謝鴻衛(wèi) 唐光暹 孫富達(dá)

廣西建工集團(tuán)第一建筑工程有限責(zé)任公司 南寧 530001

1 工程概況

三江世紀(jì)城項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)三江侗族自治縣城河?xùn)|新區(qū)中心位置，該工程地貌形態(tài)為V形天然沖溝，整個(gè)場(chǎng)地地勢(shì)起伏較大。土層分布大致為5 層，其中第①、②層為雜填土，回填時(shí)間為2～5 年；第③層為原狀土層；第④層為強(qiáng)風(fēng)化巖層；第⑤層為輕、中風(fēng)化巖層。①、②層雜填土的土層厚度為1.80～39.80 m，該土層結(jié)構(gòu)主要由強(qiáng)-全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、黏性土組成，為松散-稍密狀，屬中壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較低、密實(shí)程度不均勻、遇水易松軟，對(duì)基礎(chǔ)施工過程中基坑坑壁的穩(wěn)定性有不利影響。

場(chǎng)地內(nèi)有2 層地下水，第1層地下水為上層滯水，初見水位1.20～25.00 m，主要賦存于填土層中，由地表水及大氣降水滲入補(bǔ)給。第2層地下水主要賦存于砂質(zhì)泥巖裂隙中，屬裂隙水，受周邊河水影響。局部富水性較大，對(duì)深基礎(chǔ)施工有一定的影響。經(jīng)方案對(duì)比后，確定采用強(qiáng)夯法對(duì)回填土進(jìn)行處理，要求處理后的地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于150 kPa，變形模量不小于12 MPa。

2 施工方案

2.1 施工機(jī)具

根據(jù)工程特點(diǎn)、填料種類、設(shè)計(jì)壓實(shí)系數(shù)、施工條件等選擇機(jī)械設(shè)備[1]。本工程采用176 kN夯錘，夯錘底面為圓形，錘底Φ2.0 m。夯錘中設(shè)2 個(gè)Φ250 mm左右貫通的排氣孔，以減少錘底與土面間因形成真空而產(chǎn)生的強(qiáng)吸附力和夯錘下落時(shí)的空氣阻力。起重設(shè)備采用350 kN的履帶式起重機(jī)。通過自動(dòng)脫鉤裝置來起落夯錘，同時(shí)控制每次夯擊落距一致。

2.2 夯擊方案設(shè)計(jì)

2.2.1 夯擊能量

本工程場(chǎng)區(qū)平均填土厚度20 m，參考范維恒教授[2]推薦的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：H——影響深度；

W——夯擊能量，

C——土的特性系數(shù)，本工程黏性土取0.5。

考慮強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)周邊建筑物的影響，在鄰近場(chǎng)地周邊建筑物或高邊坡5 m范圍時(shí)采取降低夯擊能的方式來進(jìn)行強(qiáng)夯施工，此時(shí)選擇提升高度為8 m，則單點(diǎn)夯擊能為1 408 kN·m，因該區(qū)域回填土厚度較小，單點(diǎn)夯擊能滿足相應(yīng)要求。

滿夯時(shí)選擇提升高度為6 m，則單點(diǎn)夯擊能為1 056 kN·m。

2.2.2 夯擊遍數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回填土的實(shí)質(zhì)情況，本次夯擊初定2 遍點(diǎn)夯、1 遍滿夯，每遍10～14 擊，按設(shè)計(jì)圖紙順序號(hào)夯擊（順序號(hào)中注明插夯點(diǎn)）。當(dāng)把插夯點(diǎn)在內(nèi)的夯點(diǎn)夯完后，間歇一段時(shí)間，讓加固土層中的孔隙水壓力消散后，再續(xù)夯第2遍，最后滿夯第3遍。

2.2.3 布點(diǎn)間距

夯點(diǎn)采用正方形布設(shè)，第1遍夯點(diǎn)為5 m×5 m，第2遍夯點(diǎn)位于第1遍夯點(diǎn)正方形的形心，強(qiáng)夯區(qū)第1、2遍夯點(diǎn)平面布置如圖1所示。滿夯的夯錘搭接部分不應(yīng)小于面積的1/4，具體如圖2所示。

圖1 強(qiáng)夯區(qū)第1、2遍夯點(diǎn)平面布置

圖2 強(qiáng)夯區(qū)滿夯點(diǎn)平面布置

2.2.4 其他因素

方案設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮的其他因素有：

（a）間歇時(shí)間：根據(jù)土類物理力學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)間歇時(shí)間為7～10 d。

