（地质工程专业论文）18000kn·m强夯处理深厚填土地基与超长灌注桩原位试验研究.pdf

国内图书分类号： 国际图书分类号： 硕士学位论文 1 8 0 0 0 m 强夯处理深厚填土地基与超长灌 注桩原位试验研究 国家建设部科研攻关基金资助项目( 0 4 - 2 0 1 6 ) 上海市青年科技启明星项目( 0 8 q 1 3 1 4 0 2 6 ) 上海现代建筑设计集团基金资助项目( 2 0 0 4 一结- 地- 0 3 ) 上海现代建筑设计集团基金资助项目( 0 8 - l a 类- 0 2 1 5 基) c i a s s f i e di n d e x ： 工些垒z 2 u d c ： d i s s e r t a t i o nf b rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g h a n d l et h ed e e pb a c k f i l l e d f o u n d a t i o nw i t h18 0 0 0 k n m d y n a m i cc o n p i a c t i o na n dt h es i t u t e s t r es e a r c hi ns u p e r l o n g b o r e dp i l e s u p p o r tb yt h en a t i o n a lm i n j s t o fc o n s t r u c t i o nf u n df o rs c i e n t i f i c 伧s e a r c h p r o j e c 垃so fc h i n a ( 0 4 - 2 0 16 ) s h a n g h a i “p h o s p h o r ”y b u t hs c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( 0 8 q 13 1 4 0 2 6 ) s u p p o r tb yx i a n d a ia r c h i t e d u 陀d e s i g ng r o u pp r o j e c tf u n d i n g ( 2 0 0 4 - c o n s o d a t i o n - f o u n d a t i o n - 0 3 ) s u p p o r tb yx i a n d a ia r c h i t e c t u r ed e s i g ng r o u pp n 功e 既f o u n d i n g ( 0 8 - 1a c i a s s 一0 215 - f o u n d a t j o n ) c a n d i d a t e ： s u p e r “s o r ： l i a ot i a r 山u i p r o f s h iw e i s e n i o re n g i n e e r s h u iw 色i h o u a c a d e m i cd e g 他ea p p l i e df o r ：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g s p e c i a l 锣： g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g d a t eo fo r a ie x am i n a t i o n ：d e c e m b e r2 0 0 9 u n i v e r s i 哆：q i n g d a ot e c h n o l o g i c a lu n i v e r s i t y 硕士学位论文 1 8 0 0 0 l 洲m 强夯处理深厚填土地基与超长灌 注桩原位试验研究 学位论文答辩日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 青岛理工大学工学硕士学位论文 摘要 目录 第1 章绪论 。 1 1 课题研究的目的和意义1 1 1 1 课题研究的背景1 1 1 2 课题的来源及研究意义2 1 2 国内外研究应用现状3 1 3 强夯技术的工程应用6 1 3 1 强夯法加固非均匀回填土地基。6 1 3 2 强夯法加固砂土液化地基6 1 3 3 强夯法加固湿陷性黄土地基6 1 3 4 强夯法加固砾质黏性土回填土地基7 1 3 5 强夯法加固饱和土地基7 1 3 6 强夯法加固抛石填海地基8 1 4 课题研究的内容及目标8 第2 章强夯法地基处理技术理论研究。