王超

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州　272100)

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強夯法加固河堤地基的效果分析

——以日東高速濟寧西連接線為例

王超

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100)

以日東高速濟寧西連接線K11段強夯為例,對強夯前后的河堤地基進行了對比勘察研究。結(jié)果表明，強夯后，地基土的密實度，重度及干重度增加，孔隙比、粘聚力、內(nèi)磨擦角、壓縮模量明顯比強夯前減小，同一深度土層標貫擊數(shù)有所增加，土的錐尖阻力和側(cè)摩阻力也有不同程度的提高,對比不同深度孔隙比變化的幅度和強夯前后錐尖阻力和側(cè)摩阻力變化曲線，得出了強夯的有效加固深度。

強夯；加固；效果分析；日東高速；濟寧市

引文格式：王超.淺談強夯法加固河堤地基的效果分析[J].山東國土資源，2015,31(12)：62-65.WANG chao. Effect Analysis on Reinforcement of Dike Foundation in Jining City by Using Dynamic Compaction Method——Setting Connection Line in West of Jining City of Ridong High-speed as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(12)：62-65.

濟寧市公路管理局擬建日東高速濟寧西連接線，該連接線位于京杭運河東岸原河堤處，需對運河東岸河堤加寬至27m，連接線路基多數(shù)地段位于原河堤上，經(jīng)現(xiàn)場勘察，河堤處地基淺部為厚度5～8m的素填土，由于原河堤處屬于多年未壓實填土地段，經(jīng)夯前勘察結(jié)果顯示，地基土容許承載力、密實度等各項物理力學指標均不滿足建設該道路的設計要求，為減小不均勻沉降等對道路的危害。建設方擬采用強夯的施工工藝對表層的素填土進行加固處理。對比K11段夯前夯后的巖土工程勘察資料，了解了強夯加固地基的效果，為該工程的設計、施工提供了技術(shù)依據(jù)。

1　強夯處理原理及場區(qū)技術(shù)參數(shù)

強夯法又叫動力固結(jié)法，是用起重機械將質(zhì)量8～30t的重錘(最重可達200t)起吊到8～20m的高度(最高為40m)自由落下，給地基以強大的沖擊能量，在土中產(chǎn)生瞬時沖擊波和沖擊應力，迫使土體的孔隙被壓縮。土體在壓縮過程中局部液化，在夯擊點周圍產(chǎn)生了裂隙，形成良好的排水通道，將孔隙水和氣體排出，使得土粒重新排列，經(jīng)時效壓密達到固結(jié)，降低土的壓縮性，達到了加固地基的效果，從而提高了地基的承載力。強夯法是一種施工簡單、技術(shù)上成熟、經(jīng)濟實用的地基處理方法，并得到廣泛的應用[1-6]。

建設方選擇K11段作為試夯段，強夯施工設備采用帶自動脫鉤裝置的履帶式起重機，夯錘重為25t，落距為12m，其底面形式為圓形，強夯單擊夯擊能選用1500kN·m，滿夯單擊夯擊能為800kN·m，夯擊3遍，前2遍為間隔點夯，為5～6擊，最后一遍為滿夯。錘底靜壓力值取30kPa，錘的底面宜對稱設若干個與其頂面貫通的排氣孔，孔徑250mm，兩遍夯擊間隔時間不少于一周，使孔隙水消散達到85%以上[4]。強夯前及強夯后對相同的場地均進行了巖土工程勘察工作，通過鉆探取土樣進行室內(nèi)土工試驗[6]，對比強夯加固前后土的物理力學指標的變化來判斷加固的效果；標準貫入試驗用于確定地基的容許承載力及地基的物理力學性質(zhì)變化情況，鉆孔深度設計均為15m。靜力觸探試驗用來對比地基土的強夯前后錐尖阻力及側(cè)摩阻力的變化情況[6]。

