XX工程强夯法地基处理方案

XX工程强夯法地基处理方案

1.1 工程概况

xx国际城A组团位于xx市xx工业区，用地面积61874m2，总建筑面积88387 m2，其中住宅84770.5 m2，商业3617 m2。xx国际城A组团，共22幢多层建筑与1F商业用房及场地平地区或景观地带。A组团22幢建筑物中，第A-01~A-04幢为11F的小高层，上部为异型柱框架结构，基础采用桩基础；其余为5+1F的多层与1F商业用房，上部结构采用砖混结构。地基经强夯处理后，基础采用钢筋混凝土条形基础。

工程所在场地大部分区域经人工填筑，填土为厚度0.10（ZX117附近）~15.69（ZX150附近），分布于整个场地，为新近随机抛填，抛填时间1~2年左右。该部分填土地基为欠固结状态，应该进行处理。同时，A组团原地基经过处理后，按照室外设计标高要求，大部分场地还需要填土，填土厚度不等，大部分填土层厚度为5m左右，在西边靠近公路侧最大填土厚度约为10m。为了区分，我们把现在已经形成的地基称为原地基，原地基必须经过处理才能填土。把现有地基经过处理后再要填筑的地基称为填筑体地基。填筑体地基同样是需要处理的。所以A组团地基处理分二阶段进行：即原地基处理与填筑体地基处理。

现分别对原地基处理和填筑体地基处理进行分析：

1.2 原地基处理：

1.2.1 原地基工程地质条件：

拟建场地地貌单元属构造剥蚀丘陵山坡地貌，根据现场钻探揭露，原地大致西北高东南低，现场地已经人工随机堆填，地面标高最低249.92m，最高263.80m，高差约14.0m，大致可以分为两个平台。东北侧平台地面标高在260~263m之间，西南侧平台地面标高在250~253m之间，地势平坦。

场地地层结构为：上覆第四纪全新统人工填土层、坡残积粉质粘土层，下伏侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩、砂岩互层，由新到老分述如下：

1、素填土（Q4ml）：）：杂色，成分由强风化～中等风化砂质泥岩、碎岩碎块石及可塑状粘性土等组成，粒径绝大部分在5~350mm之间，最大超过500mm，，硬质含量大部分超过50%，，其中碎块石含量接近，稍湿，松散～稍密。厚度0.10（ZX117附近）~15.69m（ZX150附近），分布于整个场地，为新近随机抛填，堆填时间1~2年左右。经勘察单位分析，人工填土上部松散、下部稍密，天然重度γ可取18k N∕m3,综合内摩擦角Φ可取22~26，承载力特征值可取70~100kPa。

2、粉质粘土（Q4dl+el）:灰褐色，质较纯，可塑状，表层为耕土，摇震反映中等，无光泽，干强度中等，韧性中等。分布于场地大部分地带，一般厚度0.00~6.40m(ZX101附近)，一般厚度1.0~3.0m。

3、砂质泥岩（J2S）：紫褐色，由粘土矿物组成，粉砂泥质结构，局部含灰绿色砂质团斑，局部相变为粉砂岩，薄层～中厚层状构造。

4、砂岩（J2S）灰褐色，成分主要为石英、长石，次为岩屑，见少量白云母，粗粒结构，钙质胶结，中厚层～厚层状。

结合A组团详勘报告，可总结物理力学指标如表1.1所示：

按《建筑地基基础设计规范》公式对原地面土基进行了地基最终沉降量计算; 按《岩土工程勘察规范》公式对地基不同时间的固结沉降量也进行了计算。其计算结果表明,A组团原地面土基最终沉降量不能满足地基设计要求, 因此,应对原地面土基进

