强夯半置换处理泥炭质粘土地基

张慧萍

1 项目简介

1.1 地形与地质

某制造基地建设项目场区位于滇东高原向黔中高原丘陵斜坡过渡地段，地势东高西低，为剥蚀、侵蚀、溶蚀中低山及丘陵地貌，沿线海拔最高为1860.00 m，最低海拔为1822.00 m。该场地基岩上覆地层为素填土、耕植土、红粘土、粘土及泥炭质粘土层;基岩为早石炭系下统大塘组页岩、石灰岩。各层地层和岩土体性质如下:

①耕植土(Qpd):褐黑色，含植物根茎，结构松散，层厚0.5 m～0.6 m。

②素填土(Qml):杂色，由粘土及碎块石等组成，碎块石成分:页岩及少量灰岩，结构松散，层厚1.2 m～3.9 m。

③红粘土(Qel):褐黄色，残积成因，属原生红粘土，可塑状，土质均匀，切面光滑，局部偶夹小碎石，致密状结构，为高压缩性土，层厚变化较大，层厚为4.6 m～9.9 m。

④泥炭质粘土(Qh):黑色，沼泽成因，流塑状，局部偶夹小碎石，为高压缩性土，低透水性，强度低、触变性和流变性，层厚变化较大，层厚为4.6 m～11.4 m。

⑤粘土(Qdl):黄色，坡积成因，硬塑状，含23%～35%碎块石，成分:强风化灰岩及页岩，层厚变化较大，层厚为3.3 m～11.3 m。

⑥页岩(C1d):为石炭系大塘组页岩，泥质胶结，较完整，属软岩，遇水易膨胀软化，基本均匀分布于场地内，层厚5.0 m～8.0 m。

⑦石灰岩(C1d):为石炭系大塘组石灰岩，岩体较完整，属较硬岩，水溶蚀作用强烈，局部见溶蚀孔洞。

1.2 不良地质条件评价

1)场地地势高低起伏，沟壑纵横，地形地貌复杂，进行项目场平时，挖方段会形成局部滑坡和垮塌，高填方段会形成地基土的固结沉降不均匀等不良地质现象。

2)场地内土层种类多，其中以红粘土层及泥炭质粘土层为主，均属高压缩性土，强度低，稳定性差。

3)岩层:石灰岩溶洞(裂隙)发育，基岩面起伏大，场地岩体破碎，局部破碎层较厚，不稳定;页岩:属软岩，暴露易风化崩解。

1.3 岩土参数

地层岩土体参数表见表1。

2 地基处理设计要求

1)要求处理后的地基承载力特征值不小于200 kPa;2)压缩模量不小于10 MPa;3)地基处理后在地坪标高下应形成不小于10 m厚度的硬壳层;4)应消除自重固结。

3 强夯设计原则

1)满足安全合理、技术可行、经济适用的要求。2)施工简便，质量便于控制。3)依据场平标高，进行平面分区设计;并综合考虑回填土、原地面以下耕植土、素填土、红粘土及泥炭质粘土厚度，进行分区能级设计。4)通过强夯处理原地面以下耕植土、素填土、红粘土及泥炭质粘土，提高地基承载力，并通过强夯加固回填层。

表1 地层岩土体参数表

4 强夯施工参数的确定方法

4.1 本场地需处理的土层

本场地主要为由回填土构成的填方场地，回填厚度在2 m～16 m之间。由于场地在回填中未进行清表，故在回填土下尚存在以下软弱土层:

①耕植土:厚度在0.5 m～0.6 m之间;②素填土:厚度在1.2 m～3.9 m之间;③红粘土:厚度在4.6 m～6.9 m 之间;④泥炭质粘土:厚度在4.6 m～11.4 m 之间。