2　強夯前場地工程地質(zhì)條件及地基土特性

場區(qū)處于汶河沖洪積平原區(qū)，為河谷微地貌單元，勘探深度內(nèi)地層以素填土、亞粘土和粘土為主，河堤壩處表層為素填土，堤壩下為原土地層，地下水穩(wěn)定水位埋深3.30～8.80m，其相應穩(wěn)定水位標高約34.15m，鉆探揭露深度內(nèi)地層特征見表1。

表1　場區(qū)鉆探揭露深度內(nèi)地層厚度

(1)素填土(地層層號①)?；尹S色，黃褐色，稍濕，中密，含姜石結(jié)核及氧化條帶，以粘土為主，土質(zhì)不均，上部土質(zhì)干，底部土質(zhì)稍純，系筑堤形成。

(2)粘土(地層層號②)。棕褐色，灰褐色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及氧化條帶，偶見貝殼及姜石結(jié)核，見灰色條帶，干強度及韌性高，切面光滑，無搖振反應。

(3)亞粘土(地層層號③)?；尹S色，淺灰色，硬塑，含氧化鐵及少量姜石結(jié)核，底部姜石富集，見灰色條帶，干強度及韌性中等，稍具光澤，無搖振反應。

(4)亞粘土(地層層號④)。黃褐色，硬塑，含氧化鐵條帶及少量姜石結(jié)核，干強度及韌性中等，切面稍具光澤，無搖振反應。

(5)亞粘土(地層層號⑤)。褐黃色，硬塑，含云母片，偶見姜石結(jié)核，夾亞砂土及細砂薄層，干強度及韌性中等，稍具光澤，無搖振反應。

(6)粘土(地層代層⑥)。黃褐色，蘭灰色，硬塑，含氧化鐵及灰色條帶，偶見姜石結(jié)核，局部夾亞粘土薄層，干強度及韌性高，切面光滑，無搖振反應。

通過強夯前的勘察和試驗，場區(qū)地基土的基本特征是：①～③層地基承載力容許值[σ0]地基承載力低，在120～140kPa之間。①～③為中低壓縮性，不存在可液化地層。場地地基土在強夯影響深度內(nèi)主要為素填土、粘土、亞粘土，其地層條件適合強夯法進行地基處理，且場地處于郊外，場地空曠，具備強夯施工的外部條件。

3　夯后效果檢驗

3.1鉆孔取樣及室內(nèi)試驗

通過室內(nèi)試驗了解夯擊前后土的物理力學性質(zhì)指標的變化，以便判斷強夯加固效果。測試項目包含土的含水率、比重、重度、干重度、孔隙比、液限、粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮系數(shù)、壓縮模量、前期固結(jié)壓力。第①層素填土及第②層粘土物理力學性質(zhì)指標變化情況見表2、表3。

表2　第①層素填土物理力學性質(zhì)指標變化情況

不同深度強夯前后孔隙比變換情況如圖1、圖2、圖3所示，說明強夯的效果及加固深度。

圖1　第①層1.5m處孔隙比變化

圖2　第②層4.5m處孔隙比變化

圖3　第③層6.0m處孔隙比變化

本試驗段位于原河堤處，河堤表層地基為堆填年代不詳?shù)奈唇?jīng)壓實素填土，上部4m以內(nèi)素填土含水量低，土質(zhì)較硬，富含姜石結(jié)核，雜質(zhì)含量較少，局部土質(zhì)不均勻，為中—低壓縮性土層。經(jīng)過強夯以后，從土樣化驗結(jié)果上看，地基土明顯比夯前密實，重度及干重度增加，孔隙比、粘聚力、內(nèi)磨擦角、壓縮模量減??；土樣的變化也從標貫擊數(shù)上得到驗證，夯后的同一土層的同一深度處標貫擊數(shù)都有所增加。從不同深度試夯前后孔隙比變化圖上看，強夯的沖擊能到達6.0m左右的深度時，孔隙比減少就非常有限了，因此，該次強夯的有效加固深度在6.0m左右[5]。