1 l 2 1 强夯法概要：。1 1 2 2 强夯加固机理分析1 2 2 2 1 土的特性。l2 2 2 2 动力固结原理1 3 2 2 3 震动波压密理论。l5 2 2 4 强夯加固机理分析研究18 2 3 强夯参数选择19 2 3 1 有效加固深度- 1 9 2 3 2 夯击能确定2 1 2 3 3 夯击次数与遍数2 1 2 3 4 夯点布置及间距2 2 2 4 本章小结2 2 第3 章1 8 啊加| k n 恤系列高青星吸猫配备钉囊夯- 由! ：| j 验2 研究。2 3 3 1 工程概况2 3 青岛理工大学工学硕士学位论文 3 2 工程地质条件2 3 3 3 18 0 0 0 k n m 系列能级强夯试夯试验2 6 3 3 1 强夯试夯设计2 6 3 3 2 强夯试夯施工参数2 6 3 4 强夯试夯效果检验2 8 3 4 1 平板载荷试验3 0 3 4 2 动力触探试验3 6 3 4 3 瑞利波试验4 3 3 5 本章小结4 9 第4 章1 踟i n 恤高台嘲臻痨处皤鄹釉驻地基蒯果检验5 1 4 1 强夯法地基处理设计方案与施工参数确定一5 1 4 1 1 工程地质条件5 1 4 1 2 强夯法地基处理设计方案与施工参数确定5 2 4 2 强夯地基效果检验试验研究：5 3 4 2 1 强夯地基试验方法5 3 4 2 2 平板载荷试验分析5 3 4 2 3 重型动力触探试验分析5 8 4 2 4 瑞利波试验分析6 2 4 3 本章小结7 1 第5 章超长钻孑魄酣搠原位躏验2 研究7 2 5 1 钻孔灌注桩设计。7 2 5 1 1 钻孔灌注桩参数设计7 2 5 1 2 钻孔灌注桩要求7 3 5 2 超长灌注桩3 0 0 0 0 k n 竖向抗压静载试验7 4 5 2 1 试验方案7 4 5 2 2 试验结果分析。7 5 5 3 桩身内力测试7 7 5 3 1 测试目的i ：“：。：。：7 7 5 3 2 传感器安装7 8 5 3 3 桩身内力试验结果分析7 8 5 4 本章小结i 9 0 第6 章结论与展望9 1 6 1 结j 沦91 6 2 展望9 2 胥岛理工大学工学硕士学位论文 参考0 之：献。9 4 9 8 9 8 致谢。9 9 膏岛理工大学工学硕士学位论文 摘要 强夯法是一种经济高效的地基处理方法。高能级强夯有效加固深度大，可加 固处理沿海非均匀回填的抛石填海且下卧层夹杂淤泥质土地基、山区非均匀回填 地基、湿陷性砂土液化地基、以及冻土地基。经过高能级强夯地基处理后的地基 土强度和均匀性得到了有效的提高，降低压缩性，消除湿陷性。本文研究重点为 国内首次成功实施的1 8 0 0 0 k n m 高能级强夯联合超长灌注桩处理沿海碎石土深厚 回填土地基及试验分析。 本论文依托国家建设部科研攻关基金资助项目：高能级强夯地基加固机理工 法研究与专用机械研制( 0 4 2 0 1 6 ) 、上海市青年科技启明星项目( 0 8 q 1 3 1 4 0 2 6 ) 、 上海现代建筑设计集团基金资助项目：高能级强夯与预处理动力固结法研究 ( 2 0 0 4 结地0 3 ) 和上海现代建筑设计集团基金资助项目( 0 8 1 a 类0 2 1 5 基) ， 对不同类型土体的强夯法加固机理以及参数选择进行分析，对所处理的抛石填海 夹杂淤泥质土的地基进行分区选择不同能级的高能级强夯试夯试验( 8 0 0 0 k n m 、 1 5 0 0 0 k n m 、1 8 0 0 0 k n m ) ，在这基础上成功实施了国内首次1 8 0 0 0 k n m 的高能级 强夯试验方案，对试验中数据进行整理分析。试验结果显示1 8 0 0 0 k n m 高能级强 夯有效加固深度达到1 5 3 m ，比8 0 0 0 k n m 增加了6 1 ，同一能级下陆域加固效 果明显优于海域，有效加固深度平均提高了2 9 。所得结论为国内大面积高能级 强夯地基处理设计、施工与检测提供了依据。 在此基础上本文提出了1 8 0 0 0 k n m 的高能级强夯施工方案，在某沿海碎石土 回填地基上成功实施了国内首次1 8 0 0 0 k n m 高能级强夯试验，对试验中取得的大 量数据进行了详尽的分析整理。为1 8 0 0 0 k n m 的碎石回填土地基的处理、施工组 织设计与检测提供了参数依据。试验结果表明罐区经1 8 0 0 0 l ( n m 能级强夯处理后， 场地地基承载力特征值不小于3 0 0 k p a ，压缩模量不小于2 5 m p a ，有效加固深度达 到1 5 5 m 。