强夯法在赣榆港区吹填土地基加固中的实践与成效评估

强夯法在赣榆港区吹填土地基加固中的实践与成效评估一、引言1.1研究背景与意义随着我国经济的快速发展，港口作为重要的交通枢纽，其建设对于区域经济的发展具有至关重要的作用。赣榆港区作为连云港港“一体两翼”总体规划的重要组成部分，是连云港港拓展枢纽港口功能、实现可持续发展的重要支撑。其规划码头岸线30.1公里，可布置5-20万吨级码头泊位99个。截至目前，港区已建成了10.35公里防波堤，初步形成双堤环抱式布置形式，实现了10万吨级航道通达港区，具备大规模连片开发条件。自开港以来，赣榆港区吞吐量连年攀升，年增长率保持在8.1%左右，累计完成吞吐量近亿吨，集装箱超20万标箱。货种辐射苏北、鲁南地区，在钢铁、木材、红土镍矿、铁矿砂、煤炭等货种转运中发挥着重要作用，港口辐射作用明显，对区域经济拉动意义重大。在港区的带动下，江苏新海石化投资新建丙烷脱氢项目，中铝集团投资建设氧化铝基地项目，临沂临港产业区成功招引永锋临港、临沂钢铁、玫德等1160万吨钢铁项目落地开工。上述企业的投产将大幅提升赣榆港区的吞吐量。“十四五”期间，赣榆港区将积极抢抓“一带一路”、长江经济带、江苏沿海开发、连云港自贸区建设、长江三角洲区域一体化发展、连云港港获批国际枢纽海港等重大战略机遇，以高质量发展为主线，进一步承接连云港区货种转移需求，提升枢纽服务功能，为连云港区加快功能布局调整，进一步发挥好自贸区功能提供支撑条件。为了满足不断增长的港口建设需求，赣榆港区需要进行大规模的陆域吹填造陆工程。吹填土地基是通过水力吹填方式将泥沙等材料堆积形成的地基，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低等特点。在这种地基上进行工程建设，如果不进行有效的加固处理，会导致地基沉降过大、承载力不足等问题，严重影响工程的安全和正常使用。因此，选择合适的地基加固方法对于赣榆港区的建设至关重要。强夯法作为一种常用的地基加固方法，具有施工简单、加固效果显著、成本相对较低等优点，在国内外的地基处理工程中得到了广泛应用。通过强夯法对吹填土地基进行加固，可以提高地基的承载力，减少地基的沉降量，增强地基的稳定性。对强夯法加固赣榆港区吹填土地基进行现场试验与效果评价，具有重要的现实意义。一方面，通过现场试验，可以深入了解强夯法在赣榆港区吹填土地基中的加固机理和效果，为工程设计和施工提供科学依据；另一方面，对强夯法加固效果进行评价，可以检验加固方案的合理性和有效性，为后续工程的推广应用提供参考，从而推动赣榆港区的建设和发展，促进区域经济的繁荣。1.2国内外研究现状强夯法最早由法国梅纳公司（Menard）于1969年提出并应用于工程实践，随后在世界各地得到了广泛的推广和应用。国外学者对强夯法加固地基的研究主要集中在加固机理、加固效果评价和施工工艺等方面。在加固机理方面，梅纳（Menard）提出了动力固结理论，认为强夯过程中土体经历了瞬时沉降、孔隙水压力上升、土体结构破坏、孔隙水压力消散和土体重新固结等阶段，通过动力作用使土体密实。此后，众多学者在此基础上进行了深入研究，如Seed和Idriss通过室内试验和理论分析，研究了强夯过程中土体的动力响应和液化特性；Richart等对强夯引起的振动波在土体中的传播规律进行了研究，分析了振动波对周围土体和建筑物的影响。在加固效果评价方面，国外学者采用了多种方法，如标准贯入试验（SPT）、静力触探试验（CPT）、平板载荷试验（PLT）等原位测试方法，以及室内土工试验等，对强夯加固后的地基承载力、压缩性、渗透性等力学性质进行了测试和评价。同时，一些学者还利用数值模拟方法，如有限元法、离散元法等，对强夯加固过程进行模拟分析，预测加固效果。在施工工艺方面，国外学者对夯锤参数（如锤重、锤底面积、锤底形状等）、夯击能量、夯击次数、夯击遍数、夯点间距等施工参数进行了大量的研究和优化，以提高强夯加固效果和施工效率。此外，还研究了强夯施工过程中的振动控制、噪声控制等环境问题。国内对强夯法的研究和应用始于20世纪70年代末，经过多年的发展，在理论研究和工程实践方面都取得了丰硕的成果。在加固机理方面，国内学者结合工程实际，对动力固结理论进行了进一步的完善和发展，提出了一些新的理论和观点。如刘汉龙等通过对强夯加固软土地基的试验研究，提出了强夯加固软土地基的微观机理，认为强夯作用下土体颗粒发生重新排列，土颗粒间的孔隙减小，土体结构得到改善。李广信等从能量的角度对强夯加固地基的机理进行了分析，认为强夯过程中土体吸收的能量主要用于土体的压缩、剪切变形和孔隙水压力的消散。在加固效果评价方面，国内学者在借鉴国外经验的基础上，结合国内工程实际，建立了一套适合我国国情的强夯加固效果评价体系。除了采用常规的原位测试和室内土工试验方法外，还发展了一些新的检测技术，如瑞雷波法、瞬态面波法、地质雷达法等，这些技术能够快速、准确地检测地基的加固效果。同时，国内学者也利用数值模拟方法对强夯加固过程进行了大量的研究，为工程设计和施工提供了理论依据。在强夯法加固吹填土地基方面，国内外学者也进行了不少研究。吹填土地基由于其特殊的工程性质，如含水量高、孔隙比大、强度低等，给强夯加固带来了一定的挑战。一些研究针对吹填土地基的特点，对强夯参数进行了优化，如采用低能量、多遍数的强夯方式，以避免土体出现过大的隆起和破坏。还有研究将强夯法与其他地基处理方法相结合，如真空预压联合强夯、降水强夯等，以提高加固效果。例如，何铁伟以天津南疆油罐地基处理工程为实例，应用塑料排水板预压联合强夯法进行处理，通过现场监测得到了处理过程中土体物理力学性能的变化规律以及地基的加固效果；朱胜利等针对吹砂造陆过程中形成软粘土夹层的平面区域，采用插管降水+强夯的方法加固地基，有效保证了强夯过程中地基降水的需要，对软粘土夹层加固效果十分显著。然而，目前强夯法加固吹填土地基的研究仍存在一些不足之处。一方面，虽然对强夯加固机理有了一定的认识，但对于复杂地质条件下吹填土地基的强夯加固机理尚未完全明确，特别是土体的微观结构变化与宏观力学性质之间的关系研究还不够深入。另一方面，在强夯施工参数的优化设计方面，目前还缺乏一套系统、完善的理论和方法，主要依赖于工程经验和现场试验。此外，对于强夯加固后地基的长期稳定性和耐久性研究也相对较少。本文针对赣榆港区吹填土地基的特点，通过现场试验，对强夯法加固吹填土地基的加固效果进行研究，分析强夯前后地基土体的物理力学性质变化，评价强夯法在赣榆港区吹填土地基加固中的适用性和有效性，并对强夯施工参数进行优化，以期为类似工程提供参考和借鉴。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究主要围绕强夯法加固赣榆港区吹填土地基展开，具体内容包括以下几个方面：现场试验方案设计：根据赣榆港区吹填土地基的工程地质条件，设计详细的强夯现场试验方案。确定试验区的位置和范围，合理选择夯锤参数（如锤重、锤底面积、锤底形状等）、夯击能量、夯击次数、夯击遍数、夯点间距等施工参数。同时，制定现场监测方案，包括孔隙水压力监测、地表沉降监测、深层沉降监测、土体侧向位移监测等，以便实时掌握强夯施工过程中地基土体的动态变化。强夯前后地基土体物理力学性质测试：在强夯施工前后，分别采集地基土体样本，进行室内土工试验，测试土体的基本物理性质指标，如含水量、密度、孔隙比、液塑限等。同时，通过原位测试方法，如标准贯入试验（SPT）、静力触探试验（CPT）、平板载荷试验（PLT）等，测定地基土体的力学性质指标，如地基承载力、压缩模量、抗剪强度等，分析强夯法对地基土体物理力学性质的改善效果。强夯加固效果评价指标及方法研究：建立一套科学合理的强夯加固效果评价指标体系，包括地基承载力提高幅度、地基沉降量减小程度、土体压缩性降低程度、土体抗剪强度增强程度等。综合运用原位测试、室内试验、数值模拟等方法，对强夯加固效果进行全面、客观的评价。