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分层回填压实在强夯加固 深填土地基中的应用 Ξ 蔡 萍 1 李付民 2 【摘要】 结合工程实例,介绍应用强夯法处理深填土地基时,先予以分层回填压实,可获得事半功倍的效果. 主题词 施工技术;地基处理;强夯法;分层回填压实 分类号 TU 753 湖南省电瓷电器厂大套管车间工程地基为8 m厚的深填土,设计要求用强夯法加固.通 常的做法是利用重锤高落距反复多次地直接夯击填地以达到加固要求.而笔者从事的此项土 基加固工程,先采用分层回填压实对填土预处理,然后再进行强夯.结果表明,这样能大大地提 高强夯效果,降低强夯耗费.本文就此予以介绍,供读者参考. 1 工程概况 湖南省电瓷电器厂大套管车间工程位于湖南醴陵渌江江畔.原地面是一片标高为5215 m 左右的平整稻田,已干旱.经探坑目测,淤泥很少,地下水为潜水类型,距地表213～219 m.设 计填筑标高6015 m ,填筑厚度8 m ,填料为烂背岭网纹状及蠕虫状粘土.设计要求工程场地分 层回填压实, 55 m、56 m、57 m、58 m及59 m各标高层的设备基础部分和厂房结构部分的地 基,分别予以强夯加固.强夯总面积22 000 m 2, 加固后填土地基质量要求地基承载力标准值 fk≥180 kPa,压缩模量Es≥15M Pa,干密度 ΘΑ≥11 6 t m 3. 该地基加固工程由中国建筑第五工 程局机械施工公司承担. 2 分层回填压实的应用论证 a1 本工程场地为大面积深填土,强夯加固区位于场地中的某些局部区域,所处标高不同, 范围不一.若在其中预留出强夯区,必将很大程度地影响场地机械碾压施工,而且要采取相应 的技术措施解决由此而增加的施工困难.因此,各块强夯区夯前一并分层回填压实,以利工程 施工. b1 本工程回填料为素粘土,夯前分层回填压实,土质显然有极大的改善见表1,其坚硬 程度大大高于松填土.那么,强夯时可获得较大的接地速度,有效地传递夯击能量,减少因直接 夯击松填土使得夯坑深度过大造成的夯击能量损失.而且,在强大的夯击能量作用下,夯点周 围更容易产生大量裂隙,形成良好的排水通道,让孔隙水顺利逸出,使土的强度提高,从而提高 强夯效果. c. 填土夯前分层回填压实,土质改善,有利于强夯参数的经济选择,降低强夯耗费.而且, 可以避免直接夯击松填土造成的强烈起伏现象,提高强夯施工效率. 第21卷 第2期 1999年6月 湘潭大学自然科学学报 N atural Science Journal of Xiangtan U niversity Vol . 21 No. 2 Jun. 1999 Ξ作者单位 1 湘潭大学建筑工程系,湘潭, 411105; 2湖南省建筑学校 收稿日期 19981012 3 强夯施工 311 强夯参数的选择 强夯效果不仅与土质有关,还取决于锤重与落距、 夯击遍数与间歇时间、 夯点布置与夯击 击数等强夯参数.根据现场的地质条件和工程的使用要求选择,通过强夯试验确定. 31111 锤重与落距 夯锤的选择,除了重量,其结构与形状也是提高强夯作用的重要影响 因素. 夯锤夯击时,由于夯击坑的土质与含水量、 深度、 形状及真空度等原因,夯击坑的真空区对 夯锤底面产生的强大吸力和夯锤侧面的摩擦力,会造成很大的起拔负荷,使得起重机械在起拔 夯锤时,其稳定性和强度受到影响而难以正常工作. 实践表明,圆柱形状的夯锤对减轻起拔负荷具有一定的效果.为此,夯锤设计成直径为 1187 m、 高114 m ,侧面与底面分别用12 mm和20 mm厚钢板焊制成的圆柱体,内灌C30砼, 实重1015 t. 另外,夯锤宜设数个直径相同的进排气孔并装置进排气阀,以利夯击坑内强大的空气流夹 泥砂排出,减少夯击坑对夯锤的吸力. 就本工程而言,填土夯前经分层回填压实,性质改善,含水量适宜,且夯锤底面积不大,没 有设置进排气孔. 落距按照强夯区标高55m与56m、57m与58m、59m相应设为6m、8m、10m ,每锤的夯 击能量相应为630 kNm、840 kNm、1050 kN m. 根据加固土层的厚度和施工单位现有的15 t履带吊车起重性能,由强夯的梅纳经验公式 判定锤重与落距是否满足要求. DΑW H10 式中 D有效加固深度m ; W锤重力kN ; H落距m ; Α 修正系数,一 般为015～110 本工程所处地下水位较低,且粘土经分层回填压实,修正系数 Α参照经验取017.通过计 算,相应的有效加固深度是515 m、614 m、711 m ,满足强夯区各标高层加固深度的要求. 31112 夯击遍数与间歇时间 夯击遍数的多少对强夯加固效果与施工经济效益都有影响. 土质越软弱,渗透性越差,夯击遍数要求也就随之增加.本工程地基的填料虽为粘土,但夯前经 分层回填压实,渗透性较好,考虑夯击两遍再加一遍满夯. 相邻夯击两遍之间的间歇时间,主要取决于土中孔隙水压力的消散时间.本工程所处地下 水位不高,分层回填压实又改善了土质,孔隙水压力消散很快,并且考虑施工流水顺序先后,采 取连续夯击. 31113 夯点布置与夯击击数 夯点一般可按正方形网或梅花网格排列布置,其间距视夯击 坑的形状、 孔隙水压力变化情况而定,同时考虑各夯点之间夯击效应的叠加影响.通常情况下 认为选择锤底边长的2倍左右为宜.本工程夯点间距3 m ,按正方形布置. 夯击击数以每遍夯击的最后两击沉降量不大于5 cm确定. 312 强夯试验 前面仅从理论上考虑了有关强夯参数的选择,本工程中标高55m、56m、57m、58m及59 701第2期 蔡萍等 分层回填压实在强夯加固深填土地基中的应用 m各层强夯区都要通过强夯试验确定其合理的施工参数,以指导大面积强夯施工.