强夯法处理湿陷性黄土地基及其有效性分析.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除装订线 论文 题目：强夯法处理湿陷性黄土地基及其有效性分析 姓 名 2012年10月18日摘要强夯法处理湿陷性黄土，不仅能够消除黄土的湿陷性，还能提高地基承载力，是一种既经济又实惠又便于施工的地基处理方法。本文以“鸿威怀来瑞云文化艺苑一期土方地基处理工程”为例，通过现场测试和室内试验对比，分析验证强夯法处理湿陷性黄土的有效性。关键词：强夯法；湿陷性黄土；承载力目录1强夯地基处理法11.1强夯法的特性11.2强夯法国内外发展情况12湿陷性黄土22.1湿陷性黄土的分布与特征22.2湿陷性黄土的特性22.3 湿陷性黄土的含水量和饱和度22.4 湿陷性黄土地基湿陷等级划分32.5处理湿陷性黄土地基常用的方法33工程实例43.1工程简介43.2工程地质条件43.3强夯施工方案43.3.1强夯施工参数43.3.2夯点布置示意图53.3.3强夯施工方法53.3.3.1第一遍夯点施工53.3.3.2第二遍夯点施工53.3.3.3第三遍满夯施工53.4强夯处理效果检测63.4.1检测方法63.4.1.1强夯地基载荷试验63.4.1.2标准贯入试验63.4.1.3取土及室内土工试验63.4.2检测结果64结束语7参考文献8致谢9此文档仅供学习与交流1强夯地基处理法1.1强夯法的特性强夯法又称动力固结法，这种方法是用起重机械将很重的锤(一般为100400kN)从高处自由落下 (落距一般为6-40m)给地基以强大冲击力和振动，使土体在冲击能量的作用下发生一系列物理变化，从而在一定条件下起到改善土的振动液化条件和消除黄土的湿陷性等作用，降低土的压缩性，提高土的强度。同时，夯击法还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法开始时仅用于加固砂土和碎石，经过几十年的发展，基于施工方法和排水条件的改善，它已适用从砾石到粘性土的各种地基土。 强夯法由于具有地基加固效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行及节省材料等优点，对湿陷性黄土地基的加固有较好的效果，目前已经有几十个国家的数千项工程采用强夯法加固地基。1.2强夯法国内外发展情况强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创并使用的。由于强夯法特有的优点，使其在国外得到普遍应用。1974年英国工程师协会专门召开了深基础会议，在该次会议上Menard本人对强夯作了详细介绍。从那以后，十几年来第九、十、十一界国际土力学和基础工程会议上以及世界各地区性会议上，都发表了很多关于强夯的论文，对强夯的发展、完善起到了很大的推动作用。我国是1978年9月引进该项技术的，1979年首先在塘沽进行了强夯法加固粘土地基的实验研究。1979年6月分别在河北省廊坊与山西省阳泉，对轻亚粘土、粉细砂地基与黄土质砂粘土填方地基进行了处理。这是我国采用强夯法处理地基的最早两项工程。随后很快推广到北京、上海、天津、广州、深圳等很多地方，并且都取得了良好的技术经济效果，为国家节省了巨额基础工程费用。2湿陷性黄土2.1湿陷性黄土的分布与特征湿陷性黄土是一种十分特殊的土质，俗称大孔土，主要分布于我国陕、甘、宁等缺水少雨的干旱地区。湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔和垂直节理，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力或在附加压力与上覆土的自重压力下，引起的湿陷变形是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性很大。因此在湿陷性黄土地区进行建设，应根据湿陷性黄土的特点和工程要求，因地制宜，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基受水浸湿引起湿陷对建筑物产生危害。2.2湿陷性黄土的特性湿陷性黄土有以下几种特性：在土自重压力或在土自重压力于附加压力的共同作用下，受水浸湿后发生显著附加下沉；孔隙比一般在1左右，并具有用肉眼可见的大孔隙；颗粒组成，以粉砂为主（0.050.005mm）约占60%；含有大量的可溶盐；颜色为黄色和褐黄色；天然剖面形成垂节理。