强夯地基加固效果检测的分析

1、第24卷2010年第3期6月岩土工程技术Geotech ni eal Engin eeri ng Tech niqueV01.24NO.3 Jun, 2010文章编号：10072993(201003-010905强夯地基加固效果检测的分析.蔡剑波刘良贵黎友添(广州市市政工程设计研究院，广东广州510060【摘要】深圳某加工厂项目场区原地形高差大，需平整场地，回填砾质粘性土采 用强夯处理，夯击能为4000kN? m,并用重型动力触探检测强夯地基处理效果。重型 动探检测结果显示夯点下地基土存在松弛、硬壳、衰减层等分层现象。夯点下深度与地基土动探击数为三次方函数或幕函数关系，体现了振动波振幅和加速度

2、峰值 随着深度衰减的规律，佐证了强夯地基土是通过振动波(主要是纵波得到加固的观 点。夯点间地基土则未显示显著的分层，说明强夯地基土具有复合地 基的特征。【关键词】强夯；动力触探；影响深度【中图分类号】TU 472.31【文献标识码】A doi:10.3936/j.issm 1007 2993.2010.03.001 Study on Dy namic Pe netratio n Test(DPTofDyn amicCon solidati on of Foun dati on SoilCai J ianbo Liu Lia nggui Li Youtia n(I.Gua ngzhou Mun

3、icipal Engin eeri ng Desig n&Research In stitute,Gua ngzhou 510060,Gua ngdo ng,Chi na;AbstmdThe origi nal terrain elevati on differe nee is very large in a factory of Shenzhen.ln order tO flat ground,we use dynamic compaction(4000kN mtO con solidati on of foun datio n soil.Revealed by dyn amic pen e

4、trati ontest(D 町,there is the level of foundation soil stratification.Depth and DPT blow count is a function of cubic or power.lfs the evidence of the dy- namic consolidation of foun dati on soil by vibratio n waves(ma inly P-wavehave bee n rein foreed.There is no significant hierar chical feature,b

5、etween the tamper-point foundation soils.Key wordsl dyn amic compacti on;dyn amic pen etrati on test(DPT;effective resp ondence depth1项目背景深圳某拟建加工厂厂区占地面积逾 9万m2,位于珠三角丘陵地带，北部丘陵高 程80-.157m,山坡天然坡度一般20。36。，中南部谷地高程7080m,南部台地高 程80-100m,地形最大高差达80m,地形起伏很大,为适应加工厂工艺流程及上部建 筑要求,需要平整场地进行大量土石方开挖与回填。场平后场地高程为 95.296.

6、7m。根据场平前（2008年3月地形测量数据，所生成的三维地形概 况见图 1（图中点虚线为规划用地红线。图1场地原始地形地貌图作者简介：蔡剑波,1979年生，男，汉族，硕士，工程师,2005年毕业于中山大学地球 科学系，主要从事岩土、水利工程设计、咨询第24卷2010 笙工作。E-mail:110岩土工程技术2010年第3期2工程地质条件地基土的性质对强夯加固深度、效果有明显影响,据本工程勘察报告对地基土描述如下。地基土的来源一一本场平工程以土方自平衡为 原则，强夯处理所需填土均来自 场区及其邻近边坡的挖方。场平前初勘显示，开挖和回填的主要土层为花岗岩残积 砾质粘性土

7、及全、强风化层，按其状态自上而下可划分为：1可塑砾质粘性土 ：呈层状分布于场区大部分地 段。颜色黄褐、褐红、灰黄等, 土质均匀，遇水易软化崩解;局部相变为砂质粘性土。平均层厚 4.0m。统计标准贯 入试验64次,N=5.813.6击，平均9.1击。2硬塑砾质粘性土 ：呈层状分布于场区大部 分地段。颜色黄褐、褐红等，土质均匀，遇水易软化崩解；局部相变为砂质粘性土。 平均层厚5.6m。统计标准 贯人试验180次,N 一 1225击，平均18.8击。3全风化带:岩石风化剧烈,岩芯呈坚硬土柱 状，遇水易软化。平均带厚4.9m。 统计标准贯入 试验122次,N 一 2141击，平均30.5击。4 土状强