通过对比分析强夯前后地基土体物理力学性质的变化，评估强夯法在赣榆港区吹填土地基加固中的适用性和有效性。强夯施工参数优化研究：根据现场试验结果和加固效果评价，分析不同施工参数对强夯加固效果的影响规律，如夯击能量与地基有效加固深度的关系、夯击次数与土体密实度的关系、夯点间距与加固均匀性的关系等。在此基础上，运用数学优化方法，对强夯施工参数进行优化，以提高强夯加固效果，降低工程成本，为赣榆港区后续工程建设提供合理的施工参数建议。1.3.2研究方法为了实现上述研究内容，本研究采用以下几种研究方法：试验研究法：在赣榆港区选取具有代表性的场地进行强夯现场试验，严格按照设计的试验方案进行施工，并进行全面的现场监测。通过现场试验，获取强夯施工过程中地基土体的实际响应数据，以及强夯前后地基土体物理力学性质的变化数据，为后续的分析和评价提供直接的依据。理论分析法：运用土力学、动力学等相关理论，对强夯法加固吹填土地基的机理进行深入分析。从土体的动力响应、孔隙水压力消散、土体结构变化等方面，探讨强夯过程中土体的加固机制，为强夯施工参数的设计和优化提供理论指导。数值模拟法：利用有限元软件（如ANSYS、ABAQUS等）或离散元软件（如PFC等），建立强夯加固吹填土地基的数值模型。通过数值模拟，再现强夯施工过程，分析强夯过程中地基土体的应力、应变分布规律，以及孔隙水压力的变化情况，预测强夯加固效果。数值模拟可以弥补现场试验的局限性，对不同施工参数组合下的加固效果进行模拟分析，为施工参数的优化提供参考。对比分析法：将强夯前后地基土体的物理力学性质测试结果进行对比，分析强夯法的加固效果。同时，将不同施工参数下的强夯加固效果进行对比，研究施工参数对加固效果的影响规律。此外，还可以将本研究的试验结果和数值模拟结果与国内外类似工程的研究成果进行对比，验证研究方法的可靠性和研究成果的合理性。二、强夯法加固吹填土地基的理论基础2.1强夯法加固地基的原理强夯法加固地基是一个复杂的物理力学过程，其加固原理主要包括动力密实作用、动力固结作用和动力置换作用。这三种作用相互关联、相互影响，共同改善地基土体的物理力学性质。在赣榆港区吹填土地基加固中，深入理解这些原理对于合理设计强夯施工参数、确保加固效果具有重要意义。2.1.1动力密实作用对于多孔隙、粗颗粒、非饱和的吹填土地基，强夯法主要通过动力密实作用来提高地基的密实度和强度。当夯锤从高处自由落下时，产生巨大的冲击能量，使地基土体受到强烈的冲击和振动。在冲击力的作用下，土体中的气相（空气）被挤出，土颗粒相互靠拢，重新排列，从天然的紊乱状态进入稳定状态，孔隙体积减小，土体变得密实。这种密实过程类似于对松散颗粒材料进行振动压实，使土体的孔隙比减小，干密度增大，从而提高了地基土的强度。以赣榆港区吹填土地基为例，吹填土中可能含有一定比例的砂性土和碎石土等粗颗粒成分。在强夯过程中，这些粗颗粒在冲击能量的作用下发生位移和重新排列，填充到土体的孔隙中，使土体的结构更加紧密。通过动力密实作用，地基土体的压缩性降低，承载能力提高，能够更好地承受上部结构的荷载。2.1.2动力固结作用对于细颗粒饱和的吹填土地基，强夯法的动力固结作用起着关键作用。根据梅纳（Menard）提出的动力固结理论，土体中存在微小气泡，孔隙水具有压缩性。在强夯的巨大冲击能量作用下，地基土体产生很大的应力波，使土体原有的结构遭到破坏，土体局部发生液化并产生许多裂隙。这些裂隙增加了排水通道，使得孔隙水能够顺利逸出。随着孔隙水的排出，超孔隙水压力逐渐消散，土体发生固结，强度得到提高。在赣榆港区吹填土地基中，若存在饱和软黏土等细颗粒土层，强夯时会使土体中的孔隙水压力迅速上升。当孔隙水压力达到一定程度时，土体发生液化，颗粒间的有效应力减小，土体呈现出类似液体的流动状态。此时，土体中的裂隙不断扩展和连通，形成排水通道，孔隙水在压力差的作用下沿着这些通道排出。随着孔隙水压力的消散，土体逐渐固结，颗粒间的有效应力恢复并增大，土体的强度和刚度也随之提高。此外，由于软土具有触变性，在强夯作用下结构破坏后，经过一段时间的静置，其结构强度会逐渐恢复，进一步增强了地基的稳定性。2.1.3动力置换作用动力置换作用主要适用于处理饱和软黏土等软弱地基。在强夯过程中，向夯坑内填入块石、碎石、砂等颗粒材料，通过夯锤的冲击作用将这些材料强行挤入软土层中，置换部分软土，形成块（碎）石墩。这些块（碎）石墩具有较高的强度，与周围的软土构成复合地基，从而提高地基的承载力。同时，块（碎）石墩中的空隙为软土中的孔隙水排出提供了良好的通道，加速了软土的排水固结，缩短了地基处理的时间。在赣榆港区吹填土地基加固中，如果遇到局部软弱土层或高含水量的淤泥质土，可采用动力置换法进行处理。通过在夯坑内填入合适的材料，形成的块（碎）石墩能够有效地承担上部荷载，减小地基的沉降量。复合地基中块（碎）石墩与软土之间的相互作用，使得地基的整体强度得到增强，提高了地基的稳定性和承载能力。2.2强夯法加固吹填土地基的适用条件赣榆港区吹填土地基具有独特的性质，这决定了强夯法在该区域的适用情况。吹填土地基通常是通过挖泥船将泥砂挖出，再利用高压泥浆泵通过输泥管排送到需要填高的地段而形成的沉积土。其一般具有强度低、均匀性差、含水量高的特性。由于沉积时间短，在自重作用下固结尚未完成，处于欠固结状态，呈现出孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的工程特性。同时，由于吹填物质来源不同及水力分选作用，土性变化较大，导致其均匀性较差。此外，吹填区一般位于江、河、湖、海附近，与地表水水力联系紧密，地下水位浅，使得大多数吹填土天然含水量较高，一般呈软塑到流塑状态。强夯法对于处理赣榆港区吹填土地基具有一定的适用性，但也受到土质和含水量等条件的限制。在土质方面，对于多孔隙、粗颗粒的吹填土地基，如含有一定比例砂性土和碎石土等的区域，强夯法的动力密实作用能够有效提高地基的密实度和强度。而对于细颗粒饱和的吹填土地基，虽然强夯法的动力固结作用理论上可以使其强度提高，但实际应用中存在一定挑战。由于细颗粒土的渗透性较差，强夯后土体中产生的孔隙水压力消散时间较长，局部地段可能出现“橡皮土”现象，导致施工工期延长。因此，在细颗粒饱和吹填土地基中应用强夯法时，需结合其他辅助措施，如设置排水通道等，以加速孔隙水的排出，提高加固效果。含水量也是影响强夯法适用性的重要因素。当吹填土含水量过高时，强夯过程中土体易出现隆起和侧向挤出等现象，影响加固效果，且可能对周边环境造成不利影响。一般来说，强夯法适用于含水量在一定范围内的吹填土地基。对于含水量过高的地基，可先采取降水措施，降低土体含水量后再进行强夯。而对于含水量过低的非饱和吹填土地基，虽然强夯法能通过动力密实作用使其密实度提高，但需注意控制夯击能量和次数，避免因夯击过度导致土体结构破坏。赣榆港区吹填土地基的特点决定了强夯法在该区域的应用既具有一定的优势，也面临一些挑战。在实际工程中，需根据具体的土质和含水量等条件，合理选择强夯法，并结合其他辅助措施，以确保地基加固效果，满足工程建设的要求。三、赣榆港区吹填土地基现场试验方案设计3.1工程概况赣榆港区全称连云港港赣榆港区，与前三岛港区合称连云港港北港区，是连云港“一体两翼”的重要北翼，地处中国沿海中部的海州湾西北岸、江苏省的东北端，北靠日照港岚山港区，南邻连云港主体港区，是未来中国最大的港口群的重要组成部分。港区位于黄海海州湾内，包括柘汪和海头两个作业区，北起苏鲁交界的绣针河口，南至龙王河口北1.2km处，岸线长20.3km。通过填海造陆形成两个双堤环抱式港湾，挖入式港池和突堤相结合，可形成码头岸线长33.2km以上，陆域79.8平方公里以上的区域。其进港航道由1条主航道和2条支航道组成，呈人字型分别连接柘汪和海头两个作业区，起步工程航道全长7.2km，有效宽度170m，底标高11.6m。随着港口建设的推进，陆域吹填造陆工程成为赣榆港区发展的关键环节。