2.3 湿陷性黄土的含水量和饱和度湿陷性黄土的天然含水量在3.3%25.3%之间变化，其大小与场地的地下水位深度和年平均降雨量有关。在多数情况下，黄土的天然含水量都较低。在塬、梁、峁上的黄土，由于地下水位埋藏较深，含水量通常只有6%10%；低阶地上的黄土则由于地下水位较高，其含水量在11%21%之间，地下水位以下的饱和黄土，含水量可达28%40%。湿陷性黄土的饱和度在15%77%之间变化，多数为40%50%，亦即处于稍湿状态。稍湿状态的黄土，其湿陷性一般较很湿的为强。随着饱和度的增加，湿陷性减弱。当饱和度接近于80%时，湿陷性已基本消失。2.4 湿陷性黄土地基湿陷等级划分湿陷性黄土地基湿陷等级划分湿陷类型型ZS(mm)S(mm)非自重湿陷性场地自重性湿陷性场地ZS7070ZS350ZS350S300I（轻微）II（中等）300S700II（中等）*II（中等）或III（严重）III（严重）S700II（中等）III（严重）IV（很严重）*注：当湿陷量的计算值S600mm，自重湿的计算值ZS300mm时，可判为III级，其他情况可判为II级。2.5处理湿陷性黄土地基常用的方法 处理湿陷性黄土有很多方法，如碾压加固、沉管灌注桩、人工挖孔桩、强夯法加固。其中自然碾压加固加固深度有限，若采用分层碾压，挖方工程量太大；沉管灌注桩容易受到地下障碍物的影响，如大块径砾石、混凝土块等，导致沉桩施工难度大，桩尖难以进入等技术问题；人工挖孔桩虽然质量和施工有保证，但造价太高；相比较其他方法，强夯法则设备简便，工艺要求不高，工期短，成本更低，降低黄土的湿陷性效果明显。下面本文将通过工程实例具体论述如何采用强夯法处理湿陷性黄土地基，以及通过现场试验和室内试验比较对其有效性进行分析验证。3工程实例3.1工程简介鸿威怀来瑞云文化艺苑项目位于河北省张家口市怀来县瑞云观乡，一期开发用地200亩，分为南北两个区，中间为自然沟渠，设计中将有桥梁相连。建设内容为低密度住宅约93栋、酒庄兼售楼中心1栋、物业管理中心1栋。总建筑面积约82850平方米，结构形式：短肢剪力墙结构，基础形式为条形基础。其中双拼别墅约71栋（142户），地上2层、半地下室；联排别墅约22栋（80户），地上2层、半地下室，；酒庄建筑面积约7000平方米，地上3层，地下一层；物管中心建筑面积约2250平方米，地上2层。3.2工程地质条件场地地形特征：南部高，北部低，由南至北有条冲沟，冲沟长约900m，沟深约1016m。地貌形态以河川平原为主，北部以平地为主，南部以缓坡为主。根据现场勘察及室内土工试验成果，将本次勘探深度范围内（最深22.00m）的地层，按其成因年代为第四纪沉积层，并按地层岩性及其物理力学性质指标进一步划分为4个大层及8个亚层，现分述如下：素填土层：黄褐色，松散稍密，干，以粉土为主，土质较均匀，整体层厚0.6012.00m，该层主要集中于场地原冲沟位置，回填过程中采取分层强夯法进行了加固处理。黄土状粉土层：黄褐色，中密，干，局部稍湿，干强度低，低韧性，无光泽，夹有部分薄层状角砾或碎石，粘粒高，局部夹粉质粘土薄层，该层具有轻微湿陷性，层厚1.408.60m。碎石1层：杂色，磨圆度较差，控制粒径20.050.0mm，以粗砂及粉土填充，局部见块石。层厚0.804.50m，该层在层土中呈透镜体状零星分布。细砂2层：黄褐色，级配较好，含少量砾石。层厚2.404.00m，该层在层土中呈透镜体状零星分布。粉土层；黄褐色，中密，稍湿，干强度低，低韧性，无光泽，夹有部分薄层状角砾或碎石，粘粒高，局部夹粉质粘土薄层，层厚0.9013.30m，该层土在场地分布较广，局部受原冲沟切割缺失。碎石1层：杂色，磨圆度较差，控制粒径20.050.0mm，以粗砂及粉土填充，局部见块石。层厚0.508.30m。细砂2层：黄褐色，级配较好，含少量砾石。层厚1.006.50m。碎石层：杂色，磨圆度较差，控制粒径20.050.0mm，以粗砂及粉土填充，局部见块石。揭露最大层厚10.00m。粉质粘土1层：黄褐色，坚硬，含角砾。层厚4.406.60m，该层仅见于ZK79及ZK100号孔内。本次勘探期间22米深度范围内未测到地下水。该地区地下水位埋置深度大于100米。湿陷性：湿陷性等级级（轻微）级（中等），评价该场地为非自重湿陷性场地。