（b）點(diǎn)夯最后2 擊平均夯沉量不大于5 cm，夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起，且不致夯坑過深而提錘困難。

（c）大規(guī)模施工前應(yīng)選取具有代表性試夯區(qū)進(jìn)行試夯，試夯時(shí)根據(jù)初步設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行[3]。通過試夯數(shù)據(jù)確定施工的參數(shù)，試夯區(qū)的評(píng)價(jià)內(nèi)容由每擊夯沉量、夯擊次數(shù)、總夯沉量、最后2 擊夯沉量、孔隙比等。

2.3 施工步驟

（a）清理并平整施工場(chǎng)地。

（b）標(biāo)出第1遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程。

（c）起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置。

（d）測(cè)量夯前錘頂高程。

（e）將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程。而該過程中，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。

（f）重復(fù)步驟（e），按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。

（g）換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟（c）～（f），完成第1遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

（h）用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程。

（i）在規(guī)定的間隔時(shí)間后，按上述步驟逐次完成第2遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

（j）最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，場(chǎng)地整平碾壓，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。

3 振動(dòng)測(cè)試

本次通過強(qiáng)夯時(shí)的振動(dòng)測(cè)試，采集土體對(duì)沖擊荷載的響應(yīng)來判斷土體的動(dòng)力性能，并為回填土地基處理方案的確定提供依據(jù)[4]。

本次采用日本的INV602U型動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)、S326型抗混濾波放大器、891-II型速度傳感器。每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置豎向、水平的891-II速度傳感器測(cè)得測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)加速度時(shí)域信號(hào)，再用模態(tài)分析專用設(shè)備進(jìn)一步求得地基土的振型、自振頻率和阻尼比?，F(xiàn)選取2 個(gè)典型工況進(jìn)行測(cè)試分析，工況1中的錘重17.6 t，起重高度17 m；工況2中的錘重17.6 t，起重高度8 m。每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置豎向、水平加速度傳感器各1 個(gè)。測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示，測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示。

表1 工況1各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度試驗(yàn)結(jié)果（單位：mm/s）

表2 工況2各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度試驗(yàn)結(jié)果（單位：mm/s）

圖3 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，用準(zhǔn)牛頓法進(jìn)行非線性回歸分析得到回填土振動(dòng)速度衰減公式。

豎向振動(dòng)速度為：

水平徑向振動(dòng)速度為：

式（2）、（3）中：v——測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度（mm/s）；

R——測(cè)點(diǎn)距夯擊點(diǎn)水平距離（m）；

Q——夯擊能（kN·m）。

由各工況所測(cè)數(shù)據(jù)及公式（2）、（3）可知，夯擊能越大、距離越長(zhǎng)衰減越明顯；在振動(dòng)波的傳播路徑上遇到上升斜坡時(shí)，豎向振動(dòng)速度增大，水平徑向速度減小。根據(jù)上述衰減關(guān)系可知，本次采用的強(qiáng)夯施工方案，其周邊建筑物的混凝土基礎(chǔ)和回填土所形成的高邊坡的安全不會(huì)受到影響。

4 加固效果

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，完成強(qiáng)夯施工后應(yīng)對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，以作為設(shè)計(jì)的依據(jù)[5-7]。本次采用輕型動(dòng)力觸探確定地基承載力，共對(duì)3 處地基進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別為597 kPa、647 kPa、509 kPa，其平均值為584 kPa，完全滿足設(shè)計(jì)地基承載力150 kPa的要求，表明本次強(qiáng)夯后的地基加固效果良好。

5 結(jié)語

通過對(duì)本工程采用強(qiáng)夯法處理回填土地基的施工、振動(dòng)測(cè)試及加固后地基效果的測(cè)試，得出以下結(jié)論：

（a）本次采用強(qiáng)夯法處理回填土地基的施工設(shè)備簡(jiǎn)單，加固后地基效果良好，對(duì)于處理本工程地質(zhì)條件是有效的；

（b）強(qiáng)夯時(shí)充分考慮了振動(dòng)對(duì)周圍建筑物的影響。在近建筑物處采取較低夯擊能進(jìn)行夯擊，能起到對(duì)建筑物的保護(hù)作用，本次強(qiáng)夯施工未發(fā)現(xiàn)周邊建筑物和高邊坡出現(xiàn)異常情況；

（c）對(duì)3 處加固后地基進(jìn)行承載力檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均大于150 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，表明本工程的強(qiáng)夯加固方法效果明顯，加固后的回填土可作為后續(xù)主體基礎(chǔ)的施工。