吹填土地基是通过水力吹填的方式，将海底泥沙或其他疏浚材料通过管道输送到指定区域堆积形成。在赣榆港区的吹填作业中，挖泥船从附近海域挖掘泥沙，利用高压泥浆泵将其通过输泥管排送到需要填高的地段。由于吹填过程的快速性和泥沙沉积的自然特性，吹填土地基在形成后呈现出独特的工程特性。在工程特性方面，赣榆港区吹填土地基一般具有强度低、均匀性差、含水量高的特性。由于沉积时间短，在自重作用下固结尚未完成，处于欠固结状态，呈现出孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的特点。同时，由于吹填物质来源不同及水力分选作用，土性变化较大，导致其均匀性较差。此外，吹填区一般位于江、河、湖、海附近，与地表水水力联系紧密，地下水位浅，使得大多数吹填土天然含水量较高，一般呈软塑到流塑状态。这些特性对港口后续的建设和运营构成了挑战，若不进行有效的地基加固处理，可能导致地基沉降过大、承载力不足等问题，严重影响港口工程的安全和稳定性。3.2试验目的与方案制定本次强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验旨在解决港口建设中吹填土地基加固的关键问题，通过一系列科学设计与实施，确定最佳施工参数，全面评估加固效果，为后续大规模工程提供坚实依据。试验的首要目的是确定适用于赣榆港区吹填土地基的强夯施工参数。不同的地质条件和吹填土特性需要与之匹配的强夯参数，才能达到理想的加固效果。通过现场试验，对夯锤重量、落距、夯击次数、夯击遍数、夯点间距等参数进行系统研究，确定在赣榆港区特定地质条件下，能够使地基土体达到最佳密实度和强度的参数组合。这些参数不仅影响地基的加固效果，还直接关系到工程的成本和进度。合理的参数选择可以在保证工程质量的前提下，降低施工成本，提高施工效率。评估强夯法对赣榆港区吹填土地基的加固效果也是试验的重要目的。通过对强夯前后地基土体物理力学性质的测试，如含水量、密度、孔隙比、地基承载力、压缩模量、抗剪强度等指标的变化，定量分析强夯法对地基土体的改善程度。同时，研究强夯加固后地基的长期稳定性，为港口工程的长期安全运营提供保障。了解地基在长期荷载作用下的变形特性和强度变化，对于预测港口设施的使用寿命和安全性至关重要。试验方案的制定依据充分考虑了多方面因素。参考了国内外类似工程的经验，对其他地区在吹填土地基上进行强夯加固的成功案例和失败教训进行了深入分析，从中吸取有益的经验和启示。结合赣榆港区吹填土地基的实际工程地质条件，包括土层分布、土质特性、地下水位等因素，对强夯施工参数进行了初步设计。考虑到工程地质条件的复杂性和特殊性，在制定方案时充分预留了调整和优化的空间，以应对可能出现的各种情况。在制定过程中，经过了多轮专家论证和技术研讨。邀请了土力学、地基处理、工程地质等领域的专家，对试验方案进行评审和指导。专家们从理论和实践的角度出发，对方案的可行性、科学性和安全性提出了宝贵的意见和建议。根据专家意见，对方案进行了反复修改和完善，确保试验方案的合理性和可靠性。同时，还与工程设计单位、施工单位进行了充分沟通和协调，确保试验方案与工程实际需求相结合，能够为工程建设提供有效的技术支持。通过明确试验目的和科学制定试验方案，为强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验奠定了坚实基础，有助于深入研究强夯加固效果，为港口工程建设提供科学、合理的技术方案。3.3强夯施工参数设计3.3.1夯击能的确定夯击能是强夯法加固地基的关键参数，它直接影响地基的加固深度和效果。在赣榆港区吹填土地基强夯施工中，确定合适的夯击能至关重要。根据相关规范和工程经验，夯击能一般根据加固深度和地基土的性质来确定。加固深度是强夯施工的重要目标之一，它直接关系到地基的承载能力和稳定性。在赣榆港区吹填土地基中，由于土层厚度和性质的差异，需要确定不同的加固深度。一般来说，加固深度越大，所需的夯击能就越大。同时，地基土的性质也对夯击能的确定有重要影响。对于含水量较高、孔隙比大的吹填土，需要较大的夯击能来使其密实；而对于颗粒较粗、渗透性较好的地基土，所需的夯击能相对较小。在实际工程中，常通过经验公式来初步估算夯击能。例如，Menard公式被广泛应用于估算强夯加固深度与夯击能的关系，其表达式为：H=\sqrt{\frac{E}{10}}，其中H为加固深度（m），E为夯击能（kN・m）。该公式基于一定的工程实践和理论分析，能够为夯击能的确定提供初步参考。在赣榆港区吹填土地基中，根据地质勘察资料，得知该区域吹填土的平均厚度以及地基土的物理力学性质参数。通过Menard公式计算，初步确定了满足设计加固深度要求的夯击能范围。然而，经验公式存在一定的局限性，它未能充分考虑到具体工程中地基土的复杂特性以及强夯施工过程中的多种因素。为了准确确定夯击能，在赣榆港区强夯现场试验中，进行了不同夯击能的对比试验。设置了多个试验区，分别采用不同的夯击能进行强夯施工。在试验过程中，对每个试验区的地基土体进行了详细的监测，包括孔隙水压力监测、地表沉降监测、深层沉降监测等。通过监测数据，分析不同夯击能下地基土体的响应和加固效果。在孔隙水压力监测方面，观察孔隙水压力的上升和消散情况，了解土体在强夯作用下的固结过程；在地表沉降监测中，记录夯击前后地表的沉降量，评估夯击能对地表变形的影响；深层沉降监测则能够获取不同深度处土体的沉降信息，从而确定强夯的有效加固深度。经过对试验数据的分析，最终确定了适用于赣榆港区吹填土地基的夯击能。在确定夯击能时，不仅考虑了加固深度的要求，还兼顾了施工成本和效率。如果夯击能过大，虽然能够达到较大的加固深度，但会增加施工成本，同时可能对周边环境产生较大的影响；如果夯击能过小，则无法满足地基加固的要求。因此，在满足设计加固深度和地基承载力要求的前提下，选择了相对较小的夯击能，以实现经济合理的施工方案。通过现场试验确定的夯击能，为赣榆港区吹填土地基强夯施工提供了可靠的依据，确保了强夯加固效果的可靠性和稳定性。3.3.2夯击次数与遍数的确定夯击次数和遍数是强夯施工参数设计中的重要内容，它们直接影响着地基土体的密实程度和加固效果。在赣榆港区吹填土地基强夯施工中，合理确定夯击次数和遍数对于提高地基承载力、减少地基沉降具有关键作用。夯击次数是指在每个夯点上进行夯击的次数。确定夯击次数的主要依据是使土体达到一定的密实度和强度要求，同时避免过度夯击导致土体结构破坏。在现场试验中，通过在不同夯点进行不同夯击次数的试验，并结合孔隙水压力监测和地表沉降监测数据来分析确定。孔隙水压力监测可以反映土体在夯击过程中的固结状态，当孔隙水压力达到峰值后开始消散，表明土体逐渐趋于密实。地表沉降监测则直观地反映了夯击对土体压缩变形的影响。随着夯击次数的增加，土体的密实度逐渐提高，孔隙水压力逐渐消散，地表沉降逐渐趋于稳定。当夯击次数增加到一定程度后，孔隙水压力消散缓慢，地表沉降增量也很小，此时再增加夯击次数对地基加固效果的提升不明显，反而会增加施工成本和时间。通过对监测数据的综合分析，确定了在赣榆港区吹填土地基条件下，每个夯点的合理夯击次数为[X]次。夯击遍数是指整个强夯施工过程中进行夯击的次数。一般来说，强夯施工分为点夯和满夯两个阶段。点夯的目的是使地基土体在深层得到加固，提高地基的承载力；满夯则是在点夯的基础上，对浅层土体进行进一步的夯实，使地基表面更加平整，提高地基的均匀性。在确定夯击遍数时，需要考虑地基土的性质、加固深度以及点夯和满夯的作用等因素。对于赣榆港区吹填土地基，由于其土层较厚且性质不均匀，经过现场试验和分析，确定采用[X]遍点夯和[X]遍满夯的施工方案。在点夯阶段，通过逐渐加密夯点和调整夯击能量，使地基土体在深层得到充分加固；在满夯阶段，采用较小的夯击能量和较大的夯锤搭接面积，对浅层土体进行夯实，确保地基表面的平整度和均匀性。合理确定夯击次数和遍数能够使强夯法在赣榆港区吹填土地基加固中发挥最佳效果，提高地基的力学性能，满足港口工程建设的要求。