若用m e n a r d 公式计算，其修正系数为0 3 7 。若用于规范表格，建议对 碎石土，砂土等粗粒土取1 4 l7 m 。 目前超长钻孔灌注桩已经在工程中大量应用，地基土承载力强度经过 1 8 0 0 0 k n 硼高能级强夯处理后得到提高。为满足油罐对地基承载力以及场地均匀 性的要求，在高能级强夯基础上采用钻孔灌注桩的施工方法，以减少灌注桩荷载 作用时的负摩阻力，提高桩基的承载力。本文对超长钻孔灌注桩进行国内首次采 用最大加载量为2 4 0 0 0 l 洲的竖向抗压静载试验，对桩基的承载力进行检验。试验 结果显示，陆域及海域的钻孔灌注桩单桩竖向抗压承载力达到1 1 6 0 0 k n 。测得在 竖向抗压静载荷试验过程中桩身轴力，桩侧摩阻力分布以及端阻力的变化，分析 得到各土层桩侧摩阻力及端阻力。本试验为高能级强夯联合钻孔灌注桩处理深厚 填土夹杂淤泥质土地基提供了工程先例。 关键词1 8 0 0 0 k n m 高能级强夯；有效加固深度；强夯试验；钻孔灌注桩；载荷 试验；内力分析；桩侧摩阻力 青岛理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t d y n 锄i cc o m p a c t i o n ( d ci ns h o r t ) h a sb e c o m eag e n e r a l l y c e p t e df o u n d a t i o n i m p r 0 v e m e n tt e c l u l i q u ef o ri t ss i m p l i c i 够锄dc o s t - e a e c t i v e n e s s a n dh i g he n e 唱y l e v e ld y n 锄i cc o m p a c t i o n ( h e l d ci n s h o n ) h a sb e e ne s p e c i a l l ye f r e c t i v e f b r c o m p a c t i o no fc o 嬲t a lm b b l ef i l l s 锄di nr u b b l e - m o u i l ds e a r e c l 锄a t i o nf o u n d a t i o n u i l d e r l y i n gd e e pm u c k ys o i l ，n o n - u i l i f b 咖b a c k f i l l si nm o u n t a i na r e a ，c o l i 印s i b l es a n d y l i q u e f i e d f o u i l d a t i o n锄d舶z s o i lf o u n d a t i o n诵t h l a r g ee 航c t i v ed e p t h o f i m p r o v e m e m h e l d ch 嬲b e e nu s e df o ri n c r e a s i n gi nf o u n d a t i o ns o i ls t r e n g t ha n d h o m o g e n e i 吼r e d u c t i o n i 芏l c o m p r e s s i b i l i t ) ，o fv a r i o u st y p e so fs o i ld e p o s i t sa n d l i q u e f 如t i o np o t e n t i a jo fs 锄d t h em a i ns u b j e c ti i l v e s t i g a t e d i 1 1m i sp a p e ri s 18 0 0 0 k n 。mh i g h - e n e r g ) ，d y 彻m i cc o m p a c t i o n 也ef i r s tt i m ei nc l l i mu n i t es u p e r 1 0 n g b o r e dp i l e s 仃e a td e 印1 1 j b b l ef i l l si i lc o 嬲t a la r e 弱锄dt e s t 锄a l y s i s r e l y i n g0 nm en a t i o 砌m i i l i s t 巧o fc o n s t m c t i o nf u i l do fs c i e n t i f i cr e s e a r c h p