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强夯地基处理的综合检测 摘要 强夯法，又称动力固结法，我国自2 0 世纪7 0 年代引进此法后迅速在全国推 广。经过几十年的推广和应用，在建筑工程、水利工程、公路工程中得到了广泛 的应用，取得了良好的效果和效益。强夯和强夯置换的加固效果指标如何有效地 估算和确定，有的研究成果过于复杂繁琐，而未能很好地指导强夯设计；强夯加 固效果丰富的测试数据如何处理，研究成果更是少见；冲击荷载作用下土体特性， 理论和试验研究甚少。迄今为止，强夯法还没有严密的理论分析方法，不能在设 计时作精密的计算和定量的预测，只能依靠经验。为了保证工程质量，必须通过 现场测试对施工效果进行严格的检测和检验。因此，现场测试就成为地基处理的 重要环节。 几年来本文作者在具体的工程实践中作了大量的测试，针对静力平板载荷试 验、动力触探试验、瑞类播测试等各种检测方法进行了详细的比较。本文试图以 多种方法对数据进行整理，得出单项强夯工程加固效果的总体认识，并可从宏观 上进一步认清强夯的加固功效，检验数据资料的可靠性，为设计提供参考。 关键宇：强夯地基；检测；载荷试验；动力触探；瑞雷波 t h e c o m p r e h e n s i v e d e t e c t i o no ft h e h e a v yt a m p i n g f o u n d a t i o n a b s t r a c t t h eh e a v yt a m p i n g ，a l w a y sc a l l e dd y n a m i cc o n s o l i d a t i o n ，s i n c e19 7 0si ti s w o r k e di nc h i n a h a saw i d es p r e a di ns h o r tt i m e i nt h ed o z e n sy e a r so f a p p l i c a t i o n i t h a sb e e nw i d eu s e di nt h ea r c h i t e c t u r e e n g i n e e r i n g ，i r r i g a t i o nw o r k s ，a n dr o a d e n g i n e e r i n g i ta c h i e v e sn i c e re f f e c ta n db e n e f i t s t h e na b o u tt h eh e a v yt a m p i n ga n d h o wt oe s t i m a t et h ec o n s o l i d a t i o ne f f e c ti n d e xo ft h eh e a v yt a m p i n gp e r m u t a t i o ni na n e f f e c t i v ew a y , t h e r ea r es om a n yr e s e a r c hr e s u l t s b u ts o m eo ft h e ma r ev e r yc o m p l e x t h a tt h e yc a ntd i r e c tt h eh e a v y t a m p i n gd e s i g ni nag o o dw a y o t h e rs i d e st h e r ea r es o l i t t l er e s e a r c hr e s u l ta b o u th o wt od e a lw i t ht h et e s t i n gd a t a ，w h i c hh a sag r e a tn u m b e r a b o u tt h ee f f e c to ft h ec o n s o l i d a t i o n e s p e c i a l l yt h et r a i to ft h es o i lu n d e rt h ef u n c t i o no f t h ei m p a c th a se x t r e m e l yl i t t l er e s e a r c hi nt h e o r ya n de x p e r i m e n t a t i o n s of a r ，t h eh e a v y t a m p i n g m e t h o ds t i l ld o e s nth a v ear i g o r o u sa n a l y z e dm e t h o di nt h e o r y a st h er e s u l t ，i t c a ntb eu s e di ne x a c tc a l c u l a t i o na n dq u a n t i t a t i v ef o r e c a s ti nt h ed e s i g n ，t h e ni tc a nb u t d e p e