同时，通过现场试验和监测数据分析来确定这些参数，保证了施工方案的科学性和可靠性。3.3.3夯点布置与间距的确定夯点布置与间距是强夯施工参数设计的重要环节，对强夯加固效果和地基的均匀性有着显著影响。在赣榆港区吹填土地基强夯施工中，科学合理地确定夯点布置与间距，能够确保地基在各个部位都能得到有效加固，提高地基的承载能力和稳定性。夯点布置方式通常有正方形、正三角形和梅花形等。不同的布置方式对地基加固的均匀性和效果有所差异。在赣榆港区吹填土地基中，考虑到地基的形状和施工要求，选择了正三角形布置方式。正三角形布置方式具有较好的均匀性，能够使夯击能量在地基中较为均匀地分布，避免出现加固盲区。在实际施工中，根据试验区的形状和尺寸，将夯点按照正三角形的形式进行排列，保证每个夯点周围的土体都能受到均匀的夯击作用。夯点间距的确定需要综合考虑多种因素，如加固深度、地基土的性质、夯击能量等。一般来说，加固深度越大，夯点间距应相应增大；地基土的渗透性越好，夯点间距可以适当增大；夯击能量越大，夯点间距也可适当增大。在赣榆港区吹填土地基中，根据前期确定的夯击能和设计加固深度，通过现场试验和理论分析来确定夯点间距。在试验过程中，设置了不同夯点间距的试验区，对每个试验区进行强夯施工，并在施工前后对地基土体进行物理力学性质测试和监测。通过对比不同夯点间距下地基土体的加固效果，包括地基承载力、压缩模量、孔隙比等指标的变化，分析夯点间距对加固效果的影响规律。经过对试验数据的详细分析，确定了在赣榆港区吹填土地基条件下，夯点间距为[X]m较为合适。这个间距既能保证夯击能量在地基中有效传递，使地基土体得到充分加固，又能避免夯点间距过小导致土体过度扰动和施工成本增加。同时，考虑到地基土性质的不均匀性，在实际施工中，根据不同区域地基土的具体情况，对夯点间距进行了适当调整，以确保整个地基的加固效果均匀一致。通过合理确定夯点布置与间距，为赣榆港区吹填土地基强夯施工提供了科学的指导，保障了强夯加固效果的可靠性和地基的稳定性。3.4试验监测方案3.4.1地基沉降监测在强夯施工过程中，地基沉降监测是评估强夯加固效果的重要手段之一。通过对地基沉降的监测，可以了解地基土体在夯击作用下的压缩变形情况，判断强夯施工是否达到预期的加固效果。沉降监测点的布置遵循一定的原则，以确保能够准确反映地基的沉降特性。在试验区内，根据不同的夯击区域和地质条件，合理布置沉降监测点。在夯点中心位置以及夯点周围一定范围内设置监测点，以监测夯点处和夯点影响范围内的沉降情况。同时，在试验区的边缘和中心区域也布置监测点，以监测整个试验区的沉降均匀性。沉降监测点的布置密度根据地基土的性质和强夯施工参数的变化而调整，对于土质不均匀或强夯施工参数变化较大的区域，适当增加监测点的数量。在软土层较厚或含水量较高的区域，加密监测点的布置，以便更准确地掌握该区域的沉降情况。沉降监测采用高精度水准仪进行，按照国家相关测量规范的要求进行操作。在监测前，对水准仪进行校准和检验，确保仪器的精度和可靠性。监测过程中，遵循固定观测人员、固定仪器、固定观测路线的原则，以减少观测误差。每次观测时，记录观测时间、观测读数、天气状况等信息。观测读数精确到毫米，以保证数据的准确性。在强夯施工前，对沉降监测点进行初始读数测量，作为后续监测的基准数据。在强夯施工过程中，根据夯击遍数和夯击时间，按照一定的监测频率进行沉降监测。在点夯阶段，每完成一遍夯击，对沉降监测点进行一次监测；在满夯阶段，每完成一定面积的满夯施工，进行一次监测。在强夯施工完成后，定期对沉降监测点进行监测，以观察地基的后期沉降情况。在强夯施工完成后的前一个月内，每周监测一次；之后，根据沉降稳定情况，逐渐延长监测周期。沉降数据的处理和应用是地基沉降监测的关键环节。对采集到的沉降数据进行整理和分析，绘制沉降-时间曲线和沉降等值线图。通过沉降-时间曲线，可以直观地了解地基沉降随时间的变化趋势，判断地基的沉降是否稳定。如果沉降曲线逐渐趋于平缓，说明地基沉降逐渐稳定；如果沉降曲线持续上升或波动较大，说明地基可能存在不稳定因素，需要进一步分析原因。沉降等值线图可以反映地基沉降的空间分布情况，帮助判断地基沉降的均匀性。根据沉降数据，计算地基的沉降量、沉降差和沉降速率等指标。沉降量是指监测点在强夯前后的高程变化值，反映了地基土体的压缩变形程度。沉降差是指不同监测点之间的沉降量差值，用于评估地基的不均匀沉降情况。沉降速率是指单位时间内的沉降量，反映了地基沉降的快慢程度。通过这些指标的计算和分析，评估强夯施工对地基沉降的影响，判断强夯加固效果是否满足设计要求。同时，将沉降监测数据与理论计算结果进行对比，验证强夯加固理论的正确性，为后续工程提供参考。3.4.2孔隙水压力监测孔隙水压力监测是强夯法加固吹填土地基现场试验中的重要环节，对于深入理解强夯加固机理、评估加固效果以及指导施工具有关键作用。在赣榆港区吹填土地基强夯施工过程中，孔隙水压力的变化反映了土体内部的应力状态和固结过程。孔隙水压力监测点的设置综合考虑了多种因素，以确保能够全面、准确地获取孔隙水压力的变化信息。根据试验区的地质条件和强夯施工参数，在不同深度和位置设置监测点。在夯点中心以及夯点周围一定距离处布置监测点，以监测夯击作用下不同位置土体的孔隙水压力变化。同时，在不同土层中也设置监测点，以了解不同土层对强夯作用的响应。在软土层和砂土层的交界面处设置监测点，观察不同土层间孔隙水压力的传递和消散情况。监测点的深度根据设计加固深度和土层分布确定，一般从地表以下一定深度开始，每隔一定距离设置一个监测点，直至达到设计加固深度以下。在深度方向上，监测点的间距根据土层性质和孔隙水压力变化梯度进行调整，对于孔隙水压力变化较大的土层，适当减小监测点间距。孔隙水压力监测采用孔隙水压力计进行，常用的孔隙水压力计有振弦式和电阻应变式等。在赣榆港区吹填土地基监测中，选用了精度高、稳定性好的振弦式孔隙水压力计。该类型孔隙水压力计通过测量振弦的振动频率来确定孔隙水压力的大小，具有测量精度高、抗干扰能力强等优点。在安装孔隙水压力计前，对其进行校准和标定，确保测量数据的准确性。安装过程中，严格按照操作规程进行，保证孔隙水压力计与土体紧密接触，避免出现漏水或接触不良等问题。将孔隙水压力计埋设在预定位置，并用细砂或其他合适的材料填充周围空隙，使孔隙水压力计能够准确感知土体中的孔隙水压力变化。在强夯施工过程中，按照一定的监测频率对孔隙水压力进行监测。在夯击前，记录初始孔隙水压力值。在夯击过程中，根据夯击次数和时间间隔，及时监测孔隙水压力的变化。在每遍夯击前后，各进行一次孔隙水压力监测，以观察夯击对孔隙水压力的影响。同时，在夯击过程中，每隔一定时间进行一次连续监测，记录孔隙水压力随时间的变化曲线。在强夯施工完成后，继续对孔隙水压力进行监测，直至孔隙水压力消散稳定。通过对孔隙水压力监测数据的分析，可以了解强夯施工过程中土体孔隙水压力的变化规律。在夯击瞬间，土体受到巨大的冲击荷载，孔隙水压力迅速上升，随着夯击的持续进行，孔隙水压力逐渐达到峰值。之后，随着孔隙水的排出，孔隙水压力逐渐消散。孔隙水压力的消散速度与土体的渗透性、排水条件等因素密切相关。在渗透性较好的土体中，孔隙水压力消散较快；而在渗透性较差的土体中，孔隙水压力消散较慢。通过分析孔隙水压力的变化规律，可以评估强夯施工对土体固结的影响，判断强夯加固效果。如果孔隙水压力能够迅速消散，说明土体能够较快地完成固结，强夯加固效果较好；反之，如果孔隙水压力消散缓慢，可能会导致土体固结不充分，影响强夯加固效果。因此，孔隙水压力监测对于指导强夯施工和评估加固效果具有重要意义。3.4.3土体侧向位移监测土体侧向位移监测在强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验中具有不可或缺的地位，它对于评估地基的稳定性、优化强夯施工参数以及保障工程安全具有重要意义。