行处理, 以满足设计要求的地基变形值, 并达到控制整体(原地面土基沉降量加填筑体自身变形量) 建筑地基沉降量和差异沉降量的要求。

针对原地基的工程地质条件，设计方采用下述方法对原地基进行加固：

①换填强夯对场内的软土、淤泥、土洞、溶洞、溶沟、溶槽(宽度大于夯锤直径的)，采用挖除清底、换填块碎石料进行强夯处理。强夯参数根据换填层的厚度和填料的粒径来确定。

②直接强夯对于场地的其他部分，采用直接强夯法处理。

1.2.2 强夯下地基沉降量的控制机理

土体在外力作用下的变形主要来自于四个方面，第一是在接触面压应力的作用下，土颗粒点发生弹性和塑性变形。，从而使土颗粒靠得更近。如果接触应力很大，超过土颗粒的极限强度，也有可能局部压碎;第二是如果有片状颗粒，片状矿物颗粒可能受弯而挠曲，使相邻土颗粒发生相对位移;第三是作用于土颗粒接触位置的剪应力如果超过接触面上的抗剪强度，颗粒之间将发生滑动。此外，除剪切变形外，还有可能体积缩小;第四是结合水膜在接触应力下发生变形，使土颗粒之间的距离发生变化;最后是由于粘土矿物的不稳定结构受剪切后发生改变，使土的孔隙减少。

对于粘性土地基，在外荷载作用下，总沉降量可以认为是由三个分量组成的[18]。即：

c s

d s s s s =++ （5.1） 式中：d s —瞬时沉降(畸变沉降)；c s —固结沉降（主固结沉降）；s s 一次压缩沉降(次

固结沉降)。

瞬时沉降是指加载后地基瞬时发生的沉降。由于基础加载面积为有限尺寸，加载后地基中会有剪应变产生，特别是在靠近基础边缘应力集中部位。对于饱和或接近饱和的粘性土，加载瞬间土中水来不及排除，在不排水和恒体积情况下，剪应变引起侧向变形而造成瞬时沉降。

固结沉降是由于在荷载作用下随着土中孔隙水压力的消散，有效应力的增长而完成的。固结沉降的速率取决于孔隙水的排出速率。

次固结沉是指在主固结过程结束后，在有效应力不变的情况下，上体骨架仍随时间继续发生变形。这种变形的速率己经与孔隙水排出的速率无关，而是取决于上体骨架本身的蠕变性质。次固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。

强夯处理原地基的过程是把欠固结土处理成超固结土的过程。经过冲击荷载的作用，强夯施工完成后，土体达到超固结状态，其固结沉降己完成。可以认为，通过冲

击荷载的作用，瞬时沉降在总沉降量中占了很大的比例。待强夯施工完成后，土体不但完成了固结沉降，而且次固结沉降也己基本完成，固结沉降和次固结沉降量都为零。

1.2.3 瞬时沉降对沉降量的控制

瞬时沉降是紧随加压之后地基即时发生的沉降，地基土在外荷载作用下体积还来不及发生变化，主要是地基土的畸曲变形。斯肯普顿提出粘性土地基沉降可采用如下弹性力学公式计算：

()()

201,,0P x y E r

s μπω-=

= （5.2）

式中

s ——竖向集中力P 作用下地基表面任意点的沉降；

r

——地基表面任意点到竖向集中力作用点的距离，r = 0E ——地基土的变形模量；

——地基土的泊松比。可以参考表12选取。

现场夯击的数据是采用20t 锤，落距为15m ，夯击能为3000kN m 。在此，对计算过程采用如下规定：

1 从实际出发，将夯锤下压力简化为均匀分布。根据表3.2所示，可以取锤底最大动应力为2850kPa ；

2 查上表，可以近似取原地基填土泊松比为0.30；

3 变形模量0E 和压缩模量E 之间存在理论关系如下[18]

0E E β= （4.3） 式中：()()()1121βμμμ=+--

查表1.1，取5E MPa =。计算得：05E MPa =将以上数据代入式中，计算得单点首次夯击沉降量为0.23。

现场实测的单点夯首击沉降量s 一般在0.3—0.4m 之间。计算结果偏小。除了岩土力学参数在精确取值上的困难之外，以下几个因素的影响也是值得考虑的：