r o j e c t s ：t h ec o n s t r u c t i o nm e m o dr e s e a r c ho fh e l d cf o u n d a t i o nr e i i l ：f o r c 锄e n ta n d t 1 1 ed e v e l o p m e mo fs p e c i a lm a c e r y ( 0 4 - 2 - 0 1 6 ) ，s h 锄曲a i “p h o s p h o r ，y o u ms c i e n c e f o u i l d a t i o no fc l l i m ( 0 8 q 1 31 4 0 2 6 ) x i 锄捌a r c h i t e c t u r ed e s i 印研o u pp r o j e c t 觚d i n go fh i 曲e n e 唱yl e v e ld y i l 锄i cc o m p a c t i o na n dt l l er e s e a r c ho fp r e - 仃e a 咖e n t d cm 劬o d ( 2 0 0 4 c o n s o l i d a t i o n - f o 岫咖i o n 0 3 ) 觚dx i 锄“a r c h i t e c t u r ed e s i 印 舶u pp r o j e c t劬d i n go fh i 曲e n e 唧 l e v e ld y n 锄i c c o m p a c t i o n( 0 8 1a c l 鹤s - 0 2l5 - f o u n d a t i o n ) a sw e l l 嬲觚a l y z eo fm er e i n f o r c e m e n tm e c h a n i s mo f d y n 锄i cc o m p a c t i o n 锄dp a r a m e t e rs e l e c t i o nt od i 丘e r e n ts o i l s ，锄dh 觚d l e db ya m i x 嘁o fc o a s t a ln l b b l ef i u s锄d1 1 j b b l e - m o u n ds e a _ i e c l 锄a t i o nf o u n d a t i o n 啪d e 订y i n gd e e pm u c k ys o i lt 0c h o o s ead i 髓r 朗te n e 哪7l e v e lo fh i 曲e n e 聊7l e v e l d y n 锄i cc o m p a c t i o n ( 8 0 0 0 k n m ，15 0 0 0 k n 。m ，18 0 0 0 k n m ) t e s ti i ld i f f e r e ma r e 嬲，i i l 也eb 嬲i so nt h es u c c e s s 缸l i m p l e m e n t a t i o n0 ft l l ee x p 耐m e n t a ls c h e m eo f18 0 0 0 k n m l l i g h e n e f g ) ，d y i l 锄i cc o m p a c t i o nt l l ef i r s tt i m ei i lc h i n 钆锄dt h ea r r 孤g e m e n ta i l a l y s i s o ft h em 鹋st e s td a t a d c n l er e s u l t ss h o w e dt h a tm ee d ia c h i e v el5 3 m ，6 1 m o r e t 1 1 锄8 0 0 0 md ca ：f b e r18 0 0 0 l ( n 。mh e l d c t 量l er e i 廊r c i n ge 舵c ta tl a n d - b a s e d a r e ai sm u c hb e n e rt h 锄s e aa r e aa tm es 锄el e v e l ，t l l ea v e r a g eo ft h ee d ir a i s e2 9 t h ec o n c l u s i o nt ob a c ko fal a r g ea r e ao fh e l d cf o u i l d a t i o nd e s i g n ，c o n s t m c t i o n 鲫d t e s