飽和砂土地震液化強(qiáng)夯地基處理試驗(yàn)技術(shù)探討

劉宏義

(合陽縣水利工作隊(duì) 陜西 合陽 715300)

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠潮河段第五標(biāo)段，施工樁號(hào)為 SH（3）158+200～164+500，全長(zhǎng) 6.3km。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)渠堤飽和砂土地震液化進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理的渠段長(zhǎng)3.15km，強(qiáng)夯處理面積25.4萬m2；進(jìn)行擠密砂石樁地基處理的渠段長(zhǎng)2.64 km，擠密砂石樁總量13.5萬m3；無基礎(chǔ)處理的渠段長(zhǎng)340m；各種構(gòu)筑物總長(zhǎng)170m。

潮河五標(biāo)渠段內(nèi)，屬粘砂多層結(jié)構(gòu)，渠道以半挖半填為主，挖方深7.0m～10.5m。渠道底板主要位于細(xì)砂、重砂壤土和中壤土中，渠坡主要由細(xì)砂、重砂壤土和中壤土構(gòu)成。重砂壤土、細(xì)砂土質(zhì)不均，具弱～中等透水性，重砂壤土具有地震液化潛勢(shì)。渠底巖性不均，強(qiáng)度有差異，細(xì)砂、砂壤土在外水壓力下易產(chǎn)生滲透破壞，應(yīng)采取地基基礎(chǔ)處理、降排水和渠道防滲襯砌等措施。

2 強(qiáng)夯試驗(yàn)的目的

依據(jù)設(shè)計(jì)給出的強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)及施工要點(diǎn)，按照相關(guān)規(guī)范要求，通過試驗(yàn)確定潮河五標(biāo)渠堤飽和砂土地震液化強(qiáng)夯地基處理的技術(shù)參數(shù)、施工方法、工藝流程和質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)方法等,為進(jìn)行大面積強(qiáng)夯地基處理提供依據(jù)。

3 強(qiáng)夯試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

3.1 強(qiáng)夯機(jī)具的選擇

（1）夯錘的選擇：根據(jù)規(guī)范要求，強(qiáng)夯宜選用圓形夯錘或多邊形夯錘。因圓形夯錘錘印易于重合，本次試驗(yàn)選用圓形夯錘。夯錘直徑為250±10cm,夯錘錘重20±0.1t，夯錘為鑄鋼材料，吊環(huán)直徑5cm，排氣孔直徑30cm。

（2）起重機(jī)的選擇：投入35t履帶式起重機(jī)1臺(tái)，起重能力大于1.5倍錘重。

（3）自動(dòng)脫鉤裝置：履帶式起重機(jī)采用自動(dòng)脫鉤裝置。拉繩一端固定在鎖柄上，另一端穿過轉(zhuǎn)向滑輪固定在臂桿底部橫軸上，當(dāng)夯錘起吊到預(yù)定高度時(shí)，開鉤繩隨即拉緊，自動(dòng)脫鉤裝置開啟，夯錘自動(dòng)脫鉤下落。自動(dòng)脫鉤裝置還可保證夯錘每次落距相同。

表1 潮河五標(biāo)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)（161+010～055右岸）液化判別結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2 強(qiáng)夯試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)的選定

強(qiáng)夯法加固地基處理應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況、工程技術(shù)要求和施工條件等進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，包括錘重、落距、夯點(diǎn)布置、夯點(diǎn)間距、夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、各遍之間的間隔時(shí)間、單擊夯擊能、強(qiáng)夯處理影響深度等。根據(jù)本渠段地質(zhì)情況，強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)初定強(qiáng)夯參數(shù)為：?jiǎn)螕艉粨裟?000kN·m。采用10擊四遍。前三遍夯錘落距為15m（夯擊能不變，根據(jù)夯錘實(shí)際重量對(duì)落距可適當(dāng)加以調(diào)整），第四遍滿夯時(shí)落距可降為5m。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制夯錘的起吊高度。