8、风化带：岩石风化强烈，岩芯呈坚硬土柱状,土柱手捏易散，遇水易软化， 局部夹少量强风 化岩块，岩块手折可断；部分岩芯呈半岩半土状。少 量钻孑L遇孤 石。揭露带厚平均8.6m。统计标准贯 入试验143次,N 一 35105击,平均53.1击。强夯后地基土性质一一场平后详勘显示：回填的砾质粘性土呈层状分布，杂色、 黄褐色、褐红色，主要由残积土及花岗岩全、强风化土回填而成，已经碾 压、强夯夯 实。局部夹中风化岩块，质坚硬。统计标 准贯入试验154次,N=4.536.8击，平均17.8 击。3强夯地基处理根据场平要求填土厚度大的特点，填土采用强 夯法处理。虽然强夯法创立（法国工程师L.M enard于1

9、969年首创至今已50年，自1979 年潘千里L纠著文介绍这项新技术亦有40年，但是，由于加固机理 复杂，迄今仍处于 经验积累和经验化设计阶段，特别是随着施工机械性能的改进、单次夯击能的提 高,都有待于从实践和理论上不断总结和提高。本项目参照相关规范H50及手册州进行强夯设 计。场地每次回填土料控制 在1m以内，然后简单地平整场地后，继续回填土料、简单碾压，当回填土层厚度8m 时，进行强夯。要求点夯3遍，夯点布置为4mx4m,夯击能4000kN? m（夯锤质量20.3t,落距20m, 采用隔行隔点跳打法;满夯一遍,夯击能1000kN? m。夯 锤要求采用直径2m的铸 钢圆台形锤。收锤标准为 最

10、后两击平均夯沉量不大于 5cm。强夯地基处理夯点布 置见图2。图2夯点平面布置圈及点夯施工相片4重型动力触探检测强夯完成14天以后，按35mx35m方格布置 重型动力触探（DPT检测点重型动力触探检测按相关规范陪 9标准执行，锤的质量63.5 .5kg,落距76cm,探头直径74rnrn,锥角60。2。，探杆直径42mm,采用自动落 锤装置,记录每贯入10cm的锤击数（记为No，锤击数修正记为N。 3.s（N6。.s=a? N;3,5。本文选取了 CTICTI2共12个检测点的1031个N6。.s数据进行分析（数据均 摘自本工程重 型动力触探检测报告，其中CTlCT5、CT7 CTlO共9个检

11、测点数据 体现出了夯点下地基土动 探击数随深度变化的特征；而CT6、CTllCTl2共3个检 测点数据为夯点间数据，沿深度变化不大，同深度间较离散，作为对照组数据。5夯点下散点图分析110据夯点下重型动力触探检测数据制成散点图岩土工程2工程地质条件地基土的性质对强夯加固深度、效果有明显影据本工程勘察报告对地基土描述如下。灿基十的来源本场平T稈以十方白平衛为见图3。蔡剑波等：强夯地基加固效果检测的分析 川图3夯点下地基土重型动力触探散点及平均击数曲线图散点图反映了夯点下 地基土重型动力触探击数随深度变化趋势，即相同深度土层检测击数相近，不同深度 土层检测击数差别大的特征，据此对强夯夯点下地基土进

12、行分层。1表层0.0- 0.5m,N63.5=1223击,击数随着深度有所增加，但受相邻夯点振动 等影响(特别是 表层,土体相对其下土层有所松驰。参照相关规 范9,据击数推定的 土层承载力特征值为：300kPa Aw 500k定名为松弛层。20.52.0m,N63.5-2028击，击数达到最高，土体密实，加固效果最好，土层承载 力特征值为：500kPaKfa w 700kP定名为强夯硬壳层，即文献E103中所提到的夯坑下 形成的硬壳。32.04.5m,N63.5-2315击，击数迅速回 落加固作用迅速衰减，土层承载力特 征值为:400I溉W九w 500kPa定名为衰减层。44.57.5m,N6

13、3.5=159击，加固作用有所衰减，但仍处于有效加固范围内，土层承 载力特征值 为:250kPaw400kP定名为有效层。(57.5m以下,N63.5105击濒临或超出了强夯的有效加固深度，处理效果已趋 于不稳定，土层承载力特征值为:150kPa w Aw 250kP定名为 影响层。6夯点下平均击数回归分析通过对深度与动探平均击数间的拟合分析显示,1.5-8.5m深度范围内(1.5m以上为扰动层，不参与分析，二者为幕函数或三次方曲线函数关 系，确定性系数(R Square分别为0.986、0.979拟合度较好。拟合方程如下式。幕函数方程为:N(d 一 38.434 X d_0 785 1.5(