t i n gp r 0 v i d em eb 嬲i s b a s e do nt h et e s to fh i g h e n e 唱yl e v e ld y n 锄i cc o m p a c t i o n ( h e l d c ) ， p r o p o s e d m e18 0 0 0 k n m h i g he n e 唱yl e v e ld y n 锄i cc o m p a c t i o ne x p e r i m e n t s c h e m ei nt l l i sp a p e r 锄du s e ds u c c e s s 如l l yi n 也eb a c k f i l l sf o u n d a t i o no f g r a v e ls o i lo f c o 嬲t a lh a si m p l e m e n t e df o rt l l es e r i e se x p e r i m e n to f18 0 0 0 k n mh i 曲e n e 略yl e v e l 青岛理工大学工学硕士学位论文 d y n 锄i cc o m p a c t i o n ( 8 0 0 0 k n m 、 l5 0 0 0 k n 。m 、18 0 0 0 k n 。m ) t h ef i r s tt i m ei nc h i n a b a u s eo nt h et h et e s tt e n t a t i v ed a _ t ao fp i 锄tl o a d i n gt e s t ，t l l eh e a 、7d y n 锄i cs o u n d i n g t e s t 锄dt h em u l t i m m s i e n ts t a t es u r f a c ew a v et e s t ，o b t a i n e dt 0c a r 拶o nt h em o r e e x h a u s t i v er e o r g a n i z a t i o n 孤a l y s i s ，锄dp r o v i d et h ep a r a u m e t e r b a s i sf o rt h e18 0 0 0 k n 。m f o u t l d a t i o n 打e a t m e n t ，c o n s t r u c t i o no 略a i l i z a t i o nd e s i g na 1 1 dd e t e c t i o n t h et e s tr e s u l t i n d i c a t e dt l l a tt h e1 址墩f a na r e rt l l ep r o c e s s i n go f18 0 0 0 k n + mh i g he n e 唱yl e v e l d y n 锄i cc o m p a c t i o n ，t h ec h a r a c t e r i s t i cv a l u eo ff o u n d a t i o nb e a r i n gc 印a c i t yo ft h e g r o u n di sl a 唱e rt h 觚3 0 0 l ( p a ，t h ec o m p r e s s i o nm o d u l u si sn o tl e s st h a i l2 5 m p 钆锄dt h e e f r e c t i v er e i n f o r c e m e n td e p t ha c h i e v e sl5 m ( 讯w e lb a c k f i l lf o u n d 习l t i o nt r e a m l e n t ， c o n s t m c t i o no 唱枷z a t i o nd e s i g na i l dt e s tp r o v i d e dt h ep a r a m e t e r sb 弱i s a sar e s u l to f o u re x p 丽m e n t ，w ec o n c l u d et h a tm ec o e 伍c i e n to fm e n a r df 0 姗u l ai so 3 7 锄dm e e d if 0 r1 1 j b b l ef i l l sa n ds a n di s1 4 17 m ，i f u s e di nc o d