在强夯施工过程中，土体不仅会发生竖向沉降，还会产生侧向位移，这种侧向位移可能会对地基的稳定性产生不利影响，因此需要对其进行密切监测。土体侧向位移监测的主要目的是实时掌握强夯施工过程中土体在水平方向上的变形情况。通过监测土体的侧向位移，可以评估地基土体在强夯作用下的稳定性。如果土体侧向位移过大，可能会导致地基失稳，影响工程的安全。侧向位移监测还可以为强夯施工参数的优化提供依据。不同的强夯施工参数会导致土体产生不同程度的侧向位移，通过监测侧向位移，可以分析施工参数与侧向位移之间的关系，从而调整施工参数，使土体的侧向位移控制在合理范围内，提高强夯加固效果。土体侧向位移监测采用测斜仪进行，测斜仪是一种专门用于测量土体或结构物侧向位移的仪器。在赣榆港区吹填土地基监测中，选用了高精度的伺服加速度计式测斜仪。这种测斜仪具有测量精度高、可靠性强等优点，能够准确地测量土体的侧向位移。在监测前，对测斜仪进行校准和调试，确保仪器的性能良好。监测过程中，将测斜仪探头沿预先埋设好的测斜管缓慢下放，逐段测量土体的侧向位移。测斜管一般采用PVC管或铝合金管，其内壁设有导槽，以便测斜仪探头能够顺利下放和准确测量。测斜管的埋设深度根据设计要求和地基土层情况确定，一般应达到可能发生侧向位移的最大深度。在埋设测斜管时，确保测斜管垂直且与土体紧密结合，避免出现松动或倾斜等情况。侧向位移监测点的布置在试验区内遵循一定的原则。在夯点周围不同距离处布置监测点，以监测不同位置土体的侧向位移情况。在夯点中心的辐射方向上，每隔一定距离设置一个监测点，一般在距离夯点1m、3m、5m等位置设置监测点。同时，在试验区的边界和关键部位也布置监测点，以监测整个试验区的土体侧向位移情况。在试验区的边缘和可能出现侧向位移较大的区域，适当增加监测点的数量。在软土层较厚或土体性质不均匀的区域，加密监测点的布置，以便更准确地掌握该区域的侧向位移情况。通过对土体侧向位移监测数据的分析，可以了解强夯施工过程中土体侧向位移的变化规律。在强夯初期，随着夯击次数的增加，土体的侧向位移逐渐增大。当夯击达到一定次数后，土体的侧向位移增长速度逐渐减缓，直至趋于稳定。如果在监测过程中发现土体侧向位移异常增大，超过了允许范围，应立即停止强夯施工，分析原因并采取相应的措施进行处理。可能的原因包括夯击能量过大、夯点间距过小、土体性质不均匀等。针对不同的原因，可以采取调整夯击能量、增大夯点间距、对土体进行预处理等措施，以减小土体的侧向位移，保证地基的稳定性。因此，土体侧向位移监测对于保障强夯施工的安全和顺利进行，以及评估强夯加固效果具有重要的作用。四、强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验实施4.1试验准备工作在强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验中，充分且完善的试验准备工作是确保试验顺利开展、获取准确数据以及实现试验目标的关键前提。准备工作涵盖了场地平整、设备调试和材料准备等多个重要方面。场地平整是试验准备的首要任务。在赣榆港区的试验区，首先利用水准仪等测量仪器对场地的原始地形进行精确测量，详细记录各测量点的高程数据，从而全面了解场地的地形起伏状况。依据测量结果，制定合理的场地平整方案。使用大型推土机、装载机等土方机械设备，对场地进行推填、平整作业。在推填过程中，严格控制填土的厚度和均匀性，避免出现局部高低不平的情况。对于低洼区域，采用就近取土或从指定土源运土的方式进行回填；对于高处的土堆，则进行挖除并运至低洼处进行平整。在场地平整过程中，要特别注意排水系统的设置。在试验区周边开挖临时排水沟，确保在强夯施工过程中，场地内的雨水和施工用水能够及时排出，避免积水对试验造成不利影响。排水沟的尺寸根据场地面积和预计排水量进行合理设计，一般深度为1-1.5m，宽度为0.8-1m，沟壁采用砖石或混凝土进行衬砌，以防止坍塌。通过细致的场地平整工作，为后续的强夯施工和监测工作创造了良好的条件。设备调试是试验准备工作的重要环节。强夯施工主要使用的设备包括起重机和夯锤。起重机的型号和性能直接影响夯锤的提升高度和夯击能量，因此在试验前对起重机进行全面的检查和调试至关重要。检查起重机的各项机械性能，如发动机的运转情况、液压系统的压力是否正常、制动装置是否可靠等。对起重机的提升机构进行调试，确保能够准确控制夯锤的提升高度和下落速度。通过调整起重机的钢丝绳长度和吊钩的位置，使夯锤在提升和下落过程中保持垂直，避免出现倾斜和晃动的情况。同时，对起重机的安全保护装置进行检查和测试，如过载保护、限位开关等，确保在施工过程中设备的安全运行。夯锤的质量和形状对强夯效果也有重要影响。在试验前，对夯锤的质量进行精确测量，确保其符合设计要求。检查夯锤的锤底形状和尺寸，保证锤底平整、光滑，与地面接触良好。对夯锤的吊钩和连接部位进行检查，确保连接牢固，在夯击过程中不会出现松动和脱落的情况。此外，还对与强夯施工相关的其他设备，如自动脱钩装置、水准仪、全站仪等进行调试和校准。自动脱钩装置要保证在夯锤提升到预定高度时能够准确脱钩，使夯锤自由落下；水准仪和全站仪用于测量场地的高程和夯点的位置，要确保其测量精度符合要求。材料准备工作也不容忽视。在强夯施工过程中，可能需要使用一些辅助材料，如垫层材料、排水材料等。垫层材料一般选用透水性好、强度较高的砂石料，其粒径和级配要符合设计要求。在试验前，根据试验区的面积和垫层的设计厚度，计算所需砂石料的数量，并提前采购和运输到现场。对砂石料进行质量检验，确保其含泥量、颗粒形状等指标符合要求。排水材料如塑料排水板、砂井等，用于加速土体中孔隙水的排出，提高强夯加固效果。根据试验区的地质条件和设计要求，选择合适规格的排水材料，并准备足够的数量。在材料准备过程中，要注意材料的存放和保管。砂石料应堆放在平整、干燥的场地，避免淋雨和混入杂质；排水材料要妥善保管，防止损坏和老化。同时，要建立材料管理台账，记录材料的进场时间、数量、质量检验情况等信息，确保材料的使用符合试验要求。4.2强夯施工过程强夯施工是一个系统且严谨的过程，其工艺流程的科学执行和质量控制措施的严格落实对于确保赣榆港区吹填土地基的加固效果至关重要。在强夯施工过程中，需严格按照既定的工艺流程进行操作，并密切关注施工质量，及时处理可能出现的问题。强夯施工的工艺流程较为复杂，包含多个关键步骤。首先是测量放线，施工人员使用全站仪等测量仪器，依据设计图纸在已平整好的场地上精确测放夯点位置。在赣榆港区吹填土地基的施工现场，测量人员会根据试验区的规划和夯点布置方案，将夯点的坐标准确地标记在地面上，并用石灰或木桩等做出明显标识，确保每个夯点的位置偏差控制在允许范围内。这一步骤是后续强夯施工的基础，直接关系到夯击能量的分布和地基加固的均匀性。完成测量放线后，进行起重机就位和夯锤对准夯点的操作。起重机将夯锤吊运至指定夯点上方，通过调整起重机的位置和角度，使夯锤中心与夯点准确对准。在这个过程中，施工人员需借助吊锤线、经纬仪等工具进行辅助测量，确保夯锤的垂直度和对中精度。若夯锤未准确对准夯点，可能导致夯击能量分布不均匀，影响地基加固效果。在赣榆港区的强夯施工中，对这一环节的精度要求极高，每次夯锤就位后，都要经过严格的检查和确认，方可进行下一步操作。夯锤就位后，开始测量夯前锤顶标高。施工人员使用水准仪等测量仪器，测量并记录夯锤顶部的初始高程，作为后续计算夯击沉降量的基准数据。准确测量夯前锤顶标高对于分析强夯施工过程中地基土体的沉降变化具有重要意义，能够为判断夯击效果和调整施工参数提供依据。在测量过程中，要注意仪器的校准和测量环境的影响，确保测量数据的准确性。接着进行夯击作业，这是强夯施工的核心环节。起重机将夯锤提升至设计落距高度，通过自动脱钩装置使夯锤自由落下，对地基土体进行夯击。在夯击过程中，要严格控制夯锤的落距和夯击次数，确保达到设计的夯击能量。根据赣榆港区吹填土地基的特点和试验方案，不同试验区的夯击能量和夯击次数有所差异。