杂填土强夯加固效果分析

刘旭

摘 要：结合大连某杂填土强夯地基处理工程，分析了强夯过程中孔隙水压力、沉降及隆起量变化特点，并结合加固前后动力触探试验和载荷板试验对强夯加固效果进行了对比分析。试验结果表明：加固后杂填土地基的密实度及承载力得到了显著的提高。

关键词：杂填土；强夯；孔隙水压力；动力触探试验

1 工程概况

本工程的地层自上而下：第四系全新统人工堆积素填土层（Q4ml）、海积土层（Q4m）、第四系冲积和洪积混合土层（Q4 al+pl），第四系上更新统粉质黏土（Q3al+pl）。各土层的厚度分别为：人工堆积素填土（Q4ml）层厚7.30～12.70m，平均厚度9.07m；淤泥（Q4m）层厚0.70～5.90m，平均厚度3.75m；粉质黏土（Q4 al+pl）层厚9.00～17.20m，平均厚度14.30m；粉质黏土（Q3al+pl）厚度2.20～12.50m，平均厚度7.53m。

2 加固方案

试验场地为30×30m的正方形，强夯过程分3遍点夯，外加一遍满夯，夯锤直径为2.5m，强夯夯点施工布置图见图1。图中S1～S2分别为第1～3遍夯点。第1遍采用4000kN·m能级强夯，夯点间距10.0m，按每点不少于12击，且最后两击平均夯沉量不大于150mm控制。第2遍也采用4000kN·m能级强夯，夯点位于第1遍4个夯点中心，夯点间距10.0m，按每点不少于10击，且最后两击平均夯沉量不大于100mm。第3遍采用4000kN·m能级强夯一遍，夯点位于第1、2遍相邻两个夯点中间，按每点不少于10击，且最后两击平均夯沉量不大于100m。第4遍为满夯施工，夯击能量为1000kN·m，每点夯3击，夯印搭接面积为1/3夯底面积.满夯结束后整平场地，测量场地标高。

3 现场试验方案

3.1 土体沉降测试

通过测试强夯过程中夯坑沉降量，研究强夯过程中土体的变形规律，进而验证强夯的加固效果。测点布置如图1所示，c1～c3分别代表3遍点夯沉降观测点。同时为了配合夯坑沉降观测，在坑边设置相应的观测点，以便观测坑边隆起现象。

3.2 土体孔隙水压力测试

由于素填土厚度不均，且下部存在一定厚度的淤泥质土，通过埋设孔隙水压力计观测强夯过程中各土层孔隙水压力增长及消散规律，分析强夯加固效果，进一步优化两边强夯间的时间间隔。其测点布置详见图1，其中K1、K2代表孔隙水压力测点，根据夯击能的传递深度，每组孔隙水压力埋设5支测头，分别埋设在1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m的位置。具体观测时根据强夯施工进度，适时调整观测频率。

3.3 夯后地基加固效果检测

为了验证强夯试验区的加固效果，需通过相应的测试手段对试验区进行检测，以便准确评定加固区地基承载力及土体均匀性。根据现场实际条件，本试验区主要采用动力触探及浅层平板载荷试验进行检测，并通过与加固前的检测数据进行对比，分析评价加固效果。由于试验区面积较小，动力触探试验点取3点，编号分别为D1～D3，浅层平板载荷试验3点，编号为Z1～Z3，详见图1。

4 检测结果与分析

4.1 土体沉降分析

图2为单击作用下夯坑沉降变形情况，从图中可以看出，3遍点夯中前两遍点夯相对较大，第3遍点夯单击夯沉量最小，说明随着夯击遍数的增多，单击夯沉量逐渐减小。通过曲线还可以看出，3遍点夯第1击夯沉量均较大，逐渐减小，当达到第4、5击时夯沉量逐渐趋于定值，之后经过8～14击的调整收敛到每击5cm以下。

图3为每遍强夯夯坑累计沉降变形情况。从图中可以发现第1～3遍强夯夯坑累计沉降量分别为197cm、163cm和115cm，这表明随着夯击遍数的增多，累计夯沉量呈递减趋势，此外随着夯击遍数的增大，达到收锤控制标准的累计击数逐渐减小。

图4～图6为3遍强夯隆起量随坑边距离变化曲线。图4为第1遍强夯坑边隆起量变化情况，由图可知，夯坑两侧隆起量稍有不同，右侧整体上稍大于左侧，隆起量最大值左侧为18mm、右侧为22mm，均出现在距离夯坑坑边2.0m的位置，之后随着距坑边距离的增大，隆起量逐渐减小，在距离坑边6.0m已无明显隆起量。图5、图6也表现出类似的变化规律。

对比3遍强夯隆起量变化曲线可知，第1遍强夯隆起量最大值为22mm，第2遍强夯为31mm，第3遍强夯为38mm，但最大点位置均出现在距坑边2.0m的位置。这说明随着夯击遍数增多，坑边隆起量逐渐增大，但隆起量最大值的位置不变。

4.2 土体孔隙水压力分析

通过对强夯过程中土体孔隙水压力的监测可以直观地获得土体孔隙水压力增长和消散情况，进而对强夯时间间隔起到优化作用。图7为强夯过程中孔隙水压力随时间的变化情况，从图中可以看出，在每遍点夯过程中不同深度处孔隙水压力增加量不同，其中2.5m和7.5m处增加约20～30kPa，5.0m处增加40～50kPa，10.0m处增加10～15kPa。满夯夯击能较小，孔隙水压力增加量较小约10kPa。从图中还可以看出，由于素填土排水效果较好，孔隙水压力基本在2～3天全部消散完毕。

4.3 土体均匀性分析

表1为强夯加固前后土体动力触探对比情况。由该表可知，在加固前，土体整体上均匀性较好，但动力触探击数低，处于松散-稍密状态。加固后，土体动力触探击数增加显著，整体上达到中密-密实状态。在1.6～6.0m范围内土体达到密实状态，且相对均匀性较好。而9.0m以下动力触探击数增加相对较小，此深度可作为本项目有效加固深度参考值。

4.4 土体承载力分析

表2为加固前试验区地基承载力统计表，3个试验点承载力分别为76kPa、89kPa和80kPa，加固区承载力特征值为81.7kPa。而加固后在对应3个试验点旁作了相应的平板载荷试验，其值分别为162kPa、185kPa和171kPa，加固区承载力特征值为172.7kPa，见表3，超过设计要求150kPa。

5 结语

通过对素填土强夯过程中，孔隙水压力、夯坑沉降及坑边隆起量进行观测，并对强夯后地基的加固效果进行评价，可以发现强夯对素填土具有较好的加固效果，得到主要结论如下：

（1）在强夯过程中，主要以沉降变形为主，坑边隆起量有限，且隆起量随着距坑边的距离呈现先增大后减小的规律。

（2）夯后，素填土孔隙水压力消散较快，基本在2～3天内孔隙水压力消散完毕，可实现强夯的连续作业。

（3）由动力触探试验可知，夯后动力触探击数较加固前增大显著，尤其是1.5～6.0m深度范围，土体达到密实状态。

（4）由浅层平板载荷试验可知，经强夯处理后，素填土地基承载力达到172.7kPa，超过设计要求值，加固效果显著。

参考文献

[1]周健，张思峰，贾敏才，等.强夯理论的研究现状及最新技术进展[J].地下空间与工程学报，2006，2（3）：510-516.

[2]周华，李全胜，朱瑞成.强夯法加固杂填土地基的应用研究[J].西部探矿工程，2000，（3）：48-49.

（作者单位：天津港东疆建设开发有限公司）