et a l b l e a tp r e s e n t ，s u p e 卜l o n gb o r e dp i l e sh a v eb e e n 谢d e l yu s e di 1 1 e n g i n e e r i n g ，m e c h a r a c t e r i s t i cv a l u eo ff o u i l d a t i o nb e 撕n gc 印a c 时s 吮n g mi m p r o v e d 世e r l8 0 0 0 k n + m h e l d c 仃e a n l l e n t t om e e tm eo i lt a 】出o nm ef o u l l d a t i o nb e 撕n gc 印a c 时a i l ds i t e r e q u i r e n l e n t so fu i l i f o 肌咄u s e db o r 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d d e p t l l ；d y i 瑚【t l i cc o m p a c t i o nt e s t ；b o r e dp i l e s ；l o a d i n gt e s t ；i n t e m a lf o r c e 锄a l y s i s ； l a t e m l 行i c t i o n i v 青岛理工大学工学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的目的和意义 1 1 1 课题研究的背景 目前，国内大型基础设施如机场、码头、油罐等建设的发展和沿海抛石填海 地基工程【i j 都给强夯工程的大量实施创造了条件。“十五 期间每年需要采用强夯 法处理的地基超过6 0 0 万m 2 以上，其中大部分都需要采用高能级强夯法进行处理。 我国近期大量基础设施亟待施工建设，“长三角、“珠三角 “环渤海”、“北 部湾 等经济区域的发展也带动了大批的基础设施建设项目，工程建设中的山区 杂填地基、开山块石回填地基、抛石填海、吹砂填海、围海造地等工程也越来越 多。我国是一个多山区的国家，工程地质条件复杂，覆盖土层厚薄不均。如果地 基处理不当，则可能导致地基的不均匀沉降、影响场地的稳定性等。因此，山区 工程建设中，地基处理问题就显得尤为重要。同时，我国“地少人多 的矛盾日 渐突出，特别是沿海地区不仅人口稠密，且建设规模的迅速扩大，使得人均耕地 面积少，建设用地更为紧缺。和国际上其他国家一样，在解决用地矛盾时大都采 用大规模的“围海造地”方法，成为沿海地区解决建设用地和农业用地之争的唯 一出路。围海造地即将炸山或炸岛所得的碎、块石抛入海中填积而成，由此堆积 起来的场地不仅非常疏松，而且央杂淤泥，极不均匀，若不作处理，无法作为建 设用地。在我国己有多个工程采用“开山填谷 、“炸山填海 、“炸岛填海” 等方法，并利用高能级强夯法加固处理此类填筑地基，使其地基强度、变形及均 匀性等满足工程建设的要求。为满足城市发展、环境保护、工程建设等的需要， 在许多不良工程地质条件下建造大型、重型建( 构) 筑物已经成为现代工程建设的一 项重要课题，这也使得高能级强夯以其独特的优势日益引起国内外工程界的关注。 高能级强夯一般是指主夯击能大于8 0 0 0 k n m 的强夯。与常规强夯法相比，高能级 强夯法的有效加固深度可达1 0 3 0 m ，可加固处理大厚度非饱和土、大面积重堆载 场地，如大中型油库、塔基、大型筏板地基、高堤坝、大厚度湿陷性黄土和新填 土等。对于提高地基土强度和均匀性，降低压缩性，减少差异沉降，消除湿陷性， 改善其抵抗振( 震) 动液化的能力等具有明显的效果。而现行的建筑地基处理技术 青岛理工大学工学硕士学位论文 规范只对8 0 0 0 k n m 能级以下的强夯参数、有效加固深度进行分析。对于8 0 0 0 l ( n m 以上高能级强夯的夯击次数及遍数、夯点布置及间距、有效加固深度还没有明确 定义。本文从1 8 0 0 0 l ( n m 系列高能级强夯试验( 8 0 0 0 k n m 、1 5 0 0 0 k n m 、1 8 0 0 0 l 洲m ) 结果分析，为高能级强夯的参数设计提供参考。 经过高能级强夯处理过后的地基，为消除地基不均匀沉降，提高地基均匀性， 在强夯地基的基础上采用钻孔灌注桩的施工方法，提高地基承载力，满足油罐设 计所需要求。 1 1 2 课题的来源及研究意义 抛石填海工程，其传统地基加固做法是吹填完成后进行2 3 年的真空预压或 堆载预压【2 引。