14、d(8.5三次方方程为：N(d=- 0.059Xd34-1.295 dX10.413 X4-37.9031.5(d(8.5(2上述方程体现了夯点下强夯夯击能及加固效果随着深度的衰减规律。函数曲线与平均击数关系见图4。图4夯点下地基土重型动力触探平均击数曲线拟合图三次方函数体现的是振动波振幅随距离衰减的特征 11而幕函数则体现的是加速度峰值随深度度衰减的特征m,即夯点下地基土的加固效果与通过由夯点传 来的振动波（主要是体波中的纵波的振幅及加速度峰值随深度变化的基本趋势相一 致，从蔡剑波等:强夯地基加固效芽落加4 衰减, 为公而佐证了强夯地基土特别是深层地基土是通过振动112岩土工程技术2010年

15、第3期波（主要是纵波得到加固的观点。由于纵波的起始振动方向是垂直向的，垂直方向影响范围比水平方 向大，因此地基加固体是呈竖向椭球体，与文献Elo,12中的模 型形状一致。对拟合函数的外延推测为一一由于表层（01。5m振动波的振幅和加速度值最大，如表层地基土未受扰动，其重型动力触探推测可达30击以上,是比硬壳层还要密实的土层； 当深度达到9.5m以后，使夯点下击数也会衰减至5击以下，即该深度下 振动波频率 变低一 0i,振动时程随深度加长，加速度峰值（即最大应力值已大幅衰减，而小于使土 体屈服变形所需的加速度，因而无法加固土体，成为最大加固深度的极限值。因此， 对强夯有效加固深度，在基于 经验观

16、测的基础上，可尝试通过研究振动波在特定土 质 条件下加速度峰值的变化规律作进一步探索。7夯点间散点图分析据夯点间重型动力触探检测数据制成散点图，见图5波（主要是纵波）得到加的观点振动方向是垂直向的，垂盲方向向大因此于地基加固体是呈竖 10,12中的模型形状一致。计捌茁帥來1肚孤推训|岳图5夯点问地基土重型动力触探散点及平均击数曲线图据上述散点图，不同深度间动探击数大多介于N6。一 4.58.5击之间，说明夯点间地基土受周边不同距离的4个夯点共同影响加固，加固过 程比夯点下地基土复杂，因此无 法体现出单个夯点下地基那样的分层现象，但从动探击数判断，地基土的有效处理深 度达到了 7。5122,土层

17、承载力特 征值为:150kPafa 250kP可见，夯间点的加 固效 果明显低于夯点下的加固效果，是强夯地基土的薄弱位置。此外，随着深度的加大，夯 点间击数与 夯点下击数差别逐渐减小，这是夯点下与夯点间相 同深度土层与夯点中 心距离差别逐渐减小，加固作 用趋同的体现。8复合地基前述夯点下入夯点间重型动力触探检测结果说明,夯点下地基土承载力明显优于夯点间地基土,且夯点下地基土承载力随深度减小，即强夯地基土不论是水平向还是垂直向， 都不是均一的土层。本项目对强夯地基土进行的静载试验，试验采用2mXm压板,预计有效检测影响深度为压板边长2.5倍,即为5m,每1000mz布置一个检测点，共75个检测点

18、。各检测点数据表明，加压至300kPa时，压力一沉降曲线无 明显拐点，可认为地基承载力均达到150kPa以上，但沉降量差异较 大。沉降量分布 范围为:3.7239.53mm见图6,平均值为14.99mm标准差8.12mrn,变异系 数很高，达 到0.54,亦说明强夯地基土的不均匀 性。综合动力触探及静载试验检测，可以说明强夯112地基土具有较为复杂的复合地基的特征。岩土工彳波（主要是纵波）得到加固的观点。由于纵波的起始振动方向是垂直向的电垂直方向影响范围比水平方向大因此亭地基加体是呈竖向椭球体与文献10,12中的模型形状一致。对拟合函数的外延推测为由于表层（0图6静载检测点最大沉降量统计图（最