3.3强夯施工方案3.3.1强夯施工参数采用3000kN.m能级强夯进行处理；3000kN.m能级强夯施工分三遍进行，第一遍与第二遍均为3000kN.m点夯，每点击数12击，且最后两击平均夯沉量不大于5cm；夯点间距6m；第三遍为1000kN.m能级满夯施工，夯印搭接1/4。3.3.2夯点布置示意图3000kN.m能级强夯施工夯点布置示意图如下：3.3.3强夯施工方法3.3.3.1第一遍夯点施工施工前，平整场地，平整度和表面硬度应满足重型施工设备安全行走要求。复测场地标高，满足设计起夯面标高要求后，用全站仪向施工场区内引测施工图角点控制坐标，经监理工程师验核无误后，再按施工图布置夯点，并用白灰标出夯印。强夯主机和夯锤就位后，要对夯锤的落距进行测量，并采取措施，使其在夯击过程中的落距始终保持不变，确保每击均能达到设计单击夯击能，同时测量就位后的锤顶面标高和地面标高，锤顶面至自然地面的高度，为计算每击的夯沉量和夯坑深度提供方便。将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩，夯锤夯击地面，测量夯锤顶面标高，减去夯锤就位时的顶面标高就是第一击的夯沉量，如此反复进行，直至最后两击的平均夯沉量小于5cm控制标准后，停止夯击，进行移位。移位时，应先将夯锤起吊一定高度，使锤底与夯坑底面脱离，但不能离开夯坑，主机后退一定距离，再起吊夯锤，靠惯性使锤移动到下一夯点，此时应立即脱钩，随时调整主机位置，使主机的吊杆、门架和夯锤保持最合理的受力结构状态，再起吊夯锤，进行夯点施工。重复上述步骤，直至所有第一遍夯点全部完成。3.3.3.2第二遍夯点施工第二遍夯点施工时应先将第一遍夯坑回填，并平整达到强夯主机安全行走条件。施工方法与第一遍完全相同。3.3.3.3第三遍满夯施工满夯能级1000kN.m，每点3击，夯印搭接不小于1/4锤径。满夯是强夯质量控制中至关重要的一道工序，需要认真对待，切不能因为能级小、施工简单而放松控制。满夯施工时，不再进行夯点布置和夯沉量测量，仅控制夯击数、夯锤落距和夯印搭接情况即可。3.4强夯处理效果检测3.4.1检测方法3.4.1.1强夯地基载荷试验试验设备用工字钢组合成加荷平台，在平台上堆放砂袋。钢平台和砂袋总重量不小于所加最大荷载的1.2倍。荷载从小至大由千斤顶逐级施加，其量值由标准压力表读取油压，根据千斤顶的率定曲线换算荷载。承压板在加载过程中的沉降量采用量程为50mm的位移计测量。在承压板顶面对称安置4块位移计，沉降量取其平均值。位移计通过磁性表座支撑在基准梁上。试验载荷板尺寸1.0m1.0m。加荷分级为8级，最大加载量不小于设计要求的两倍。每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：a、承压板周围的土明显地侧向挤出；b、沉降s急骤增大，荷载沉降(p-s)曲线出现陡降段；c、在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；d、沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。3.4.1.2标准贯入试验试验采用63.5kg自由落锤，落距76cm，将贯入器打入指定深度土层15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入锤击数N。3.4.1.3取土及室内土工试验对湿陷性区域，强夯处理后进行钻孔取土。钻孔深度不小于6m，每隔1m采取土样。通过室内土工试验，并依据湿陷性黄土地区建筑规范GB50025-2004对强夯处理后土的湿陷性是否消除进行评价。3.4.2检测结果考虑消散期的影响，以上三种检测方法都需要场地强夯结束7天后进行。根据载荷试验检测，经强夯处理后的地基承载力特征值不小于150kPa。标准贯入试验结果表明，经强夯处理后，场地的粉土地基密实度和强度均得到提高。室内土工试验结果表明，经强夯处理后的粉土地基，6m深度范围内土的湿陷系数s均小于0.015，证实其湿陷性已经消除。4结束语强夯法进行地基加固，其最大优点是设备简便、施工工艺简单、工期短、成本低，对环境影响相对较小，尤其对填土层厚度不大、楼层不高的一般中小型工程十分适用，值得大力推广。本工程选用强夯法对湿陷性黄土地基处理具有一定有效性，经强夯处理后的地基，6m深度范围内土的湿陷系数s均小于0.015；此外，经过经过粗略计算，强夯法与传统的换土垫层和桩基进