但是由于工期太长，且承载力提高有限，传统做法无法满足要求。 此类“炸山填海”、“炸岛填海”等工程中回填的抛石、海水对钢材和混凝土的腐 蚀性等问题都大幅增加了桩基的施工难、工期长和造价高，也促成了高能级强夯 的大量应用和快速发展，部分工程抛石和淤泥层的最大厚度达到了2 5 m ，如福建、 广东、山东、广西、浙江等近3 0 个国家重大工程项引3 1 ，经方案经济、技术、工 期等综合对比后采用了高能级强夯地基。 本文从大块抛石地基的特性、高能级强夯夯击能的设计，有效加固深度的探 讨以及结合工程应用实例，技术经济分析等方面进行总结。由于高能级强夯法是 目前最经济的地基处理方法，在石化工程建设中得到进一步的推广应用、必将产 生更可观的经济效益和社会效益。 对于大直径超长灌注桩，要进行载荷试验需施加很大的试验载荷，难度较大， 国内外对摩阻力研究的实测资料少。本论文进行了超长灌注桩3 0 0 0 0 k n 的竖向抗 压静载原位试验研究，并通过在钢筋上布设钢筋应力计，测得在加载过程中的摩 阻力变化情况。可供国内大面积深厚填土地基超长钻孔灌注桩的设计、施工和监 测借鉴。 我国目前是全球最大的建设热土，经济的持续快速健康发展带动了石油、化 工、船舶、铁道、电力、交通、物流以及房屋建设等多领域的蓬勃发展。同时由 于我国“地少人多 的矛盾日渐突出，特别是沿海地区不仅人口稠密，且建设规 模迅速扩大，更凸显了人均耕地面积少与建设用地紧缺的矛盾。与国际上其他国 家一样，我国在解决用地矛盾时已采用大规模的“围海造地”、“填谷造地 等方 ， 青岛理工大学工学硕士学位论文 法，这已成为沿海地区、山区解决用地矛盾的有效方法【4 】。围海、填谷造地堆积起 来的场地不仅非常疏松，而且还常央杂有淤泥杂质，极不均匀，若不作处理，根 本无法作为建设用地。国内大型基础设施建设的发展【5 1 和沿海城市填海造陆工程以 及西部大开发1 6 】，都给高能级强夯技术的广泛应用和发展提供了条件。据“九五、 “十五”期间强夯的增长速度预测，“十一五期间每年需采用高能级强夯处理的 地基有1 8 0 0 2 6 0 0 万m 2 。同时，我国近期又有多项大型基础设施开工建设，“西部 大开发”、“长三角”、“珠三角”、“环渤海”、“北部湾等经济区域的快速发展等 都将带动大批基础设施建设项目，工程建设中的山区杂填地基、开山块石回填地 基、炸山填海、吹砂填海等围海造地工程【7 】也愈来愈多，深厚填土工程也随之越来 越多，需要加固处理的填土厚度和深度相应也越来越大。 针对此类量大面广的地基处理工程需要，本论文通过在某沿海碎石土回填地 基上成功实施的国内首次采用1 8 0 0 0 k n m 高能级强夯系列试验( 8 0 0 0 k n m 、 1 5 0 0 0 k n 佃、1 8 0 0 0 k n m ) ，为1 8 0 0 0 k n m 高能级强夯的设计、监测和检验提供了 依据，所得结论可指导高能级强夯地基处理的设计、施工和检测。 同时，针对在强夯处理过后的地基上的超长钻孔灌注桩进行了3 0 0 0 0 k n 的静 载试验，通过埋设的钢筋应力计，得到灌注桩的摩阻力分布情况。所得结论可指 导深厚填土地基超长灌注桩的设计、施工和检测。 1 2 国内外研究应用现状 强夯法基本思想源于古老的夯击方法，用夯击法加固地基土或土工构筑物是 我国在公元前6 世纪就已经采用的施工方法。进入文明社会以来，中国就一直用 夯( 木夯、抬夯) 、硪( 石硪、铁硪) 加固地基。到2 0 世纪3 0 年代出现了重锤夯实法， 锤重仅2 0 3 0 k n ，落距2 3 m 。到5 0 6 0 年代，重锤夯实法锤重发展到了5 0 7 0 k n ， 落距也提高到5 9 m ，但加固深度很浅。 国际方面，强夯法的出现是在作为一种在原理、加固效果、适用范围和施工 工艺都异于夯击法和重锤夯实法的现代地基处理技术，由法国工程师梅纳 ( l m e n a r d ) 于1 9 6 9 年创立强夯工艺后形成的。1 9 6 9 年l m e n a r d 对法国南部c a n n e s 附近n 印o u l e 海滨一采石场废上石围海造成的场地上，该场地表层为新近填筑约 9 m 厚的碎石填土，其下是1 2 m 厚疏松的砂质粉土，场地上要求建造2 0 栋8 层住 宅。由于碎石土是新近填筑的，如果采用桩基，负摩阻力将占单桩承载力的 3 青岛理工大学工学硕士学位论文 6 0 7 0 ，很不经济。改用强夯法处理，锤重8 0 k n ，落距1 0 m ，单击夯击能8 0 0 k n m ， 夯实土平均性能改善2 0 0 。