个土体有限充填密实，同时在夯击作用下，可以形成比墩间土土体刚度相对较大的密实竖向土墩体，柔性墩，既能起到对土体的置换作用，又能起到对相邻点夯击时墩间土体的部分约束作用。特别是由同材料回填形成的柔性墩能与原有墩间土之间保持良好的均匀性，从而达到地基的均匀加固效果。
单孔柔性墩通过反复回填-夯击过程，很容易达到一定的置换和约束的作用，但由于存在先后施工的关系，无法保证相邻夯点柔性墩的有效形成，或同一遍数上的各夯墩之间存在刚度上的差异，同时墩间土的密实也因先后施工关系而容易造成加固土体之间的不均匀，因此，采用二次复夯可以克服这一缺陷。其施工工艺流程：①第1遍主夯点施工；②主夯点夯击成孔，回填同材料场地土至孔顶，夯击至初步密实状态，再回填至孔顶，休止；③第2遍主夯点施工；④同步骤②；⑤对第1遍进行原点加固夯，夯至收锤标准；⑥第3遍夯点施工；⑦同步骤②；⑧对第2遍进行原点加固夯，夯至收锤标准；⑨依次类推，重复步骤③~⑦，至单点夯全部结束；①场地满夯。

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2强夯柔性墩置换试验
2.1工程地质条件
工程位于海南西北某开发区滨海海陆域交界地带，陆域部分为丘陵地貌，海域部分通过邻近地区残（坡）积土的挖方回填形成大面积陆域，平均回填厚度8~10m,需要地基处理以建造大型罐区。场地（回填区域）地层构成从上往下主要为：①回填土(Q4);③2凝灰岩(Q3);④可塑~硬塑粉质黏土(Q,)和⑥密实中砂(Q3+)。基础主要压缩层为①回填土，松散，以黏性土和中粗砂为主，初始孔隙比eo≈0.7，塑性指数I,≈11.8。
2.2强夯参数
根据建罐要求，处理后的设计地基承载力>250kPa,加固深度范围内土的等效加权压缩模量>7MPa。强夯施工参数如表1所示。

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3工程实例
根据试验成果，在某罐区实际工程中进行了应用。设计要求、地质条件、施工参数和工艺等与试验区基本一致。下面以罐区中1个3万m3燃料油罐(150-TK-101,罐体直径42m)为例，说明采用该方法后的地基处理效果。
回填土来自于附近开山挖方残积土，回填深度(也即本工程实际需要处理的深度)10~12m,处理范围扩出罐基环梁5m,直径为52m,采用10000kN·m能级主夯2遍，6000kN·m能级副夯1遍，4000kN·m能级副夯1遍，2000kNm能级满夯2遍，1遍主夯点间距10m,其余遍数点夯分别为前述遍数夯点之间插夯，收锤标准为25,15,10cm。
施工完成经过2周休止，按每300m2一个检测点布置原则，对处理效果进行了现场检测。夯前夯后标准贯入和动力触探试验结果对比如表2所示。

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4结语
本文针对以残（坡）积土作为回填材料的大面积高填方采用强夯法进行地基处理时遇到的塌孔、吸锤等常见问题，提出了一种强夯柔性墩置换方法以及相应的施工工艺，通过试验验证了该方法的有效性，并在工程实际中进行应用，满足了设计要求。通过这一实践，得到以下几点结论。
1)与刚性碎石填料形成夯墩的普通强夯置换方法相比，强夯柔性墩置换方法是一种以水平向振动密实为主、竖向置换为辅的地基处理方法；可以有效提高松散残积土回填场地的土的承载力和减小地基变形，同时使残积土回填场地的土性不均匀问题得到明显改善。
2)强夯柔性墩置换方法通过特定的施工工艺，可以解决松散残积土回填场地强夯施工中出现的塌孔、吸锤等问题，提高了强夯加固地基的有效性；适用于干湿交替和地下水位变化的松散残积土回填场地的地基处理。
3)强夯法是目前大面积回填土场地地基处理的主要方法之一，虽然不乏成功实例，但包括本文提出的柔性墩置换方法在内的各种强夯方法，在理论上仍有待于进行深人研究。

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投稿会员：巧克力布丁