（1）夯點(diǎn)布置：強(qiáng)夯試驗(yàn)采用正三角形布點(diǎn)方式。按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002規(guī)定，強(qiáng)夯地基處理夯點(diǎn)間距為夯錘直徑的2.5倍～3.5倍，選取夯點(diǎn)間距為6.5m。第一遍夯點(diǎn)正三角形布置，第二遍夯點(diǎn)在第一遍夯點(diǎn)之間正三角形布置，第三遍夯點(diǎn)在第一遍夯點(diǎn)和第二遍夯點(diǎn)之間正三角形布置，第四遍滿堂布夯、連環(huán)套打，夯印搭接1/2錘徑。

（2）夯擊擊數(shù)和夯擊遍數(shù)：強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)夯擊擊數(shù)采用前三遍均為10擊，第四遍2擊的夯擊參數(shù)。前一遍夯點(diǎn)夯擊完成后，將工作面推平，待間歇時(shí)間達(dá)到規(guī)范要求的間隔時(shí)間后再進(jìn)行下一遍夯點(diǎn)的夯擊。

3.3 強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)選定及試驗(yàn)區(qū)夯點(diǎn)布置圖

依據(jù)施工圖紙潮河段第五標(biāo)段飽和砂土地震液化強(qiáng)夯地基處理渠道分四段，全長(zhǎng)3150m。永久征地結(jié)束，強(qiáng)夯機(jī)械進(jìn)場(chǎng)后，經(jīng)與監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)察看，確定在飽和砂土地震液化渠堤處理范圍內(nèi)選一處有代表性的區(qū)域作為強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)起止樁號(hào)SH(3)161+010～161+055（右岸）。

3.4 試驗(yàn)區(qū)整平及原狀土檢測(cè)

用自卸汽車和裝載機(jī)配合推土機(jī)首先對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行清基，清基深度不小于30cm。清基完成后進(jìn)行整平，整平范圍不小于試驗(yàn)區(qū)的范圍，將試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的垃圾及腐殖質(zhì)土清理出去，以免影響試驗(yàn)效果。經(jīng)整平后進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)。試夯前對(duì)原狀土取樣，檢測(cè)夯前原狀土的容重、含水量、孔隙比等，繪制出土層深度與容重、含水量的曲線圖。

3.5 投入的主要人員及設(shè)備

主要人員包括：管理人員1人，技術(shù)員1人，機(jī)械工2人，普工4人。主要機(jī)械設(shè)備包括：裝載機(jī)1臺(tái)，推土機(jī)1臺(tái)，用于推平夯坑及地面整平。35t履帶式起重機(jī)1臺(tái)，稱重20.1t夯錘1個(gè)，尺量夯錘直徑為2.42m，計(jì)算夯錘落距=夯擊能3000kN·m/錘 重 20.1t/9.8N/kg=15.23m。GPS(靈銳S86)1臺(tái)，蘇光水準(zhǔn)儀1臺(tái)，水準(zhǔn)尺1把，用于放線和測(cè)量標(biāo)高的其他設(shè)備配件等。

4 強(qiáng)夯試驗(yàn)

4.1 強(qiáng)夯試驗(yàn)步驟

⑴清理并整平場(chǎng)地。

⑵標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，測(cè)量地面高程，對(duì)夯點(diǎn)位置和地面高程進(jìn)行復(fù)核。

⑶起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置。

⑷測(cè)量夯前錘頂高程。

⑸將夯錘起吊到預(yù)定高度，自動(dòng)脫鉤裝置開啟，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程。若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。

⑹重復(fù)步驟⑸，按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的強(qiáng)夯夯擊。

⑺換夯點(diǎn)，重復(fù)步驟⑶至⑹，直至完成試驗(yàn)范圍內(nèi)第一遍所有夯點(diǎn)的夯擊。

⑻用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量填平后的地面高程。

⑼按照試驗(yàn)要求，每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊擊數(shù)、夯擊遍數(shù)及時(shí)間間隔，按上述步驟逐次完成全部夯點(diǎn)的強(qiáng)夯試驗(yàn)。最后用低能量滿夯，將表層松土夯實(shí)測(cè)量夯后地面高程。

