强夯置换法处理软土地基应用实例

科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·78·
文章编号：2095－6835（2015）24－0078－02
强夯置换法处理软土地基应用实例
曹向东
（辽宁省有色地质局一〇八队，辽宁沈阳 110121）
摘 要：结合软土工程地基处理实例，从室内试验和现场试验两方面入手，分析了强夯置换加固处理淤泥和淤泥质土类软土时其物理力学性质的变化。

经过一系列的计算、分析、对比得出了结论，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：软土；夯置换；加固深度；复合地基
中图分类号：U213.1+5 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.24.078
我国沿海地区分布着以淤泥和淤泥质土为主的软土。

一般情况下，软弱地基土的工程性质比较差，承载力比较小，所以，在利用软土地基时，应采取加固处理的方式。

软土地基加固处理的方法有换（填）土法、预压排水固结法、灌浆法、深层搅拌法和强夯等。

实践证明，强夯置换加固软土地基是一种有效的方法，它不仅能改善软土的结构，减小沉降量，有效提高地基的承载力，还能达到设计要求，便于施工。

1 应用实例
1.1 工程概况
大连港码头辅助建筑区拟建4栋综合楼，高2层，框架结构，无地下室，拟采用浅基础。

1.2 场地地基土的组成
该场地的地下水位埋深为2.2～2.5 m。

地基土主要由以下3部分组成：①层中粗砂。

吹填形成，黄褐色、黄白色，稍湿、饱和，松散状态，均粒，主要由长石、石英矿物组成，含多量黏性土，层厚3.1～4.4 m，承载力特征值fak＝110 kPa。

②层淤泥质黏土。

吹填形成，灰色，饱和，软塑—流塑状态，属高压缩性土，层厚1.5～2.1 m，承载力特征值fak＝60 kPa。

③层粉质黏土。

黄褐色，湿，可塑，属中压缩性土，承载力特征值fak＝170 kPa。

1.3 强夯置换施工设计
强夯置换施工前，要在施工现场选则有代表性的场地作为试验区进行试夯，试验区面积为400 m2（20 m×20 m）。

1.3.1 强夯置换试验施工参数
强夯的有效加固深度应根据现场试夯或地区经验来确定。

在缺少试验资料或经验时，可按照表1所列数据预估。

表1 强夯的有效加固深度（单位：m）
单击夯击能E/（kN·m）碎石土、砂土等粉土、粉质黏土等
1 000 4.0～5.0 3.0～4.0
2 000 5.0～6.0 4.0～5.0
3 000 6.0～7.0 5.0～6.0
4 000 7.0～8.0 6.0～7.0
由表1可知，当单击夯击能为3 000 kN·m时，即300 kN 夯锤，落距为l0 m。

如果采用等边三角形布置夯点，那么，夯点间距为4.5 m，每夯点夯3遍，夯击数为13～18击，填料2次（填料以强—中风化为主碎石），最后两击夯沉量平均值小于50 mm，夯坑周围地面隆起量小于200 mm，夯坑深度不大于1.5 m，跳点夯击2遍，2遍夯间隔时间为14 d，最后满夯2遍。

1.3.2 试夯检验
试夯结束2周后，检测试夯场地，并与夯前测试的数据作
3 结论
压煤资源的开采方式有很多种，寻求最佳的开采方式是工作人员今后努力的方向。

资源的开采是有利有弊的——合理开采、利用煤炭资源，能在国家快速发展时期缓解能源需求方面的压力，从而带动经济发展，但是，这也会对人们的生活环境造成一定的影响，比如破坏地下水系统、地表塌陷、水土流失等。

