软土地基强夯加固效果论文

发布于:2021-05-15 00:22:01

浅析软土地基强夯加固效果 摘要本文推导了软基强夯加固的夯坑深度有效加固深度的计算 公式,在某机场试验基础上得出经验值;并指出办基强夯所应遵循 的一些规律. 关键词软基强夯有效加固深度加固机理 1 概述 强夯法亦称动力固结法(dcm)。它最初仅用于加固碎石土和砂土 地基。我国多用于北方加固黄土地基。由于经验积累和认识的深入, 强夯法已推广到用于加固粘土、不饱和粘性土、含水量低于 25%的 杂填土;且随着砂井及塑料排水板的运用,在饱和淤泥质软土中强 夯加固也获得满意的效果。软土地基强夯加固机理不同于砂土基: 其微观结构的变化及应力波在土中的传播方式不尽相同;强夯施工 指导原则也存在显著差别。由于软土灵敏度高,一旦结构破坏后其 强度很难得到恢复。因此软土地基强夯不能照搬建立在砂性土基础 上的强夯施工规范。且应注意,软土地基强夯:其关键在于排水, 施工要以不破坏软土结构为原则。 2 有效加固深度计算 强夯有效加固深度受诸多因素的影响,如工程要求不同,强夯 施工能量参数不同,土质性状不同,加固土层层序分布等等。不少 学者从能量、波以及静力学的角度对强夯加固地基的影响深度和有 效加固深度作了探讨。但笔者认为,主要应从土的动力学角度探讨 强夯机制才能获比较满意的结论。笔者从弹塑性模型基础上推导出 有效加固深度的计算公式,并参照某机场测试成果来验证,结果令 人满意。 2.1 夯坑深度的计算 考虑到强夯作用下地基发生较大塑性变形,将夯锤的振动状态 简化为一个自由振动体系,地基简化为阻尼一弹簧体系,得到夯锤 的运动方程为: (1) 式中 x 一夯锤位移; m 一夯锤质量; r 一阻尼系数;s 一弹性常 数,将夯锤的运动分为高应力冲击阶段和阻尼振动阶段。在高应力 冲击阶段忽略粘滞阻尼对夯锤的运动影响,最后推导出修正的 scott 公式为 注:s、r、t 等表示高应力冲击阶段的弹性参数及时间; s’、r’、t’等表示阻尼振动阶段的弹性参数及时间; 2.2 有效加固深度的计算 根据强夯后的土动应力、干密度的变化规律,将地基加固模式 简化为如图 1 3 软土地基强夯试验 以某机场试验为例。机场地质情况大致为:表层 0.8~1.0 m 厚吹 填粉细砂层;表层下 0.5 一 1.0m 厚褐黄色粉质粘上,1.5~3.7m 厚淤 泥质粉质粘土层,夹有粉细砂夹层;其下为灰色砂质粉土,埋深 8.0m 上。水*向土的性质表现不均。试验区面积为 21x21m2,,场区内设 有间距为 3.5m,深 10m 的塑料排水板,四周挖有深为 60 一 80cm 的 明沟排水。强夯夯击能采用 1600kj,夯锤质量为 16.5t,底面积直 径为 2.lm,锤高 0.75m,落高为 9.76m。夯点间距为 3.5m,呈正方 形布置,共 36 个夯点,分三遍完成。施工监测有孔隙水压力、分 层沉降测量及地表沉降测量;加固效果检测有室内土工试验、静力 触探、标贯及*板载荷试验等。 从孔隙水压力监测结果发现,浅层土中的超孔隙水压力上升最 剧烈,且随着土层深度的增加影响越小。试验中还发现:当孔隙水 压力越过 0.5rh,即大于上覆土层重量的一半时,超孔隙水压力消 散较慢,当再次夯击时,超孔隙水压力发生积累,影响强夯效果。 图 2、图 3 分别为在夯坑内及夯坑间的静力触探曲线图。夯坑内 土层强度增加较大,夯坑间土层强度增加较小,这说明了在软土地 基强夯时应力扩散角较小;曲线还反映了强夯有效加固深度为 6~8m,满足了设计要求。在夯间土上做*板试验。fk=136kpa 比场 地实际*均承载力要小,基本上满足了机场设计承载力(120kpa)的 要求。 试验区单点夯击试验汇总结果见表 1。对于地下水位较浅的饱和 软土场地夯坑周围土体隆起量随夯击数的增加而逐渐增加,直到与 坑内土体夯沉量相等,但这种状态的强夯对加固地基土已毫无意 义,相反会加剧地基土结构的破坏。故试验时一般以孔隙水压力最 大值 umax 小于等于 0.5rh,或夯坑周围隆起量最大值 hmax 小于等于 10cm 来确定最佳夯击数。 从隆沉试验结果来看,每次夯击时地基土的压密效果都是很明 显的。但由于夯坑深度已达 2.5m 左右,坑壁容易坍塌,对强夯施 工造成一定困难。从孔压及隆沉结果来看,建议每点强夯击数不超 过 4 击。 通过强夯前后土的物理指标测试,夯前加固土层*均干容重 rd1=1.262g/cm3;而夯后孔 rd1=1.432g/cm3;从现场原位测试的结 果可知,地基土的有效加固深度为 6~8m;由上面推导的有效加固深 度计算公式得 l=0.32。这与试验区土层的有效压缩率在 55%以上是 一致的。 由夯坑深度的统*峁⑾秩硗恋鼗谝欢ǖ暮换鞔问(即 小于最佳夯击次数),夯坑深度与夯击次数具有非线性关系。试验 结果经一元曲线回归,有如下规律(回归方程的相关系数 r=0.99) (6) 由式(7)可看出,对于软土地基强夯,不能照搬强夯规范的收锤 标准来实施,即最后两击累计沉降差不大于 5~10cm;对于本试验区, 第四、第五两击累计沉降差为 30cm;要达到 5 一 10cm 的累计沉降差, 夯击次数要超过 10 击以上;夯坑深度达 3.5m 之多,此时夯击对加 固地基已毫无疑义,地基可能已发生结构破坏,对强夯加固不利。 4结 论 强夯法虽经历了*三十年的发展,但软土地基强夯加固还处于 经验积累阶段。笔者认为,软土地基强夯,其加固机理可概括为强 夯压密和强夯固结,但以强夯固结为主。由于饱和粉土软土地层具 有一定的灵敏性,其结构破坏后强度很难恢复,故软土地基强夯施 工以不破坏软土结构为原则。通过以上分析及试验、普夯的展开, 可获得如下几点认识: 1)强夯处理软基,其最佳夯击次数可根据孔隙水压力、隆起量 最大值及夯坑深度来综合确定。对本机场场区强夯: a)孔隙水压力 umax 小于等于 0.5rh b)夯坑隆起量 hmax 小于等于 10cm; c)夯坑深度△h 小于等于 1.50m; 2)

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