n d s o nt h ee x p e r i e n c e f o rt h es a k eo fa s s u r i n gt h eq u a l i t yo ft h ep r o j e c t ，i tm u s t p a s st h el o c a l et e s ti no r d e r t oh a v ea ne x a c td e t e c t i o na n di n s p e c t i o nf o rt h ei m p a c to f t h ec o n s t r u c t i o n t h e r e f o r e ，t h el o c a l et e s tc o m e st ob et h em o s ti m p o r t a n ts e g m e n ti n t h eg r o u n d s i l ld i s p o s a l t h ea u t h o ro f t h et e x td o e sal o to f t e s t i n gi ni d i o g r a p h i cp r o j e c tp r a c t i c ei ns e v e r a l y e a r s ，w h i c ha i m a tt h ef l a tp l a t es t a t i cl o a dt e s t ，t h ed y n a m i cs o u n d i n gt e s t ，t h er a y l e i g h w a v et e s ta n ds oo n t h ea u t h o ra l w a y sp u tu pal o to fd e t a i l e dc o n t r a s tu n d e rs om a n y t e s t i n gm e t h o d s t h e t e x tt r i e st od i s p o s et h ed a t ai ns e v e r a lm e t h o d si no r d e rt oa c h i e v e t h ec o l l e c t i v i t yu n d e r s t a n d i n ga b o u tt h ee f f e c to ft h ec o n c r e t i o nt h a t i sam o n o m i a l h e a v yt a m p i n gp r o j e c t a l s oi t c a nf u r t h e rr e c o g n i z et h ee f f i c a c yo ft h es t r o n g r a m ， c h e c k o u tt h ed e p e n d a b i l i t yo ft h ed a t a ，c o n s u l tf o rt h ed e s i g n k e y w o r d s ：t h eh e a v yt a m p i n gf o u n d a t i o n ；d e t e c t i o n ；l o a d _ t e s t ；d y n a m i cs o u n d i n g ； t h e r a y l e i g hw a v e 强夯地基处理的综合检测 0 前言 强夯法，又称动力固结法，是1 9 6 9 年法国m e n a r d 技术公司首创的一一种地基加 固方法”，这种方法是将巨锤( 一般为1 0 0 4 0 0 k n ) 从高处自由落下( 落距一般为6 4 0 m ) 对地基以冲击和振动，使土中出现冲击波和冲击应力，迫使土体孔隙压缩， 土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸 出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩 性的一研中有效地基加固方法，也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方 法之一。此法开始时仅用于砂土和碎石土地基，后来由于施工方法的改进，逐步 推广应用于细粒土。强夯法适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、节约 材料、施工工期短、施工文明和施工费用低等优点，我国自2 0 世纪7 0 年代引进 此法后迅速在全国推广。经过几十年的推广和应用，在建筑工程、水利工程、公 路工程中得到了广泛的应用，取得了良好的效果和效益。 强夯和强夯置换的加固效果指标如何有效地估算和确定，尤其是填土地基的 变化性更大，有的研究成果过于复杂繁琐，而未能很好地指导强夯设计；强夯加 固效果丰富的测试数据如何处理，研究成果更是少见；冲击荷载作用下土体特性， 理论和试验研究甚少。迄今为止，强夯法还没有严密的理论分析方法，不能在设 计时作精密的计算和定量的预测，只能依靠经验。