19、大荷载为300kPa蔡剑波等：强夯地基加固效果检测的分析1139有效加固深度与规范的对比重型动力触探检测自强夯地基土表面起算，夯击能为夯击能为4000kN? m条件 下，回填花岗岩 残积砾质粘性土的加固深度为7.5m加上1.2 1.81TI的累计夯沉量, 有效加固深度为8.79.3m,略大于建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002表 6.2.1中粘性土相应能级的有效加固深度 7.0 8.0m。考虑到回填土含水量等条件的 不确定性。应留有一定的富余度，在4000IoN? ITI条件下，回填砾质粘性土的有效 加固深度设计阶段可取8.O8.5m,施工阶段再通过现场试夯确定。10 土层均匀度从上述

20、夯点下地基土相同深度（以0.1m为一个统计单元击数统计参数来看，标 准差多在0.5 2.5击之间（最大为3.68击,变异系数多在0.05 0.15之间（最大为0.22, 说明相同深度基地土的离 散度小，变异性为低，但不同深度之间地基土又存在 明显的 分层特征。故通过强夯处理，夯点下回填地基土相同深度的均匀度得到明显提高，而 不同深度之间土体性质差别较大。夯点间地基土的变异系数多在0.070.3之间,变异性为中等一偏大，但总体上不 同深度之间土体的差异性比锤印下地基的差异小。11结论1重型动探检测结果显示，强夯夯点下，相同深度地基土间均匀度好，不同深度间 地基土存在明显 的水平状分层现象：松弛层

21、一一表层，深度0.00.5in,动探击数 随着深度有所增加，但受相邻夯点振 动影响，土体相 对其下土层有所松驰。硬壳层一一深度0.52.0m,动探击数最高，土体密实。衰减层一一深度2.04.5m,动探击数迅速 回落有效层一一深度4.57.5ITI,仍处于强夯有效 加固范围。影响层一一深度7.5m以下，濒临或超出了强 夯的有效加固深度，处理效果不稳2动探击数的分层现象及回归分析说明，夯点锤印下地基土的加固效果随深度 呈幕函数或三次方函数衰减,与振动波振幅及加速度峰值随深度的变化趋势相近，佐 证了强夯地基土特别是深层地基土 是通过振动波得到加固的观点。3夯点间地基土由于受邻近4个夯点的共同作 用，

22、土体加固作用更为复杂，未体 现出明显的水平分 层现象，但下层土体加固效果逐渐接近夯点下同深度的土体。4强夯地基为较复杂的复合地基，夯点下地基土承载力明显优于夯点间地基土 ， 且夯点下地基土 承载力随深度变化。上述结论可供其他工程借鉴和初步预测。参考文献GB 50187 93工业企业总平面设计规范S3.1993.潘千里.国外一种经济而简便 的地基加固方法 强夯法I-J-I.港工译丛,1979(1.钱家欢，钱学德,赵炳维，等动力固结的理论与实践J.岩土工程学报,1986,8(6:117.JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范s.2002. DBJ 15 38 2005建筑地基基础 技术规范S.

23、 2005.林宗元主编.岩土工程治理手册M.北京冲国建筑工业出版社,2005:53-64.龚主华，等,岩土工程施工方法M.沈阳:辽宁科学 技术出版社,1990:80-119.GB 50021-2001岩土工程勘察规范sJ.2001. DBJ 15-60一 2008建筑地基基础检测规范S3.2008.吴铭炳，乇钟琦.强夯机理的数值分析J.工程勘 察,1989(3:1-5.叶根喜，姜福兴,郭延华，等煤矿深部采场爆破地震 波传播规律的微震原位试验 研究J.岩石力学与工 程学报,2008,27(5:1053-1058.魏斌,戎建国强夯加固机理及设计参数的研究J.中国水运,2007,5(8:81 83.

24、收稿日期:2010-04 08 123456坨强夯地基加固效果检测的分析作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷 (期：被引用次数： 蔡剑波，刘良贵，黎友添，Cai Jianbo, Liu Lianggui， Li Youtian广州市市政工程设计研究院，广东广州，510060岩土工程技术GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE 2010 ，24(3 0次参考文献(12条 1.GB 50187-93工业企业总平面设计规范1993 2.潘千里 国外一种经济而简便的地基 加固方法-强夯法1979(1 3.钱家欢.钱学德.赵炳维 动力固结的理论与实践1986(6 4.JGJ