因此，在开采煤炭资源时，要尽可能减少对环境造成的污染，在寻求经济发展的同时，要注重与生态环境之间的平衡。

对于当前开采技术条件不足、价值不高的资源，要合理留设，为未来预留更多的资源。

参考文献
［1］时红，张永波.论煤炭开采对地下水资源量的破坏影响［J］.
山西科技，2011（01）.
［2］盛福杰，刘金平，杨贺.煤炭开采中的生态价值核算［J］.
中国煤炭，2011（02）. ［3］蔡兆亮，胡恭任，张光伟，等.煤炭开采项目环境影响后评价主要内容及实例运用［J］.中国矿业，2010（05）. ［4］刘啸.低碳旅游——环境经济价值实现的新方向［J］.科技创新导报，2010（16）.
［5］滕静.探索环境经济政策的新举措——建立环境污染责任保险制度［J］.中国环保产业，2010（05）.
［6］唐秀伟，吴子钧，黎永杰.广西下雷锰矿区碳酸锰采矿方法实践及探索［J］.中国锰业，2009（02）.
［7］刘可夫，刘国峰.悬移支架一次采全高工艺开采实践与探讨［J］.黑龙江科技信息，2003（05）.
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作者简介：李刚（1984—），男，山西朔州人，助理工程师，2009年毕业于河北工程大学资源勘查工程专业。

〔编辑：白洁〕
The Methods in Setting Protective Coal Pillars and the Value of Coal Resource which was Pressed
Li Gang, Hu Guoxin, Liu Xinxin
Abstract: Referring to the analysis of references, this paper summarizes the characteristics and actuality of application or the methods in setting protective coal pillars, discusses Vertical section method, Weeping line method, Digital elevation projection, Deformation- estimating method, etc., and described briefly the research problems and the tendency in setting protective coal pillars, which has great guiding significance to design the protection pillars for the surface building.
Key words: coal pillars; methods in setting protective; pressed coal resource; economic value
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对比，以检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

由检验结果可知，置换深度达到淤泥质黏土底部，中粗砂承载力特征值fak ＝310 kPa ，淤泥质黏土承载力特征值fak ＝100 kPa ，复合地基承载力特征值fspk ＝330 kPa ，有效加固深度大于6.5 m 。

2 强夯处理地基的施工情况 2.1 强夯时使用的设备
强夯时所用的设备是履带式起重机，夯锤质量为300 kN ，底面为圆形，底面积为2.8 m 2，锤底面对称设置4个上下贯通的排气孔。

满夯使用的夯锤质量为200 kN ，底面为圆形，底面积为4.6 m 2。

2.2 强夯置换施工
强夯置换施工的步骤是：①清理并平整施工场地。

②标出第一遍夯点的位置，并测量场地高程。

③起重机就位，夯锤置于夯点位置。

④测量夯前锤顶高程。

⑤将夯锤起吊到10 m 的高度，开启脱钩装置，夯锤脱钩自由下落，放下吊钩，测量锤顶高程。

⑥夯击并逐击记录夯坑深度，当夯坑过深、起锤困难时，停夯，向夯坑内填料至与坑顶齐平，并记录填料数量，重复工序，直至满足设计的夯击次数和控制标准即完成一个夯点的夯击。

⑦按照跳点的原则换夯点继续夯击，完成全部夯点的第一遍夯击。

夯击间隔时间为14 d ，14 d 后依次完成全部夯击遍数。

⑧低能量满夯。

将场地表层松土夯实，并测量夯后场地的高程。

⑨强夯处理范围大于建筑物基础范围3 m 。

2.3 强夯施工过程中的监测
在强夯施工过程中，在完成监测工作时要注意以下几点：①开夯前，检查夯锤的质量和落距，确保单击夯击达到3 000 kN ·m ；②每一遍夯击前，要复核夯点放线，夯完后检查夯坑的位置，如果发现偏差或漏夯的情况，要及时纠正；③按照设计要求检查每个夯点的夯击次数、每击的夯沉量、最后两击的平均夯沉量和总夯沉量；④在施工过程中，要详细记录施工参数和施工情况。