为了保证工程质量，必须通过 现场测试对施工效果进行严格的检测和检验侣1 。因此，现场测试就成为地基处理 的重要环节。 强夯加固效果检测的方法较多，本文试图以静力平板载荷试验、动力触探试 验、瑞类播测试等多种方法对数据进行整理，得出单项强夯工程加固效果的总体 认识，并可从宏观上进一步认清强夯的加固功效，检验数据资料的可靠性，为设 计提供参考。本文以青岛某油库罐区为例说明一下强夯填土地基检测方法的适用。 强夯地基处理的综合检测 l 、工程概况 该场区位于青岛市黄岛区，地形较为平坦，属滨海浅滩后经人工回填改造地 貌。第四系地层为素填士：棕黄色，灰绿色，稍湿饱和，| ； = j 变质岩类、花岗岩 类风化物回填而成，呈砂土状，少量粘性土，含较多碎石块石等。1 0 0 米左右， 强夯前地基承载力标准值f 。= 9 0 k p a 。基岩为强风化花岗岩：黄褐色、浅肉红色， 散体状，块状构造。强风化花岗岩层承载力标准值f k = 8 0 0 k p a 。地下水位在3 0 米 以下，随潮水变化。 油罐直径为6 0 米，共建4 个罐区，罐区位置详见图卜2 。该场区三遍强夯施 工夯击能分别为7 0 0 0 k n m 、7 0 0 0 k n m 、3 0 0 0 k n m ，夯后用砂石土回填，满夯夯击 能为1 0 0 0 k n m 。强夯后地基承载力要求达到2 4 0 k p a 。施工现场情况如图卜1 。 图1 - 1 强夯施工现场 2 强夯地基处理的综台检测 唑? 孽辜望j 瓣罂曼翌曼吵? ! ! 、2 犟! 望粤望 烈= _ | j 士 耳婿 础 时i # 甜圩f j 寸，fr i j 幽1 - 2油罐位置分布图 小圆圈位置代表载荷试验点，小三角位置代表动力触探点。 关于强夯施工的有效加固深度，经验值如表i - i 。 表卜l强夯法的有效加固深度( m ) 单击揣眦，l 群看主、班喜鍪锷翌等盎丽嶙琢； 1 0 0 05 o 6 0 4 o 5 0 2 0 0 0 6 p 一7 0 5 0 6 0 3 0 0 0 4 0 0 0 7 o 8 0 8 o 9 o 6 6 0 7 o o 7 0 7 o 8 o i 面f 厂百_ 再二百f l 一飞：丽二二二百jr 一 _ 最鬲i 一r i 否二j 黾飞r 飞j 弓二运i 了4 3 筘0时e酊廿00哆o棼0驰竹彤鼢髑荆 ，一 一 一 强夯地基处理的综合检测 2 静力平板载荷试验检测 2 1 静力平板载荷试验介绍 载荷试验是一种最古老的地基土原位测试技术。它实际上是模拟建筑物基础 受荷条件的现场模拟试验。此法系在刚性承压板上加荷，测定天然埋藏条件下地 基土的变形。可测定地基土的变形模量、评定地基土的承载力、及预估实体基础 的沉降。 对于不能用小试样试验的各种填土、含碎石的土等，最适宜于用载荷试验确 定压力于沉降的关系。但载荷试验一般受荷面积比较小，加荷影响深度不超过2 倍承压板的边长( 或直径) 。试验点的数量不少于3 点，当满足其极差不超过平均 值的3 0 时，可取平均值为地基承载力标准值。 平板载荷试验( p l t ) 只反映承压板下1 5 2 0 倍承压板直径或宽度范围内地 基土强度、变形的综合性状”1 。但它是最直接、最可靠的试验方法，其他试验手 段的结果都要以载荷试验的结果为参考依据。现场载荷试验是在工程现场通过千 斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳 定时的沉降量s ，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成p 寸曲线， 即获得了地基土载荷试验的结果。 2 2 现场载荷试验 在工程实践中一般采用堆载反力型式，强夯施工前后对工程场地进行了载荷 试验对比实验，试验要点如下： 加载方式：堆载反力型式。 试验方法：慢速维持载荷法，每级加载后，按间隔1 0 、1 0 、l o 、1 5 、1 5 m i n ， 以后为每隔半小时读一次沉降。 相对稳定标准：当连续2 小时内，每小时的沉降量小于0 1 m m 时，则认为已 强夯地基处理的综合检测 趋稳定，可加下一级荷载 承压板面积：l m 2 ； 试验面：试验面为设计基础底标高，试验面采用中砂找平。 加荷采用q w l 0 0 型千斤顶施加，荷载采用联于千斤顶的压力表测定油压，根 掘千斤顶率定系数换算而得； 沉降观测采用混凝土楼板检测仪旧1 ； 2 3 载荷试验装置 载荷试验的安装方法很多，本次工程检测装置如图2 1 、图2 2 、图2 3 。 k 热 圈2 1 地基土现场载荷试验示意 1 一藏荷板2 一千斤顶3 一百分表4 - 平台5 一枕术6 一堆重 强夯地基处理的综含检测 圈2 - 2 地基土现场载荷试验 6 强夯地基处理的综合检测 圈2 3 地基现场载荷试验( 局部放大效果圈) 2 4 夯前、夯后载荷试验曲线 强夯施工前后，为了更好地比较强夯施工的效果，检测者在罐1 中心区域进 行了夯前、夯后对比试验( 7 ) ，在罐2 、罐3 、罐4 分别进行了夯后试验。罐l 夯 前载荷试验p s 曲线见图2 4 、罐i 夯后载荷试验p s 曲线见图2 5 、罐2 夯后载 荷试验p s 曲线见图2 - 6 、罐3 夯后载荷试验p - s 曲线见图2 7 、罐2 夯后载荷试 验p s 曲线见图2 8 。