4.2 強(qiáng)夯試驗(yàn)停錘標(biāo)準(zhǔn)

（1）對(duì)于地下水位較低的強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)，以強(qiáng)夯最后兩擊平均夯沉量、夯點(diǎn)總夯沉量、夯點(diǎn)累計(jì)夯擊擊數(shù)、夯點(diǎn)地面周圍隆起四個(gè)指標(biāo)控制停錘，當(dāng)滿足其中某一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即可停止夯擊。

具體標(biāo)準(zhǔn)為：最后兩擊平均夯沉量不大于5cm；單個(gè)夯點(diǎn)總夯沉量超過180cm；單個(gè)夯點(diǎn)夯擊次數(shù)達(dá)到12擊；夯點(diǎn)周圍地面有較大的隆起。

（2）對(duì)于地下水位較高的強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)，當(dāng)達(dá)不到上述要求時(shí)，可采用墊土方式處理，填土宜采用粘粒含量較高的粘土，粘粒含量不低于夯區(qū)表層土的粘粒含量，每次填土厚度宜為30cm～40cm。也可回填碎石，每次回填厚度宜為30cm～40cm，但試驗(yàn)完必須將所填碎石清除。以上方法仍無法進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)，則應(yīng)采用降水措施降水后進(jìn)行強(qiáng)夯。

5 強(qiáng)夯試驗(yàn)的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

強(qiáng)夯試驗(yàn)結(jié)束達(dá)到規(guī)范要求的消散期后，由河南省水利勘測(cè)有限公司在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，經(jīng)監(jiān)理見證，選取三個(gè)標(biāo)貫檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)均位于強(qiáng)夯夯點(diǎn)正三角形的中心。檢測(cè)夯點(diǎn)間的實(shí)際標(biāo)貫擊數(shù)，從夯擊終止時(shí)的地面起至其下7m深度內(nèi)，每隔1m進(jìn)行標(biāo)貫擊數(shù)測(cè)定，并取土樣做室內(nèi)試驗(yàn)分析，測(cè)出夯后各層土的含水量、干容重、空隙比等指標(biāo)。檢測(cè)結(jié)果如表1。表1潮河五標(biāo)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)（161+010～055右岸）液化判別結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

強(qiáng)夯試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分析：

（1）強(qiáng)夯試驗(yàn)后7天進(jìn)行檢測(cè)，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法進(jìn)行復(fù)判，結(jié)果表明：上述強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，地基土消除了地震液化問題。

（2）建議采用強(qiáng)夯各遍之間間隔7天的間隔時(shí)間進(jìn)行強(qiáng)夯大面積施工。

（3）根據(jù)強(qiáng)夯試驗(yàn)結(jié)果分析，夯錘重量、落距、夯點(diǎn)間距及夯擊遍數(shù)、各遍之間的間隔時(shí)間、單擊夯擊能、影響深度及處理效果等均符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后可作為渠堤強(qiáng)夯施工的技術(shù)參數(shù)。施工檢測(cè)宜在強(qiáng)夯結(jié)束后7天～14天進(jìn)行。

6 結(jié)語

采用以上強(qiáng)夯地基處理的方法、步驟和質(zhì)量控制、安全施工要求，完成強(qiáng)夯試驗(yàn)，在達(dá)到規(guī)范要求的消散期后，對(duì)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)通過做標(biāo)貫檢測(cè)和取土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析，檢測(cè)結(jié)果和室內(nèi)試驗(yàn)分析表明試驗(yàn)區(qū)地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后消除了地震液化問題，地基處理質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，收到了預(yù)期的效果，各項(xiàng)強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)可作為該渠段內(nèi)的飽和砂土地震液化強(qiáng)夯地基處理的施工參數(shù)。建議采用消散期為一周的強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)，這樣既可有效縮短工期又能取得良好效益。因此,采用以上試驗(yàn)技術(shù)和管理手段能取得較好的效果，值得在南水北調(diào)中線一期工程總干渠地質(zhì)條件相同或相似的渠堤地基處理中借鑒應(yīng)用。陜西水利