2.4 强夯置换施工效果检验
施工完毕28 d 后要进行夯后检验。

检验时采用重型动力触探和室内土工试验手段，主要针对的是中粗砂层和淤泥质黏土层。

2.4.1 中粗砂层效果检验
对于中粗砂层，主要采用重型动力触探进行夯前夯后检测。

夯前、夯后N 63.5变化对比曲线如图1所示。

（A ） （B ）
图1 夯前、夯后N 63.5变化对比曲线
由图1可知，夯前N 63.5的平均值为2.8，夯后N 63.5的平均值为12.1，该层土体由松散状态变为密实状态。

夯后，中粗砂层承载力特征值fak ＝310 kPa 。

2.4.2 淤泥质黏土层效果检验
夯前、夯后淤泥质黏土物理力学性质的对比情况如表2所示。

表2 夯前、夯后淤泥质黏土物理力学性质的对比情况
抗剪强度 项目含水量W /（%）重度 Y （kN/m 3）孔隙比e 液性 指数I L 压缩模量Es /MPa C /kPa φ/° N 63.5/击
承载力标准
值特征 fak 强
夯前57.5 16.9 1.616 1.47 1.8 11 13.9 1.1 60 强
夯后
42.4 17.8 1.2110.73 2.9 16 15.1 4.9 100 由表2数据可知，夯前，软塑—流塑状态的淤泥质黏土经过强夯置换加固后，含水量降低，孔隙比减小，液性指数下降。

这些物理力学性质指标的变化表明，加固后，明显改善了工程性质。

夯后，淤泥质黏土承载力特征值fak ＝100 kPa 。

2.4.3 桩体质量效果检验
经过钻探取样，结果显示，桩体在2.5～3.0 m 深度内由碎石组成，2.5～3.0 m 深度以下由中粗砂组成，置换深度达到淤泥质黏土层底部，桩体长度为5.6～6.0 m ，桩体承载力特征值fak ＝350 kPa 。

2.4.4 复合地基承载力计算
强夯置换后，地基土为复合地基，复合地基承载力特征值fspk 可由下式确定：
fspk ＝［1＋m （n －1）］fsk . （1） fsp .k ＝mfp .k +（l －m ）fs .k . （2）
式（1）（2）中：fspk 为复合地基承载力特征值，kPa ；m 为面积置换率；n 为复合地基桩土应力比，本工程取值为3；fsk 为处理后桩间土承载力特征值，kPa ；fp .k 为桩体单位截面积承载力特征值，kPa 。

其中，面积置换率为：
m ＝d 2/d e 2. （3）
式（3）中：d 为桩身平均直径，m ；d e 为1根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m 。

根据公式（1）（2）（3）计算得复合地基承载力特征值fspk ＝130 kPa 。

3 结束语
作为一种软基处理方法，强夯置换法得到了工程界的高度重视，但是，影响强夯置换法加固软土地基施工质量的因素有很多。

在工程地基处理前，应针对相关问题进行充分的研究。

在选择地基处理方案时，应判断其是否适合使用强夯置换法处理。

实践证明，选用该方法时，不仅要设计合理，还要选择合适的施工参数。

参考文献
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社，1993. ［2］《岩土工程手册》编写委员会.岩土工程手册［M ］.北京：
中国建筑工业出版社，1994.
［3］刘景政，杨素春，钟冬波.地基处理与工程实例分析［M ］.
北京：中国建筑工业出版社，1998. ［4］中国建筑科学研究院.JGJ 79—2012 建筑地基处理技术规范
［S ］.北京：中国建筑工业出版社，2012.
〔编辑：白洁〕
Application Examples of Soft Soil Foundation Treated by Dynamic Compaction Replacement
Cao Xiangdong
Abstract: In this paper, the physical and mechanical properties of soft soil in soft soil are analyzed from two aspects, which are based on the indoor test and field test. After a series of calculation, analysis and comparison, the conclusion is to provide reference for future work. Key words: soft soil; dynamic compaction replacement; reinforcement depth; composite foundation
. All Rights Reserved.。