3.2靜力觸探試驗

通過靜力觸探試驗了解夯擊前后土的錐尖阻力及側(cè)摩阻力的變化，可以判斷強夯加固效果[6]。第①，②層強夯前后錐尖阻力及側(cè)摩阻力變化見表4、圖4、圖5、圖6。

表4　A3，A9鉆孔第①，②層強夯前后

圖4　第①層素填土強夯前后錐尖阻力變化情況

圖5　第①層素填土強夯前后側(cè)摩阻力變化情況

圖6　A3鉆孔夯前夯后錐尖及側(cè)摩阻力變化曲線

從表4及圖4、圖5、圖6看，該試驗段強夯影響層位為第①層素填土，影響深度約為6.0m左右，夯后地基土在6.0m以淺，錐尖阻力及側(cè)摩阻力均得到了不同程度的提高[5]，而6.0m以深錐尖阻力及側(cè)摩阻力指標變化不大，因此本試驗段的夯擊能量傳遞到6.0m后影響就很小了。

4　結(jié)語

場區(qū)通過強夯后，對比土工試驗數(shù)據(jù)、標準貫入試驗數(shù)據(jù)和靜力觸探試驗數(shù)據(jù)，地基土同一深度處明顯比強夯前更密實，重度及干重度大幅增加，孔隙比、粘聚力、內(nèi)磨擦角、壓縮模量不同程度的減小、同一深度處標貫擊數(shù)都有所增加，土的錐尖阻力和側(cè)摩阻力也不同程度的提高,對比不同深度孔隙比變化的幅度和強夯前后錐尖阻力和側(cè)摩阻力變化曲線，提出了該次強夯的有效加固深度為6.0m。通過對地基土的強夯處理，大幅提高了上部地基土的容許承載力加強了地基的均勻性，改善了地基土的物理力學性質(zhì)，減小了路基范圍內(nèi)的不均勻沉降對道路造成的危害。

[1]朱宏光，楊輝．地基處理—強夯法施工方案淺談[J]．科技信息，2008，(35)：577-578.

[2]李浩，劉東甲，候超群．強夯法對雜填土地基處理效果的實例分析[J]．合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)，2012，(6):100-105.

[3]盧秋宏．強夯法地基加固處理案例分析[J]．土木建筑學術(shù)文庫，2012，(16):117-120.

[4]劉平．強夯加固技術(shù)在某河堤路基施工中的應用探討[J]．華東公路，2007，(6):75-77.

[5]葉觀寶，陳望春，徐超．強夯法地基處理有效加固深度的分析研究[J]．上海地質(zhì)，2003，(3):26-29.

[6]王明星，文紅霞．強夯法處理地基的檢測方法分析研究[J]．黑龍江科技信息，2013，(29)：216-217.

Effect Analysis on Reinforcement of Dike Foundation in Jining City by Using Dynamic Compaction Method——Setting Connection Line in West of Jining City of Ridong High-speed as an Example

WANG Chao

(Lunan Geo-engineering Exploration Institue, Shandong Yanzhou 272100, China)

Setting segment consolidation of K11 section in Ridong high-speed connection line in west of Jining city as an example, the embankment foundation before and after the compaction has been surveyed and studied comparatively. It is showed that after dynamic compaction, soil compactness, severe and dry density have been increased, while void ratio, cohesion, friction angle and compression modulus have been decreased obviously. At the same soil depth, SPT blow count has been increased, soil cone tip resistance and side friction have been increased in certain level. Comparing amplitude variation at different depth, cone tip resistance and side friction drag resistance change curve after strong compaction, effective reinforcement depth of dynamic consolidation has been obtained.

Dynamic compaction; reinforcement; effect analysis; Ridong high-speed

2015-03-03；

2015-04-11；編輯：曹麗麗

王超(1979—)，男，山東濟寧人，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作；E-mail:13953738216@163.com

TU472

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