强夯法在处理大面积填土地基中承载力的研究

李毅

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

强夯法经过30多年的发展和应用，已适用于处理一般的粘性土、饱和砂土、碎石土、粉土、人工填土、湿陷性黄土等地基，从而提高地基强度，降低压缩性，提高土层均匀性，减小地基不均匀沉降，对于湿陷性黄土还可消除其湿陷性。本文通过介绍位于晋中市高校园区山西中医学院新校区强夯试夯的工程实例，来探讨强夯法在处理大厚度填土地基的湿陷性消除情况和强夯后地基所能达到的最大的承载力特征值。

1 工程概况

山西中医学院新校区工程位于晋中市乌金山镇小南庄规划纬五路以北、经四路东侧、新建路西侧。原场地高差较大，现已回填整平，场地整平前未对场地湿陷性进行处理，回填土亦未进行规范的压实工作。场地整平后为提高填土密实度、消除地基土的湿陷性、提高地基承载力，拟对该场地进行强夯处理。为合理确定强夯施工参数及设计所需参数，强夯施工前先在场区选择4个区进行试夯工作。试夯区基本概况及施工参数见表1，表2。

表1 试夯区基本概况

表2 各夯区试夯施工参数表

2 试夯区工程地质条件

试夯一区：试验深度范围内场地地基土从上至下共分为2层，第①层素填土(Q2ml4)：褐黄色，主要由粉质粘土和粉土组成，含少量砖屑、煤屑、碎石及植物根系等，结构松散，均匀性差。该层具有湿陷性，自重湿陷系数介于0.015～0.038之间，湿陷系数介于0.035～0.147之间，湿陷程度中等～强烈。该层平均厚度约7 m。第②层黄土状粉土(Q1al+pl4)：褐黄色，含云母、氧化铁、植物根、钙质菌丝、少量钙质结核及粉砂成分等。稍湿，稍密～中密，具中压缩性，大孔结构明显，湿陷性程度一般轻微～中等。厚度约1 m。

试夯二、三、四区：试验深度范围内场地地基土从上至下共分为2层，第①层素填土(Q2ml4)：褐黄色，主要由粉质粘土和粉土组成，含少量砖屑、煤屑、碎石及植物根系等，结构松散，均匀性差。该层具有湿陷性，自重湿陷系数介于0.015～0.024之间，湿陷系数介于0.021～0.047之间，湿陷程度轻微～中等。该层平均厚度约6 m。第②层粗砾砂(Q1al+pl4)：褐黄色～黄褐色，主要矿物成分为石英、长石、云母，局部混夹大量卵砾石及少量粉土。稍湿，中密，颗粒级配良好。

3 试夯目的及试夯检测方法

1)本次试夯试验的目的是确定强夯处理后地基所能达到的最高承载力特征值、湿陷性消除情况及填土的压实系数、分析有效加固深度，为合理确定工程夯设计施工参数提供依据。

2)试夯检测方法：

a.探井取样：探井采用机械洛阳铲成孔、人工井壁采取Ⅰ级土样，取样自终夯面下0.5 m开始，间隔0.5 m取样一件，并留取击实试验所需的扰动土样。

b.浅层平板载荷试验：采用慢速维持荷载法，每级荷载达到相对稳定标准后施加下一级荷载，加荷分级如表3所示。

4 试夯结果分析

1)根据探井Ⅰ级土样物理性质试验结果，各试夯区试夯前、后主要物理性质指标对比结果如表4所示。

表3 静载荷试验加载分级表

表4 地基土主要物理性质指标夯前、夯后对比表

2)强夯处理后地基所能达到的极限承载力特征值：本次共进 行平板载荷试验点6个，各点试验数据如表5所示。

表5 静载荷试验数据汇总表

由于6个试验点在最大试验压力下，累计沉降均已超过承压板直径的0.06倍，所以将最大试验压力的前一级压力作为极限荷载，其承载力特征值按极限荷载的一半取值，当极限荷载的一半大于相对变形s/d=0.01(d为压板直径;s为压板沉降量)对应的压力时，则按照相对变形s/d=0.01对应的压力取值(如表6所示)。

表6 各点试验成果表 kPa

3)湿陷性消除情况：试夯一区湿陷性处理深度约为4.5 m;试夯二区湿陷性处理深度为5 m;试夯三区填土湿陷性全部消除;试夯四区T16探井1.2 m，2.2 m处，T14探井2.2 m，3.2 m，3.7 m处土样均具湿陷性，该区地基土仍具有湿陷性。

4)强夯有效加固深度：试夯一区强夯有效加固深度为终夯面下4.5 m;试夯二区原地面粗砾砂层以上的填土均得到有效加固，有效加固深度可达终夯面下约6.5 m;试夯三区原地面粗砾砂层以上的填土均得到有效加固，有效加固深度可达终夯面下约6 m，试夯四区地基土加固效果不理想。

5 结语

1)强夯处理后，试夯一区湿陷性处理深度约为4.5 m;试夯二区湿陷性处理深度为5 m;试夯三区填土湿陷性全部消除;试夯四区地基土仍具有湿陷性。

2)强夯处理后，试夯一区强夯有效加固深度为终夯面下4 m;试夯二区有效加固深度可达终夯面下6.5 m;试夯三区有效加固深度可达终夯面下6 m;试夯四区地基土加固效果不理想。

3)强夯处理后，试夯一区(强夯能级4 000 kN·m)地基承载力特征值为251 kPa;试夯二区(强夯能级6 000 kN·m)J2试验点的地基承载力特征值为300 kPa;试夯三区(强夯能级6 000 kN·m)J3试验点的地基承载力特征值为291 kPa;试夯四区(强夯能级6 000 kN·m)J4试验点的地基承载力特征值为261 kPa。

4)综上所述，该场地采用强夯能级为4 000 kN·m的强夯处理后地基承载力特征值能达到251 kPa，采用强夯能级为6 000 kN·m的强夯处理后地基承载力特征值能达到284 kPa。

［1］ GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［2］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［3］ 龚晓南.地基处理手册［M］.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［4］ 山西省勘察设计研究院.山西中医学院新校区项目强夯地基处理试夯效果试验报告［R］.2009.

［5］ 能德闽.强夯法在某填土地基处理中的应用［J］.山西建筑，2011，37(16)：83-84.