载荷试验资料的处理即承载力的确定主要根据强度控制和相 对沉降控制等方法来处理，其中强度控制法是以比例界限对应的压力作为地基承 载力，相对沉降控制法是根据沉降量和承压板宽度的比值来确定承载力。 7 塑堑些苎竺堡塑堡鱼丝塑 0 1 2 3 4 5 6 并， 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 s ( 1 肿) 罐l 夯前静力载荷试验p s 曲线 oi 53 04 56 07 59 0i 0 51 2 01 3 51 5 0i 6 5 心i 1 _ 1 。 2 、卜 x 。与 图2 4 罐l 夯前载荷试验p - s 曲线 罐l 夯后静载试验修正后p s 曲线 ( 图r f l 散点为实测值) p ( k p a ) 05 01 0 01 5 02 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 04 0 04 5 0 5 0 0 5 5 06 0 06 5 0 心1 、 - - l _ _ l 一 ! ! 、 - - 4 酗2 - 5 罐1 夯后载荷试验p - s 曲线 8 塑至些至竺些塑堡鱼丝型 0 2 4 6 8 1 0 1 2 s ( m m ) 罐2 夯后静载试验修正后p s 曲线 ( 图中敞点为实测值) 06 01 2 01 8 02 4 03 0 03 6 04 2 04 8 05 4 06 0 0 、弋1 _ n h r r 卜。1 k 、入 r l i 卜一l i 图2 - 6 罐2 夯后载荷试验p - s 曲线 罐3 夯后静载试验修正后p s 曲线 ( 圈中散点为实测值) p ( k p a ) 0 5 01 0 015 02 0 0 2 5 0 3 0 03 5 04 0 04 5 05 0 0 5 5 06 0 0 6 5 0 、_ 火 ，_ 、h _ 、k ； 、 + ： i e o o 、。，气、一，、 号 j 剖l o j 、一逵专 ，o o i ”、 2 00 1 00 o 0 0 吃、 1) ，卜，。 1 0 02 003 004 0 05 00 2 l o o 。 (一、 、。 n 、。一。? o j j 季 鼍 ， 、j 。梦 带9 萨9 2 4 00 妒吣 q 零 j 6 007 008 009 001 0 0 0 1 1 0 0 1 2 00 i3 00 1 4 00 1 5 0 0 1 6 0 0 1 7 00 啦啦蕾魄瞎雌髑 图4 3 强夯区表层2 米内剪切波等值线图 单位：m s 一 一式 一 ， ， 一 ， ， 一 ql、 o 0 2 、，宅气j， 一塑查垫茎些型塑堡垒丝型 17 0 0 1 6 00 剽 爿。 n j 一 i 7勺、 。 i j o 一 、c、j 篡二j _ - - - 6 0 j 二已、一一弧一joi 1 啦0 - 、- 70 1 o 一一一一一、 一g o 一一、，、。、 6 0 1 1 、 “饥一，二、二 ，声 一 j 1 i 【 饥二7 。、m 一，l ，。 l ，) j 、【 一。一一。o 气 ，。7 ，t 一- 一一一、 一，6 j ： o ， 1f 0 j t o - 掣、，。7； s j j ) 、，。+ 7 ； 一7 o 一7 气卜。o 、1 、，1 0 - ，。 7 1 0 - - - 一+ j 、。、f 一、l 、 l ，扩一一 j 、 l 、 。、 一渤、一一 。i i 一、叱二- l 。1 、( j 言；i 1 j ：j 1 强n j 弼矿赫0 。丽矗i 一8 0 ：崩1 硒l 面o l j 蕊t r 7 in09 0 00 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 1 6 0 0 1 穑豫确翱鞘糊 图4 4强夯区有效深度等值线图 单位：m 0 o 0 o o o 0 0 m o o m 暑i 弧 孤 阻 帅 蚰 伯 鲫 1 02 0 叭1 。蛳 砒4 、 o 弘。1 叩 孙。 州。卜4 - 1 5 _ 0 | 础3 0 、0 。l 0 0 刈0 f l l 3 9 图4 - 5u u 测线剖面瑞雷波等值线图 图4 - 6s s 测线剖面瑞雷波等值线图 1 5 01 6 01 7 0 j 1 1 上l 、 渺一一二 = 二1 * 旺、，一、 、 ， 1 舯0 伽 1一、墨、净斯， 鉴一。犍烩 些专旷，秽。 娑，0一 墨、一渺。、门 些之、 如上。二。0_1 加_ 。 l一一一 iu。一。 他秽j( 加 m 枷 d 、m一 【 。 。 1， |、砌一 i， 踟 j 。 u m 一 一妙 伽川、 j 勘j 止t一、j 一 一 “一删一扩一一、 0二f， 缈， m w _ 掣圳 、叫一， 瑚山 【1 一一一。 黜 伽、 ，删 一伽 、 一 川】m证二卜 0 口 m 忆 = 二、， 、 、 蜃。、。 图4 7m m 测线剖面瑞雷波等值线图 6 6 _ 6 6 9 蔡。i l 二瑟鬻誊秘 跏 则”? 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