工程区域素填土地基处理方案研究

伊丽娟，赵 洪，马大岩

(1.大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037000； 2.大同大学，山西 大同 037000；3.中兵勘察设计研究院，北京 100053)



工程区域素填土地基处理方案研究

伊丽娟1，赵 洪2，马大岩3

(1.大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037000； 2.大同大学，山西 大同 037000；3.中兵勘察设计研究院，北京 100053)

通过对陕西省延安市新区区域地质构造和场地地层结构及特征的介绍，知悉本场地有厚度和均匀性均差异较大的素填土层，通过对工程场地素填土层厚度、成分及物理力学性质的分析研究和实践证明，强夯法加灰土挤密桩是对该种素填土层一种较好的地基处理方式.

延安市新区；素填土；强夯法；灰土挤密桩；地基处理

0 引言

强夯法是在重锤夯实法基础上发展起来的一种新的地基处理方法，又被称为动力固结法.它是用机械将重锤提升到一定高度后，利用重锤的本身的重力自由落体到需要加固的土层上，将势能转化为动能，再将动能转化为夯击能和冲击波，最后通过强夯产生的夯击能和冲击波的作用，使地基土迅速固结的方法.强夯法主要用于砂性土、非饱和黏性土与杂填土地基.对非饱和的黏性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度[1]215,[2]228,[3]52-55,[4]76-77,[5]134-135,[6]153-154.

灰土桩是利用机械将钢套管(或振动沉管)打入待加固地基中成孔，通过钢套管的挤压振动作用，使桩孔周围的地基土得到加密，然后在孔内分层填入灰土经过机械加密或夯实后而成灰土桩.回填土料一般选用粉质黏土或塑性指数比较大的粉土，还需用筛子过筛，筛孔孔径一般不大于20 mm，并不得含有有机质物质.石灰一般选用块状生石灰消解3～4 d后，形成粗粒粒径不大于5 mm的熟石灰.灰土(体积比例2∶8或3∶7)或二灰土应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实[7]112-113.

1 工程概况

陕西省延安市新区分为3大片区，分为新区北区、新区东区和新区西区，控制面积78.5平方公里，计划承载人口40万以上，新区东区位于宝塔山东南，延河南岸，与北区新城隔川相望.新区西区位于凤凰山西侧，毗邻老城.以红色文化为核心，发展文化旅游产业，打造展示圣地延安历史记忆的新“窗口”[8]55-57.本场地位于延安市新区北区，场地由于前期地平面较低，因此进行了回填处理.

2 区域地质构造

延安地区大地构造单元属华北地台的鄂尔多斯台向斜的中部，为陕北构造盆地的一部分，区内地质构造简单，地层平缓，无火成岩侵入，是华北陆台最稳定的部分.总体为一轴面走向NNE，倾向NE，倾角1°～4°左右的单斜构造，仅在局部可见岩层出现平缓波状的小褶曲(倾角2°～10°)和长度几百米的小断层，无大的褶皱和断裂，构造形迹比较简单[9]17-20.

基底属前震旦系，其上主要为古生代和中生代陆相碎屑岩沉积.未发现中生代以前的老岩系出露，岩系自东向西由老而新，走向一般为南北向或略呈北东向.岩层一致向西倾斜，倾角约1°～3°，油层亦因此东浅西深.陕北构造盆地的东界和南界是山西台背斜(吕梁山入渭北北山)，西接贺兰山台向斜，北抵内蒙古台背斜(阴山山脉).从区域地质来看，鄂尔多斯地台内部分为3个一级构造单元：北部东胜隆起、南部陕北翘折和西部陕甘宁边缘拗陷.延安地区占有陕北翘折的主要部分和陕甘宁边缘拗陷的小部分.因此，大地构造单元分区，包括陕北翘折的次一级构造三延沉陷、富县隆起及旬邑沉陷的一部分；陕甘宁边缘拗陷在延安地区的二级构造为志丹隆起和吴旗沉陷.工程区域地质剖面示意图见图1.

图1 工程区域地质剖面示意图

3 场地地层结构及特征

本次勘察表明：拟建场地在勘察深度范围内的地层主要由素填土层、黄土层、古土壤层、黄土层构成，地层分类描述如下：

1) 素填土层(Q4ml)：褐黄色～棕红，稍湿～湿，稍密～中密～密实.本层为填方区，以粉土为主，粉质黏土次之，为分层夯实、震动碾压的压实填土.呈坚硬～硬塑～可塑状态.层紊乱，见少量结核、有机物及植物根系.本层局部未揭穿.层厚1.50 m～45.00 m，层底深度1.50 m～45.00 m，层底标高1 059.02 m～1 103.48 m.

2) 黄土层(Q3eol)：褐黄色～浅褐色，主要由粉土组成.稍湿，稍密～中密～密实，坚硬～硬塑塑状.见少量结核、钙质条纹及植物根系，偶见少量蜗牛壳、虫孔、虫迹.本层局部未揭穿.层厚1.50 m～17.90 m，层底深度8.80 m～38.00 m，层底标高1 069.94 m～1 096.18 m.