现以56 m 图1 夯点布置 标高层为例概括说明. 56 m标高层有3块强夯 区,均为设备基础持力层,其面积分别为139 m 2, 249 m 2, 138 m2 74 m2. 选择其中139 m 2 区进行强夯试验.按照约3 m3 m的方格网布置 夯点图1,连续夯击三遍.首先按1～12号夯点依 次完成第一遍夯击,接着在原12个夯击点之间布置 了13～18号6个点,依次进行第二遍夯击,随后第 三遍满夯,锤印彼此搭接,表面平整.锤重1015 t,落 距6 m ,有效加固深度515 m.由最后两击沉降量不 大于5 cm确定的击数第一遍4～5击,第二遍3～ 4击,第三遍1击. 两周后,施工单位请湖南省有色勘察公司进行评价,结果表明填土地基的强度提高,压缩 性降低,满足了强夯加固填土地基质量的设计要求见表1. 表1 56m 标高土的物理力学性质指标 类别 含水量 W 干密度 ΘΑtm- 3 孔隙比 e 压缩系数 a1- 2M Pa- 1 压缩模量 EsM Pa 承载力标准值 fkkPa 分层回填压实后2210116001734011412187130 强夯后2218116001730010828167180 313 施工要点 根据各标高层强夯试验确定出的强夯参数进行施工. 每块强夯区,按照夯点布置要求用石灰放线定位,其偏差不得超过5 cm. 根据夯点编号依次进行夯击,并相应作好每点的夯击次数和每次夯沉量的现场记录. 夯击时,落锤要保持平整,夯位准确.每遍夯击后,用土填充夯坑,推土机推平. 采用15 t履带吊车,配上自动落钩装置,锤提升至预定高度自动落下.由于吊车吊杆长, 起重量大,锤突然脱钩释重后,吊杆回弹.为防止吊车倾覆,在吊杆顶端固定一根51515mm的 钢丝绳,锚系在吊车前方推土机的尾部,推土机作活动锚定,随吊车行走相应移动.钢丝绳应控 制呈自然状态,否则将引起吊杆扭曲. 强夯机具设备及劳动力组织见表2、 表3. 表3 劳动力组织 工 种定 员 起重指挥1人 吊车司机2人 推土机司机1人 挂钩2人 安全员1人 测量、 记录2人 表2 机具设备 名称规 格数量 15 t履带吊车 W 10011台 推土机120HP1台 1015 t夯锤Π11872114 4 m31个 钢丝缆绳515156 19 100 m 脱钩钢丝绳59136 19 30 m 自动脱钩装置一套 801 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报 1999年 4 结束语 深填土地基夯前分层回填压实,与直接强夯处理深填土相比,的确改善了强夯施工参数, 大大降低了强夯工程量.同样条件下,如果其它强夯参数不变,仅改变夯击数,直接在深填土上 进行强夯,每点夯击数约25击,而经分层回填压实后,每点夯击数约8击.显然,降低三分之二 的强夯工程量.至于本工程强夯区因分层碾压所增加的工程量,相对预留强夯区带来的施工困 难、 施工效率影响而言,则无足轻重. 因此,对于大面积深填土地基,尤其是当中分片分区要求用强夯法加固时,应用分层回填 压实对强夯区进行夯前处理,显然有利可行,既能保证地基的加固效果,又能提高施工效益. 强夯法是一种经济、 简便、 快速有效的地基处理技术,应用范围广泛.当然,在一定条件下 可结合其它方法综合应用,除本文所介绍的,还有诸如处理饱和粘性土结合堆载预压法和垂直 排水法等. 参 考 文 献 1 范维垣,张永钧,钱征强夯法北京中国建筑工业出版社, 1998 2 叶书麟,韩 杰,叶观宝地基处理与托换技术北京中国建筑工业出版社, 1994 THE APPL ICATI ON OF BACKFI LL CONSOL I DATI ON IN LAYERS IN DYNAM IC CONSOL I DATI ON DEEPFI LL ING SUBGRADE Cai P ing L i Fum in Department of A rchitecture Engineering,Xiangtan U niversity,Xiangtan, 411105 China 【Abstract】 The common of dynam ic consolidation treating the deepfilling sub2 grade is to utilize the tension w eight great fall to compact repeatedly and directly for filling earth so as to be consolidated. Combining the engineering practice, the author recommends that w ith this, firstly the earthfilling pretreatment should be given to the backfill consolidation in layers, then dynam ic consolidation adopted, tw ice the result w ith half the ef2 fort can be obtained. Subject words construction techniques, ground treatment, dynam ic consolidation, backfill consolidation in layers 901第2期 蔡萍等 分层回填压实在强夯加固深填土地基中的应用