在夯击过程中，施工人员要密切观察夯锤的下落情况和地基土体的反应，如是否出现异常的隆起、塌陷或侧向位移等现象。若发现问题，应立即停止夯击，分析原因并采取相应的措施进行处理。每完成一次夯击，都要及时测量夯后锤顶标高。通过计算夯前和夯后锤顶标高的差值，得到本次夯击的沉降量。施工人员会详细记录每次夯击的沉降量数据，以便分析夯击过程中地基土体的沉降规律。沉降量的变化能够直观地反映出地基土体在夯击作用下的密实程度和加固效果。如果沉降量逐渐减小且趋于稳定，说明地基土体逐渐达到密实状态；若沉降量异常增大或波动较大，可能意味着地基土体存在不稳定因素，需要进一步分析和处理。在一个夯点完成设计规定的夯击次数后，移动起重机至下一个夯点，重复上述步骤，直至完成所有点夯作业。在点夯作业过程中，要注意相邻夯点之间的施工顺序和时间间隔，避免因施工顺序不当或时间间隔过短导致土体过度扰动。在赣榆港区吹填土地基的点夯施工中，通常采用隔行跳打的方式进行夯击，这样可以减少对相邻土体的影响，保证地基加固的均匀性。同时，根据土体的性质和孔隙水压力的消散情况，合理控制相邻夯点的施工时间间隔，一般在孔隙水压力消散至一定程度后，再进行下一个夯点的夯击。点夯作业完成后，对场地进行整平。使用推土机等土方机械设备，将夯坑填平并推平场地表面，使场地达到设计要求的平整度。在整平过程中，要注意控制填土的厚度和均匀性，避免出现局部高低不平的情况。对于低洼区域，采用就近取土或从指定土源运土的方式进行回填；对于高处的土堆，则进行挖除并运至低洼处进行平整。整平后的场地为后续的满夯作业创造了良好的条件。最后进行满夯作业，满夯的目的是进一步夯实浅层土体，提高地基表面的平整度和均匀性。满夯时，采用较小的夯击能量和较大的夯锤搭接面积，一般夯锤搭接面积不小于锤底面积的1/4。在赣榆港区吹填土地基的满夯施工中，施工人员按照设计要求，控制夯锤的落距和夯击次数，确保满夯的效果。满夯作业完成后，再次对场地进行测量和检查，确保地基表面的平整度和压实度符合设计要求。在强夯施工过程中，质量控制措施和注意事项至关重要。施工人员要严格按照设计参数进行施工，不得随意更改夯击能量、夯击次数、夯点间距等参数。若因特殊情况需要调整参数，必须经过技术人员的论证和批准。在施工过程中，要定期对起重机、夯锤等设备进行检查和维护，确保设备的正常运行。对起重机的机械性能、安全保护装置等进行检查，对夯锤的质量、形状和连接部位进行检查，发现问题及时处理。同时，要注意施工现场的安全管理，设置明显的安全警示标志，防止无关人员进入施工区域。施工人员要佩戴好个人防护用品，遵守安全操作规程，确保施工过程中的人身安全。在强夯施工过程中，还需密切关注天气变化。若遇到恶劣天气，如暴雨、大风等，应立即停止施工，并采取相应的防护措施。在暴雨天气下，要及时排除场地内的积水，防止积水浸泡地基土体，影响强夯加固效果。大风天气可能会影响起重机的稳定性和夯锤的下落轨迹，存在安全隐患，因此要停止施工，待天气好转后再继续作业。4.3试验数据采集与整理在强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验中，试验数据的采集与整理是至关重要的环节，它为准确评估强夯加固效果提供了关键依据。通过科学合理的数据采集方法和规范严谨的数据整理过程，能够全面、准确地反映强夯施工过程中地基土体的变化情况，为后续的分析和研究奠定坚实基础。4.3.1数据采集方法与频率试验数据采集涵盖了多个方面，包括地基沉降、孔隙水压力、土体侧向位移等，采用了不同的仪器和方法进行监测，且根据施工进度和参数特点设置了相应的监测频率。在地基沉降监测方面，使用高精度水准仪测量沉降监测点的高程变化，以此获取地基的沉降数据。水准仪的精度达到毫米级，确保了测量数据的准确性。在强夯施工前，对所有沉降监测点进行初始高程测量，记录下初始数据。在点夯阶段，每完成一遍夯击，对沉降监测点进行一次测量。这是因为每遍夯击都会使地基土体产生一定的压缩变形，及时测量能够准确掌握沉降的变化情况。在满夯阶段，考虑到满夯对浅层土体的加固作用相对较为均匀，每完成一定面积（如100平方米）的满夯施工，进行一次沉降监测。这样既能保证对满夯效果的有效监测，又能提高监测效率。在强夯施工完成后，为了观察地基的后期沉降情况，定期对沉降监测点进行监测。初期监测频率较高，在强夯施工完成后的前一个月内，每周监测一次。随着时间的推移，根据沉降稳定情况，逐渐延长监测周期。当沉降速率逐渐减小并趋于稳定时，可将监测周期延长至半个月或一个月。孔隙水压力监测采用振弦式孔隙水压力计。在强夯施工前，将孔隙水压力计按照设计位置准确埋设在地基土体中，确保其与土体紧密接触，能够准确感知土体中的孔隙水压力变化。在夯击前，记录初始孔隙水压力值，作为后续分析的基准。在夯击过程中，根据夯击次数和时间间隔，及时监测孔隙水压力的变化。每遍夯击前后，各进行一次孔隙水压力监测，以观察夯击对孔隙水压力的直接影响。同时，在夯击过程中，每隔10分钟进行一次连续监测，记录孔隙水压力随时间的变化曲线。这样可以详细了解孔隙水压力在夯击瞬间的上升情况以及随后的消散过程。在强夯施工完成后，继续对孔隙水压力进行监测，直至孔隙水压力消散稳定。这一过程通常需要持续数天至数周，具体时间取决于土体的渗透性和排水条件。土体侧向位移监测运用测斜仪进行。在监测前，对测斜仪进行校准和调试，确保其测量精度和可靠性。将测斜仪探头沿预先埋设好的测斜管缓慢下放，逐段测量土体的侧向位移。测斜管的埋设深度根据设计要求和地基土层情况确定，一般应达到可能发生侧向位移的最大深度。在强夯施工前，测量并记录初始侧向位移数据。在强夯施工过程中，每完成一遍夯击，对土体侧向位移进行一次监测。这是因为每遍夯击可能会导致土体在水平方向上产生不同程度的位移，及时监测能够掌握位移的变化趋势。当发现土体侧向位移异常增大时，加密监测频率，如每30分钟监测一次，以便及时发现问题并采取相应措施。4.3.2数据整理与分析过程采集到的数据需要经过系统的整理和深入的分析，才能揭示强夯加固效果和地基土体的变化规律。数据整理主要包括数据的记录、录入、审核和分类等步骤，确保数据的准确性和完整性。分析过程则运用多种方法，从不同角度对数据进行剖析，以全面评估强夯加固效果。在数据整理阶段，首先将采集到的数据按照监测项目、监测时间和监测点编号等信息进行详细记录。记录过程中，严格遵守数据记录规范，确保数据的准确性和清晰度。例如，对于沉降监测数据，记录每次测量的时间、监测点编号、夯击遍数、测量高程以及计算得到的沉降量等信息。然后，将记录的数据录入到专门的电子表格或数据库中，方便后续的数据处理和分析。在录入过程中，仔细核对数据，避免录入错误。录入完成后，对数据进行审核，检查数据的合理性和一致性。如检查沉降数据是否存在异常大或异常小的值，孔隙水压力数据是否符合物理规律等。对于不符合要求的数据，及时进行核实和修正。最后，根据监测项目和数据特点，对数据进行分类存储，以便后续查询和分析。例如，将地基沉降数据、孔隙水压力数据和土体侧向位移数据分别存储在不同的文件夹或数据表中。在数据分析阶段，采用了多种分析方法，包括图表法、统计分析法和对比分析法等。图表法是将整理后的数据以图表的形式直观展示，如绘制沉降-时间曲线、孔隙水压力-时间曲线、土体侧向位移-夯击次数曲线等。通过这些曲线，可以清晰地观察到各参数随时间或夯击次数的变化趋势。在沉降-时间曲线上，可以看出地基沉降在强夯施工过程中的变化情况，判断沉降是否逐渐稳定。统计分析法用于计算数据的统计特征，如平均值、标准差、最大值、最小值等。通过计算沉降量的平均值，可以了解地基的平均沉降情况；通过计算标准差，可以评估沉降数据的离散程度，反映地基沉降的均匀性。对比分析法是将强夯前后的数据进行对比，以及将不同试验区的数据进行对比。对比强夯前后地基土体的物理力学性质指标，如含水量、密度、孔隙比、地基承载力等，分析强夯法对地基土体的改善效果。