3) 古土壤层( Q3eol)：浅棕红～棕红色，主要由粉质黏土组成.稍湿～湿，中密～密实，坚硬～硬塑～可塑.见较多钙质斑点、条纹及钙质网纹，混少量钙质结核.本层局部未揭穿.层厚1.00 m～18.50 m，层底深度20.00 m～40.00 m，层底标高1 065.17 m～1 084.49 m.

4) 黄土层( Q2eol )：褐黄色，主要由粉土组成.稍湿，中密～密实，坚硬状.混少量钙质结核.本层未揭穿.层厚1.00 m～7.00 m，层底深度23.00 m～38.00 m，层底标高1 065.31 m～1 080.91 m.

4 素填土地基处理方案研究

根据对该场地的岩土工程勘察，该场地表层为素填土地基，为新近回填土，大部位置回填厚度较大，最大揭露厚度达到45.0 m，固结未完成，难以控制不均匀沉降，具湿陷性,工程性能一般.

对于本场地的素填土地基，其主要注意的问题有2个：一是承载能力问题，由于素填土地基的填土都经过松动，虽然在填土过程中经过压实，但是承载力下降明显，二是地基的沉降问题，本场地的素填土为人工填土，固结尚未完成，属于欠固结土，土体本身需要固结，反映到建筑物上，造成建筑物下降，另外在填土过程中，虽有机械压实，但是由于填土厚度不同，施工队伍素质和施工机械条件等因素限制，造成填筑地基均匀性很差，容易造成不均匀沉降，其素填土地基标准贯入试验成果统计表如下表1所示.

表1 标准贯入试验成果统计

为了解决上述问题，需对地基土进行处理，在以往的处理过程中，一般采用灰土挤密桩，并进行孔内强夯的方式来处理，但仍有很多因地基处理效果不是很好，导致房屋开裂等现象的发生，笔者认为其主要原因是由于素填土厚度差异大，且均匀性差，设计时没有考虑具体土质情况，施工队伍由于知识水平和经济等原因驱使，致使灰土桩承载力差异较大，而进行检测时，时常考虑的是复合地基承载力能不能满足要求，而未考虑其他因素，导致建筑物不均匀沉降比较严重，为了解决这个问题，建议采用强夯加灰土挤密桩的处理方式.在进行灰土挤密桩施工前，先对地基采用强夯加固处理，强夯采用先点夯再满夯的方法，点夯采用正方形布置，间距为4 m×4 m，单击夯能2 000 KN·m，最后两击的平均夯沉量不大于50 mm，施工采用间隔点夯的方式如图2所示，点夯完成后进行满夯.满夯夯击能为1 000 KN.m锤印搭接不小于1/4锤印如图3所示.可有效消除表层土的湿陷性，降低土的压缩性，减少土体的不均匀性，增加土体的承载力，再进行灰土挤密桩施工，灰土挤密桩桩径为400 mm，桩平面布置为等边三角形，桩距0.9 m，有效桩长8.0m可进一步降低湿陷性，降低地基压缩性，增加承载能力.

最后经实践证明，采用强夯法加灰土挤密桩法施工，承载力满足要求，且房屋的不均匀沉降明显减少，说明该处理方法是一种比较好的地基处理方式.

图2 强夯点夯夯击点布置示意图

图3 强夯满夯夯点搭接示意图

5 结语

通过对陕西省延安市新区某工程区域地质构造和场地地层结构及特征的介绍，再通过对素填土地基处理方案研究得出如下结论：

1) 本场地的素填土地基为新近回填土，固结未完成，厚度差异大，且均匀性差，难以控制不均匀沉降.

2) 采用灰土挤密桩加孔内强夯的方式处理地基，容易造成房屋开裂，处理效果不好.

3) 采用强夯法处理加灰土挤密桩的地基处理方式能有效消除素填土的湿陷性，不均匀性，承载力满足要求，不均匀变形较小，是一种较好的地基处理方式.

[1] 白永生，周 沆.浅析强夯法在地基处理中的应用[J].黑龙江科技信，2008(10).

[2] 陈 贺.浅谈强夯法高填方路基的施工及质量控制[J].民营科技，2010(06).

[3] 王永霞，王健辉.强夯法处理地基技术在某工程中的运用[J].21世纪建筑材料，2010(04).

[4] 熊双泉，彭建军.强夯法在地基处理工程中的运用[J].中国高新技术企业，2011(09).

[5] 姜春荣，潘正香.公路施工软土地基施工技术与对应技术措施分析[J].企业改革与管理，2014(09).

[6] 汪胜奇.强夯法在高填方路基施工中的应用[J].山西建筑，2014，40(15).

[7] 孙贵才.挤密法处理高速公路黄土路基分析[J].交通标准化，2011(02).

[8] 杨红霞.关于延安新区与老城衔接问题研究[J].环境科学与管理，2014，39(04).

[9] 张延辉.延安凤凰山滑坡灾害风险性研究[D].西安：长安大学，2008.

[责任编辑 梧桐雨]

2016-12-27

伊丽娟(1980- )，女，黑龙江哈尔滨人，大同煤炭职业技术学院讲师，硕士，主要从事基础工程及地质灾害教学与研究。

TU472

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1671-8127(2017)02-0084-03