其中耕植土、素填土、泥炭质粘土均属软土，承载力很低，③红粘土，虽然承载力在200 kPa以上，但压缩模量为5.8 MPa，也属高压缩性土，需要进行强夯处理。

本场地地坪分为两个台阶，第一个台阶处理后的地坪标高绝对高程为1843.00 m。第二个台阶处理后的场坪标高绝对高程为1832.00 m。

4.2 强夯能级的确定原则

1)当回填土厚度+①+②+③+④土层的总厚度大于8 m时，强夯能级采用8000 kN·m，使地基形成不小于10 m的硬壳层。

2)当回填土厚度+①+②+③+④土层的总厚度在6 m～8 m时(6 m～8 m以下为⑤粘土或⑥页岩)，强夯能级采用6000 kN·m。

3)当回填土厚度+①+②+③+④土层的总厚度在4 m～6 m时，强夯能级采用4000 kN·m(4 m～6 m以下为⑤粘土或⑥页岩)。

4)当回填土厚度+①+②+③+④土层的总厚度在4 m之内时(4 m以下为⑤粘土或⑥页岩)，强夯能级采用3000 kN·m。

注:以上土层中的①，②，③，④并不一定全部存在，或可缺失。

5 强夯类型的确定方法

5.1 强夯半置换适用的条件

当处理深度内上部2/3厚度内存在④泥炭质粘土时，应采用强夯半置换法施工。

5.2 直接强夯法适用的条件

当处理深度内不含泥炭质粘土或泥炭质粘土位于处理深度下部1/2～1/3厚度之内时，不采用强夯半置换法而采用直接强夯法。注:低能级时取1/2厚度，高能级时取1/3厚度。

6 强夯施工参数

以8000 kN·m和4000 kN·m为例说明。直接强夯和强夯半置换施工技术参数见表2，表3。

表2 直接强夯施工技术参数

表3 强夯半置换施工技术参数

7 强夯半置换施工方法

7.1 主夯施工

隔行分两遍完成。1)夯位放样，用白灰洒出夯位轮廓线。2)架设水准仪，水准仪设在夯坑边50 m之外。3)测量夯击点地面高程。4)夯机就位，稳车后调整臂杆角度至65°。5)测量锤顶高程并记录。6)提升脱钩器，标定落距并锁定脱钩器钢丝绳长度。7)提升夯锤，脱钩器打开夯锤自由落下。8)测量锤顶高程。9)进行强夯夯击并逐击记录夯坑深度。当拔锤困难时，停止夯击，移机进行下一点的夯击。10)当一遍点夯完成后，用回填料将夯坑回填，推土机整平。11)依照一遍的方法和标准，完成二遍夯点的夯击。12)夯坑回填，推土机整平，准备复夯施工。13)当场地有泥炭质粘土挤出时，用推土机、装载机及时将挤出的泥质土清走，集中堆放在指定位置。

7.2 复夯施工

隔行分两遍完成。1)按照点夯施工方法进行强夯夯击并逐击记录夯坑深度，直至满足质量控制标准:a.夯坑的总夯沉量与一、二遍的夯坑累计夯沉量应不小于半置换处理④泥炭质粘土厚度的1.5倍;b.最后两击夯沉量平均值满足设计要求。2)移机进行下一点夯击，直至完成本遍全部夯点。3)用场地土方回填料将夯坑回填，推土机整平后，按上述步骤完成下遍复夯点的施工。4)用场地土方回填料将夯坑回填，推土机整平后，准备满夯施工。

7.3 满夯施工

1)放出满夯基准线。2)夯机就位，锁定落距。3)锤印搭接1/4，每点夯击次数3击(或5击)。4)逐排夯完，整平场地，标高测量。

8 强夯质量控制

1)强夯前对施工机具进行检查，并检查夯锤重量、落距控制手段，确保单击夯击能符合设计要求;在每一遍夯击前对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正;施工中检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围，并对各项参数进行详细记录。

2)强夯施工中严格执行夯沉量和夯击数双控，当夯沉量不满足要求时，应继续夯击直至夯沉量符合要求。

9 强夯质量检验

1)强夯处理后地基质量检测由具有相关资质的第三方单位在施工结束后14 d进行。出具强夯处理的质量(承载力、压缩模量、固结沿深度变化情况等)综合评价及结论。2)强夯处理后的地基承载力检验，采用现场载荷试验确定。压缩模量通过土的原位测试或室内土工实验确定。

10 结语

强夯法施工设备和工艺简单，加固效果好，质量可靠，进度快，造价低，具有明显的经济效益。

强夯半置换法处理泥炭质粘土，能有效地改善地基的各项物理力学性能，满足地基承载力要求，经济可靠。

[1]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[2]CECS 279∶2010，强夯地基处理技术规程[S].

[3]GB 50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[4]何耘天.强夯法在某别墅区地基处理工程中的应用[J].山西建筑，2011，37(4):56-57.