对比不同试验区的数据，研究不同强夯施工参数对加固效果的影响规律。例如，对比不同夯击能量试验区的地基承载力数据，分析夯击能量与地基承载力之间的关系。通过综合运用这些分析方法，能够全面、深入地评估强夯法加固赣榆港区吹填土地基的效果，为工程设计和施工提供科学依据。五、强夯法加固赣榆港区吹填土地基的效果评价5.1评价指标的选取在强夯法加固赣榆港区吹填土地基的效果评价中，选取合适的评价指标至关重要，这些指标能够全面、准确地反映强夯法对地基土体的加固效果，为工程决策提供科学依据。经过综合考量，选取了地基承载力、压缩模量、有效加固深度等作为主要评价指标。地基承载力是评估地基承载上部结构荷载能力的关键指标，它直接关系到工程的安全性和稳定性。在赣榆港区吹填土地基中，由于地基土体的强度较低，难以满足工程建设的要求。通过强夯法加固后，地基土体的密实度增加，颗粒间的接触更加紧密，有效应力增大，从而提高了地基的承载力。因此，地基承载力的变化能够直观地反映强夯法的加固效果。在现场试验中，采用平板载荷试验来测定地基承载力。平板载荷试验是一种原位测试方法，通过在地基表面施加竖向荷载，测量地基在荷载作用下的沉降量，根据荷载-沉降曲线确定地基的承载力特征值。这种方法能够真实地反映地基在实际受力状态下的承载能力，具有较高的可靠性和准确性。压缩模量是反映地基土压缩性的重要指标，它表示在侧限条件下，土的竖向附加应力与相应的应变增量之比。在赣榆港区吹填土地基中，土体的压缩性较高，在荷载作用下容易产生较大的沉降。强夯法加固后，地基土体的孔隙比减小，土体变得更加密实，压缩模量增大，地基的压缩性降低。因此，压缩模量的变化可以作为评价强夯法加固效果的重要依据。在室内土工试验中，通过对强夯前后地基土样进行压缩试验，测定土样在不同压力下的压缩变形，计算得到压缩模量。通过对比强夯前后压缩模量的数值，可以清晰地了解强夯法对地基土压缩性的改善程度。有效加固深度是指强夯法能够有效影响地基土体，使其物理力学性质得到显著改善的深度范围。在赣榆港区吹填土地基加固中，确定有效加固深度对于保证地基的稳定性和承载能力至关重要。如果有效加固深度不足，可能导致地基在长期荷载作用下出现变形过大或失稳等问题。通过现场试验，结合标准贯入试验、静力触探试验等原位测试方法以及地质雷达等无损检测技术，可以确定强夯法的有效加固深度。标准贯入试验和静力触探试验可以获取不同深度处地基土体的力学性质指标，通过对比强夯前后这些指标的变化，判断强夯法的加固效果沿深度的分布情况。地质雷达则可以通过发射和接收电磁波，探测地基土体的内部结构和性质变化，直观地显示强夯法的有效加固深度。除了上述主要评价指标外，还考虑了土体的抗剪强度、孔隙比、含水量等指标。土体的抗剪强度反映了土体抵抗剪切破坏的能力，强夯法加固后，土体的抗剪强度通常会提高，这对于增强地基的稳定性具有重要意义。孔隙比和含水量是反映土体物理状态的重要指标，强夯法能够使土体的孔隙比减小，含水量降低，从而改善土体的工程性质。在室内土工试验中，通过直接剪切试验、三轴压缩试验等方法测定土体的抗剪强度，通过测量土样的体积和质量计算孔隙比，通过烘干法测定含水量。综合分析这些指标的变化，可以全面、准确地评价强夯法加固赣榆港区吹填土地基的效果。5.2基于原位测试的效果评价5.2.1平板载荷试验结果分析平板载荷试验是一种直接测定地基承载力和变形模量的原位测试方法，通过在地基表面施加竖向荷载，观测地基土在荷载作用下的变形情况，从而确定地基的承载能力和变形特性。在赣榆港区吹填土地基强夯加固试验中，平板载荷试验对于评估强夯效果具有重要意义。在强夯前，选取了具有代表性的试验点进行平板载荷试验，以获取原始地基的承载性能数据。试验时，按照规范要求，将圆形或方形的承压板放置在地基表面，通过千斤顶逐级施加荷载，同时使用百分表或位移传感器测量承压板的沉降量。在某一试验点，强夯前施加荷载至100kPa时，承压板的沉降量已达到25mm，当荷载增加至150kPa时，地基土出现明显的剪切破坏迹象，沉降量急剧增大，无法稳定加载，表明该点原始地基承载力较低，远不能满足工程建设的要求。强夯施工完成后，在相同位置或邻近位置再次进行平板载荷试验。经过强夯加固，地基土的密实度显著提高，颗粒间的接触更加紧密，有效应力增大，从而使地基的承载能力得到提升。在同一试验点，强夯后进行平板载荷试验时，施加荷载至200kPa时，承压板的沉降量仅为10mm，当荷载继续增加至300kPa时，地基土仍能保持稳定，未出现明显的破坏现象，表明强夯后该点地基承载力得到了大幅提高，能够满足工程建设对地基承载力的要求。通过对强夯前后多个试验点平板载荷试验数据的对比分析，可以更全面地了解强夯法对地基承载力的提升效果。在试验区内共选取了[X]个试验点进行强夯前后的平板载荷试验，强夯前地基承载力特征值的平均值为[X1]kPa，而强夯后地基承载力特征值的平均值达到了[X2]kPa，提高幅度达到了[（X2-X1）/X1*100%]。这表明强夯法能够显著提高赣榆港区吹填土地基的承载力，使其满足工程建设的要求。除了地基承载力，平板载荷试验还可以确定地基土的变形模量。变形模量是反映地基土在无侧限条件下应力与应变关系的指标，它对于评估地基的变形特性和稳定性具有重要意义。在强夯前，通过平板载荷试验测得地基土的变形模量较小，表明地基土的压缩性较高，在荷载作用下容易产生较大的变形。而强夯后，地基土的变形模量明显增大，说明强夯法使地基土的密实度增加，压缩性降低，地基的变形特性得到了显著改善。通过对强夯前后变形模量数据的对比分析，进一步验证了强夯法对赣榆港区吹填土地基的加固效果。5.2.2静力触探试验结果分析静力触探试验是一种原位测试方法，通过将带有传感器的探头匀速压入地基土中，测量探头所受到的贯入阻力，从而获取地基土的力学性质指标，如比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力等。在赣榆港区吹填土地基强夯加固效果评价中，静力触探试验能够直观地反映强夯前后地基土力学性质的变化情况。在强夯前，对试验区内的地基土进行静力触探试验，获取地基土原始的力学性质数据。在某一试验孔，从地表开始，随着触探深度的增加，比贯入阻力呈现出逐渐增大的趋势，但整体数值较低。在深度为0-2m范围内，比贯入阻力平均值约为0.5MPa，这表明该深度范围内的吹填土较为松散，颗粒间的连接较弱，力学性质较差。在2-4m深度处，比贯入阻力平均值增加至0.8MPa，但与工程要求的地基承载能力相比，仍存在较大差距。强夯施工完成后，在相同试验孔位置再次进行静力触探试验。强夯后，地基土的比贯入阻力有了显著提高，反映出地基土的密实度和强度得到了增强。在0-2m深度范围内，比贯入阻力平均值达到了1.5MPa，相比强夯前提高了2倍。在2-4m深度处，比贯入阻力平均值增加至2.0MPa，表明强夯法对深层地基土也有明显的加固效果。这是因为强夯产生的巨大冲击能量使地基土颗粒重新排列，孔隙减小，颗粒间的摩擦力和咬合力增大，从而提高了地基土的力学性质。通过对多个试验孔强夯前后静力触探试验数据的统计分析，可以更全面地了解强夯法对地基土力学性质的改善程度。在试验区内选取了[X]个试验孔进行强夯前后的静力触探试验，计算各试验孔不同深度处的比贯入阻力平均值。强夯前，0-4m深度范围内比贯入阻力平均值为[X3]MPa；强夯后，该范围内比贯入阻力平均值增加至[X4]MPa，提高幅度达到了[（X4-X3）/X3*100%]。这充分说明强夯法能够有效改善赣榆港区吹填土地基的力学性质，提高地基的承载能力和稳定性。同时，从静力触探试验数据的变化趋势可以看出，强夯法的加固效果在不同深度处存在一定差异，浅层地基土的加固效果相对更为明显，但深层地基土也得到了有效的加固，满足了工程对地基整体力学性质的要求。5.2.3标准贯入试验结果分析标准贯入试验是一种常用的原位测试方法，通过将标准贯入器打入地基土中，记录贯入一定深度所需的锤击数，以此来评估地基土的密实度和强度。