建筑竣工后，其平均沉降仅为1 3 m m 。1 9 7 5 年法国梅 纳公司为完成法国尼斯叫i c e ) 机场一条经填海形成的( 填土厚8 1 8 m ，原海底为松 软的粉土，厚5 0 8 0m ，要求加固深度达4 0m ) 两条飞机跑道及相关设施。计算表 明，这层软土在总回填量2 0 0 0 万m 3 的填土荷载作用下的沉降量将达7 0 0 c m ，而 设计要求在跑道建造前填土沉降基本达到稳定，后期的差异沉降要求控制在o 5 以下，因此要求有效加固深度达3 0 - 4 0 m 。为此在现场特制了一台起重量2 0 0 0l ( n 、 提升高度2 5 m 、自重6 5 0 0 k n ，具有1 8 6 个轮胎的超级起重机车，是迄今为止世界 上最大的强夯施工机械。该工程实际施工中采用自重1 8 0 0 m 的钢板叠合锤，落距 2 3 m ，单击夯击能约4 0 0 0 0 k n m 。加固后地面大量喷水冒砂，局部处于液化状态。 回填土强度提高4 倍，下部粉土提高约1 倍，最大影响深度达3 3 m ，满足跑道设 计要求。j o l l l lf o b r i e n 和c h a r l e s p g u p t o n 报道的孟加拉国1 8 】一个化肥厂及其住宅 区的地基处理工程，该工程采用1 0 0 0 0 k n m 高能级强夯处理，现场测试结果显示， 采用1 0 0 0 0 k n m 高能级强夯，单位面积夯击能3 5 0 0 - 4 5 0 0 k n m m 2 时，影响深度达 2 0 m 以上，其中1 6 m 以上加固效果显著。在犹他州使用1 0 5 6 0 k n - m 的高能级强夯 加固处理冲积尾矿o 】。 在英国和美国目前的强夯工程中，绝大部分夯锤的重量在6 0 2 0 0 k n ，落距在 2 0 m 以内。在英国，对1 5 0 k n 夯锤，落距为1 5 m 的强夯称为高能级强夯( f u l l s c a l e d y n 锄i cc o m p a c t i o n ) ，对夯锤为6 0 1 0 0 k n 的强夯称为低能级强夯( m i n jd ”锄i c c o m p a c t i o n ) 。美国的能级标准略高些，并在一些强夯工程中用到3 3 0 k n 和5 0 0 k n 的夯锤，落距3 0 m ，在新墨西哥等西部五州的湿陷性黄土地基处理中强夯能级都 在2 0 0 0 k n m 以上，最高能级达到6 4 8 0 k n m 。在怀俄明州使用9 5 7 0 k n m 的高能 级以消除砂质粉土的液化性；在犹他州用1 0 5 6 0 k n m 的高能级强夯加固处理冲积 尾矿。另外，m e n a r d 公司在瑞典【l l 1 2 1 用高能级强夯( 1 6 0 0 0 k n m ) 处理碎石土，有效 加固深度也达3 0 m ：h e n d ym s 在香港f 1 3 1 5 】采用1 4 0 0 0 k n m 和7 0 0 0 k n m 的高能级 强夯，置换处理深达4 0 m 的海相淤积土，取得了好的效果。 与国际上相比，在高能级强夯领域方面，我国的研究和工程实践在最近几年 得到了迅速发展。我国于1 9 7 5 年开始介绍和引进强夯技术【1 6 】，并于1 9 7 8 年底开 始在工程中试用，之后得到迅速推广，能级也在不断地增加，但强夯能级均在 8 0 0 0 k n m 以下，加固处理深度有限，对深厚填土层、和要求加固深度超过l o 1 2 m 青岛理工大学工学硕士学位论文 的软弱地基无能为力。对大厚度的填土区即便可以采用功效很低的分层强夯方法， 但是当存在软弱下卧层时，实践证明其加固效果并不理想。所以针对高能级强夯， 突破8 0 0 0 k n m ，进行1 0 0 0 0 l ( n m 1 6 0 0 0 k n m 能级的强夯加固机理工法研究与专 用设备研制具有很强的现实意义。2 0 0 3 年至今，1 0 0 0 0 k n m 以上高能级强夯1 7 m 1 9 】 在处理非均匀回填地基得到长足的推广。在大亚湾华德石化原油库【2 0 1 2 6 万m 2 非均 匀回填地基采用1 0 0 0 0 k n m 高能级强夯试验取得成功，有效加固深度达到1 5 m 。 在珠海港高栏港区油库1 0 万m 2 非均匀回填且下卧淤泥质土地基采用l o 0 0 0 k n m 高能级强夯试验亦取得成功。因此1 0 0 0 0 k n 佃以下高能级强夯加固处理沿海非均 匀回填地基效果得到证实，其加固效果明显。但对于1 8 0 0 0