25、 79-2002建筑地基处理技术规范 2002 5.DBJ 15-38-2005建筑地基基础技术规 范2005 6林宗元岩土工程治理手册2005 7龚主华岩土工程施工方法1990 8.GB 50021-2001岩土工程勘察规范 2001 9.DBJ 15-60-2008建筑地基基础检测规范 2008 10.吴铭炳.王钟琦强夯机理的数值分析1989(3 11.叶根喜.姜福兴.郭延华.王存文 煤 矿深部采场爆破地震波传播规律的微震原位试验研究 期刊论文卜岩石力学与 工程 学报2008(5 12魏斌.戎建国强夯加固机理及设计参数的研究期刊论文卜中国水运(理论版)2007(8相似文献(10条1.期刊论

26、文 王祎望王仁刚闫韶兵动刚度和动力 触探在强夯地基检测中的应用-岩土力学2004,25(5通过平板静力载荷试验与动力 触探、地基动刚度测试的对比，提出了应用动力触探、地基动刚度测试两种手段对 碎石土强夯地基进行联合检测的新思路,建立了相关经验公式，工程实践验证了公式 的可行性.应用表明，两种方法的结合能够快速而准确的进行承载力的检测 2期刊论文王仁刚阎韶兵李佳动刚度和动力触探在强夯地基检测中的应用-海岸工程2003,22(1随着碎石土强夯地基的推广应用，解决如何对其进行快速有效地检测，提供 其准确的强度及变形参数问题，具有重要的经济及安全意义提出了一种利用平板静 力载荷试验、动力触探、地基动刚

27、度测试三种基本手段，建立相关数学模型，主要应用后两种手段进行联合检测的新思路并将相关数学模型以经验公式的形式进行了 总结，对碎石土强夯地基的检测具有指导意义.3.期刊论文 毛士成.张世勤.尹小涛.黄 胜生.MAO Shi che ng.ZHANG Shi qi n. YIN Xiao tao.HAUNG She ng she ng 人 工碎石 土强夯地基动力触探检测标准探讨 -土工基础2008,22(2现有规范中对于根据动探 方法评价碎石土的指标虽有明确规定，但其仅适用于天然碎石土地基.对于强夯处理 形成的人工碎石土地基能否采用该标准，借助十堰500 kV变电站工程强夯施工项目根据静载试验和超

28、重型动力触探对比试验对其进行了研究.研究表明，规范标准偏高, 其中变形指标误差要大于 承载力误差.4.期刊论文肖先波.XIAO Xian-bo瑞利波检 测技术在地基强夯加固中的应用-低温建筑技术2010,32(4利用瑞利波检测技术，对 厦门某海域吹填砂强夯加固地基进行了强夯前后的现场测试，并与动力触探试验成 果进行了对比.结果表明：瑞利测试得到的是场地分层剪切波速，土层介质力学参数 多与剪切波速有关；瑞利波波速与地基承载力有一定的相关性，可大致估算强夯地基 的承载力；地基强夯前后的试 验结果与动力触探成果相符，说明瑞利波可以有效地应 用于地基强夯效果的检测中；对瑞利波检测技术在地基强夯加固效果

29、评价中的应用 提出了合理化建 议.5.期刊论文 林炳星丄IN Bing xing厦门环东海域强夯施工参数 试验研究-土工基础2008,22(4通过厦门环东海域综合整治项目，详细介绍抛填海砂 造地强夯试验的方案，讨论强夯试验的监测方法，根据强夯引起的地面变形和孔隙水压力,研究强 夯的有效加固深度，强夯前后动力触探曲线的对比，确定最佳的强夯施工 参数和强夯地基加固效果的评价.6期刊论文 彭振斌.王继华.陈安.陈乐求.PENG Zhen-bin.WANG Ji-hua.Chen An.CHEN Le-qiu地基强夯效果的综 合评价-无损检测 2005,27(6针对某强夯地基承载力的评价问题，建立一个强夯试验区.采用了重型动力 触探、静力载荷试验和瑞利波法三种综合检测技术，分析了三种检测方法的 相互关系,得到了判定强夯效果的瑞利波波速临界值，最后依靠瑞利波波速临界值来评价整 个场地的强夯效果.试验发现瑞利波法评价地基强夯效果是可行的，具有方便、快速和高效的特点.7.期刊论文 毛士成.王昌明.唐垂柳.MAO Shi che ng.WANG Cha ng ming.TANG Chui liu十堰500 kV变电站碎石土强夯地基的检测-土工基础2008,22(5十堰500 kV变电站工程地基采用强夯法进