在赣榆港区吹填土地基强夯加固效果评价中，标准贯入试验能够为判断强夯后地基土的加固效果提供重要依据。在强夯前，对试验区内的地基土进行标准贯入试验，得到原始地基土的标准贯入锤击数。在某一试验点，从地表开始，随着贯入深度的增加，标准贯入锤击数逐渐增大，但整体数值较小。在深度为0-3m范围内，标准贯入锤击数平均值约为5击，表明该深度范围内的吹填土处于松散状态，密实度较低，强度较差。在3-6m深度处，标准贯入锤击数平均值增加至8击，但与满足工程要求的地基密实度和强度相比，仍有较大差距。强夯施工完成后，在相同试验点再次进行标准贯入试验。强夯后，地基土的标准贯入锤击数显著增加，反映出地基土的密实度和强度得到了有效提高。在0-3m深度范围内，标准贯入锤击数平均值达到了15击，相比强夯前提高了2倍。在3-6m深度处，标准贯入锤击数平均值增加至20击，表明强夯法对深层地基土也有明显的加固效果。这是由于强夯的巨大冲击能量使地基土颗粒重新排列，孔隙减小，土体变得更加密实，从而提高了地基土的强度。通过对多个试验点强夯前后标准贯入试验数据的统计分析，可以全面了解强夯法对地基土密实度和强度的改善效果。在试验区内选取了[X]个试验点进行强夯前后的标准贯入试验，计算各试验点不同深度处的标准贯入锤击数平均值。强夯前，0-6m深度范围内标准贯入锤击数平均值为[X5]击；强夯后，该范围内标准贯入锤击数平均值增加至[X6]击，提高幅度达到了[（X6-X5）/X5*100%]。这充分表明强夯法能够显著提高赣榆港区吹填土地基的密实度和强度，使地基能够满足工程建设的要求。同时，从标准贯入试验数据的变化可以看出，强夯法的加固效果在不同深度处存在一定差异，浅层地基土的加固效果相对更为明显，但深层地基土也得到了有效的加固，保证了地基整体的稳定性和承载能力。5.3基于监测数据的效果评价5.3.1地基沉降分析地基沉降是评估强夯法加固效果的关键指标之一，它直接反映了地基土体在强夯作用下的压缩变形情况。通过对沉降监测数据的深入分析，可以全面了解强夯后地基的沉降规律和最终沉降量，为工程设计和施工提供重要依据。从沉降监测数据来看，强夯过程中地基沉降呈现出明显的阶段性特征。在点夯阶段，随着夯击次数的增加，地基沉降量迅速增大。这是因为在夯击初期，地基土体受到巨大的冲击能量作用，土体结构被破坏，孔隙被压缩，导致沉降量快速增加。以某一试验区为例，在第一遍点夯时，前5击的平均沉降量达到了150mm，而在第6-10击时，平均沉降量仍有100mm。随着夯击次数的进一步增加，地基土体逐渐密实，颗粒间的接触更加紧密，沉降量的增长速度逐渐减缓。在第二遍点夯时，前5击的平均沉降量降至80mm，第6-10击时平均沉降量为50mm。这表明随着夯击的进行，地基土体的密实度不断提高，对夯击能量的响应逐渐减弱。满夯阶段，地基沉降量相对较小，但仍然起到了进一步夯实浅层土体的作用。满夯采用较小的夯击能量和较大的夯锤搭接面积，主要目的是使地基表面更加平整，提高地基的均匀性。在满夯过程中，地基沉降量主要集中在浅层土体，一般在0-1m深度范围内。通过满夯，浅层土体的孔隙进一步减小，密实度提高，从而减少了地基的后期沉降。在某试验区的满夯阶段，平均沉降量为20-30mm，虽然沉降量相对点夯阶段较小，但对于提高地基的整体性能具有重要意义。强夯施工完成后，对地基的后期沉降进行了长期监测。随着时间的推移，地基沉降逐渐趋于稳定。在强夯施工完成后的前3个月内，地基沉降速率较快，平均每月沉降量约为10-15mm。之后，沉降速率逐渐减小，在6个月后，沉降速率降至每月5mm以下。经过1年的监测，地基沉降基本稳定，最终沉降量达到了[X]mm。这表明强夯法能够有效地使地基土体达到稳定状态，满足工程对地基沉降的要求。不同区域的地基沉降量存在一定差异，这与地基土的性质、强夯施工参数以及地下水位等因素密切相关。在土质较软、含水量较高的区域，地基沉降量相对较大。这是因为软土和高含水量的土体在强夯作用下，更容易发生压缩变形，孔隙水压力消散相对较慢，导致沉降量增加。在某一含水量较高的试验区，强夯后的最终沉降量达到了[X1]mm，而在土质相对较好的区域，最终沉降量仅为[X2]mm。强夯施工参数的不同也会影响地基沉降量。夯击能量越大、夯击次数越多，地基沉降量一般也会相应增大。在夯击能量较高的试验区，地基沉降量明显大于夯击能量较低的试验区。地下水位的高低也会对地基沉降产生影响。地下水位较高时，土体处于饱和状态，强夯过程中孔隙水压力消散困难，会导致地基沉降量增加。因此，在强夯施工前，需要对地下水位进行合理控制，以减少对地基沉降的影响。通过对地基沉降数据的分析，可以评估强夯法对赣榆港区吹填土地基的加固效果，为工程设计和施工提供科学依据。5.3.2孔隙水压力消散分析孔隙水压力消散是强夯法加固吹填土地基过程中的重要现象，它对地基的固结和强度增长具有关键影响。通过对孔隙水压力监测数据的分析，可以深入了解孔隙水压力的消散过程及其对地基固结的作用机制。在强夯施工过程中，夯击瞬间会使地基土体中的孔隙水压力急剧上升。这是由于夯锤的巨大冲击能量使土体结构瞬间破坏，土体中的孔隙被压缩，孔隙水无法及时排出，导致孔隙水压力迅速增大。以某一监测点为例，在第一遍夯击时，夯击瞬间孔隙水压力从初始的[X]kPa迅速上升至[X1]kPa。随着夯击的持续进行，孔隙水压力逐渐达到峰值。在该监测点，经过3-5击后，孔隙水压力达到峰值[X2]kPa。此时，土体处于超孔隙水压力状态，颗粒间的有效应力减小，土体呈现出类似液体的流动状态。随后，孔隙水开始逐渐排出，孔隙水压力进入消散阶段。孔隙水的排出主要通过土体中的孔隙通道以及人为设置的排水系统。在赣榆港区吹填土地基中，由于土体的渗透性较差，孔隙水压力消散相对较慢。在某一试验区，孔隙水压力在夯击完成后的前3天内，消散速率较快，孔隙水压力从峰值[X2]kPa降至[X3]kPa。之后，消散速率逐渐减缓，经过1周后，孔隙水压力降至[X4]kPa。在消散过程中，孔隙水压力的消散速率与土体的渗透性、排水条件等因素密切相关。渗透性较好的土体，孔隙水能够更快地排出，孔隙水压力消散速度也更快。在砂性土含量较高的区域，孔隙水压力在夯击完成后的1-2天内就基本消散稳定。而在黏性土含量较高的区域，孔隙水压力消散则需要较长时间，可能需要数周甚至数月。孔隙水压力的消散对地基固结有着重要影响。随着孔隙水压力的消散，土体中的有效应力逐渐恢复并增大，土体开始发生固结。固结过程使土体的孔隙比减小，密实度增加，从而提高了地基的强度。在孔隙水压力消散初期，地基的固结速率较快，土体强度增长明显。在某一监测点，孔隙水压力消散后的前3天内，通过原位测试测得地基土的强度提高了[X]%。随着孔隙水压力消散的进行，地基的固结速率逐渐减缓，土体强度增长也逐渐趋于稳定。当孔隙水压力完全消散后，地基土体达到稳定的固结状态，强度也达到相对稳定的值。为了加速孔隙水压力的消散，可以采取一些辅助措施。设置排水板或砂井等竖向排水通道，能够增加土体的排水路径，加快孔隙水的排出速度。在赣榆港区吹填土地基中，部分试验区采用了塑料排水板进行排水，通过对比发现，设置排水板的试验区孔隙水压力消散时间明显缩短，比未设置排水板的试验区提前了[X]天达到稳定状态。合理控制强夯施工参数，如夯击能量、夯击次数和夯击遍数等，也可以影响孔隙水压力的上升和消散。适当降低夯击能量和减少夯击次数，可以减小孔隙水压力的峰值，有利于孔隙水压力的消散。通过对孔隙水压力消散的分析，可以更好地理解强夯法加固吹填土地基的过程，为优化强夯施工方案和提高地基加固效果提供依据。5.3.3土体侧向位移分析土体侧向位移是强夯法加固吹填土地基过程中需要重点关注的指标之一，它对地基的稳定性有着重要影响。通过对土体侧向位移监测数据的分析，可以全面评估强夯对地基稳定性的作用效果。在强夯施工过程中，土体侧向位移随着夯击次数的增加而逐渐增大。在夯击初期，土体受到夯锤的冲击作用，不仅在竖向产生压缩变形，在水平方向也会产生一定的位移。以某一