穿黄项目软地基处理强夯施工技术研究与应用.doc

穿黄项目软地基处理强夯施工技术研究与应用王 涛 （焦作市黄河华龙工程有限公司 河南焦作 454001）摘要 南水北调中线一期穿黄北岸明渠施工区，北岸明渠桩号17+20019+304.5段渠坡及渠底均为黄土状粉质壤土，夹有砂壤土或粉质粘土透镜体。渠基土存在湿陷性问题和砂土液化问题，采用了强夯施工对该段渠道基础进行处理。此种施工方法可为处理同类工程的地基处理上提供借鉴。关键词 强夯 软地基 砂土液化 地基处理1.工程概述1.1工程概况南水北调中线一期穿黄标北岸明渠包括北岸河滩明渠和北岸连接明渠，全长约9.97km。北岸河滩明渠位于河南省焦作市温县黄河北岸河滩上，分布长6127.50m（桩号9+336.4715+463.97），为填方渠道，渠底宽度8m，渠底纵坡1/10000，边坡内外坡比1:2.25，最大填方高度9.7m。其间有新蟒河渠道倒虹吸和老蟒河河道倒虹吸等交叉建筑物。北岸连接明渠位于黄河以北阶地，分布长度3840.53m（桩号15+463.9719+304.5），为半挖半填渠道，过水断面与河滩明渠相同。根据设计文件、图纸要求，渠道桩号17+20019+304.5段采用强夯进行基础处理，要求在7度地震条件下，渠堤基础不产生液化，保证北岸明渠段基础的稳定。1.2工程地质特性强夯施工场地地形平坦，为黄河残存的二级阶地。地质复勘工作共布置钻孔4个（分别在桩号17+500，18+000，18+500，19+000处），钻孔间距500m，钻孔深度均为10m。勘探深度内地层自上而下共分2层，分述如下：第层：素填土人工堆积层（Q4ml）,黄褐色，质地不均，结构紊乱，以粘性土为主，含砖块、煤块等，层厚0.51.0m。第层：全新统冲积层（Q3al）黄土状粉质壤土黄褐色，质地均一，含氧化物及蜗牛壳碎片，可见零星结核，稍湿，可塑。最大揭露厚度9.09.5米，层底高程94.61594.115m，勘探深度范围内该层未揭穿。根据标准贯入及室内土工试验，强夯区夯前地基土层最优含水量15.816.5%，平均值16.2%，最大干密度1.691.72g/cm3,平均值1.71g/cm3。2.试验参数的确定2.1试验设备类型的选择主要强夯试验设备如下：1台QYU30履带吊，2台QYU32履带吊，1台QYU35履带吊，4台20t铸钢锤，1台W1001履带吊，1台10t铸钢锤（锤径2.2m，锤高0.7m），4台24m龙门架。2.2试验技术要求本工程要求在7度地震条件下，渠堤基础不产生液化，具体控制标准如下：（1）渠堤基础中砂壤土干密度1.65g/cm3，砂层相对密度0.7；（2）标准贯入击数砂壤土12击，砂层18击；（3）强夯处理深度为8m；2.3试夯区及试夯参数根据地质复勘资料，将试验区选择在17+500位置左右，根据建筑地基处理技术规范JGJ79-2002中规定：强夯第一遍夯点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。现试验所选用夯锤直径为2.5m，根据规范规定，第一遍夯点间距可取范围为6.258.75 m。根据第一遍夯点间距的可取范围，今选定四个试验区进行不同夯击能、不同夯点间距下的强夯试验。其中，、区夯击点位置采用等腰三角形布置，区采用正方形布置。各强夯试验区施工技术参数见表1：表1 强夯施工主夯、满夯技术参数统计表试验区位 置处理深度（m）试验区面 积（M2）夯点数（点）夯点间距（m）夯点排距（m）夯锤重量（KN）落距（m）单 击夯击能（KN.M）平均夯击次数（击）点夯8.02424416.03.020020.040009满夯8.024241442.02.010010.010002点夯8.02424416.03.020017. 535009满夯8.024241442.02.010010.010002点夯8.02424256.06.020020.040009满夯8.024241442.02.010010.010002点夯8.02424258.04.020020.040009满夯8.024241442.02.010010.0100022.4强夯施工工序（1）平整场地为保证强夯质量，便于夯机移动，强夯施工前，首先对试验场地用T220推土机进行清理整平，并由测量人员会同监理对清基厚度进行联合测量，使施工基础面高程达到设计要求。（2）测量放线根据试验大纲确定的各区夯点位置，由测量人员按每区不同的夯点间、排距以白灰标出待夯点。（3）对布置好的待夯点进行夯击根据标示出的各区待夯点，确定各夯点施工次序和吊车移位路线，将吊车就位，并校正夯锤落距。夯点中心位移偏差均小于50mm，夯锤保持垂直，倾斜度不大于30；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，先将坑底整平后再进行夯击。夯前对夯锤顶部高程进行测量，并在夯击过程中，记录每击夯沉量，当点夯每点击8击，且满足最后两击的平均夯沉量5cm时，完成对该夯点的夯击。（4）重复（3）步骤完成第一遍全部夯点的点夯。（5）第一遍夯点点夯完成后，用T220推土机将夯坑填平，并测量场地高程，再按上述步骤完成第二遍夯点的点夯。（6）各区点夯完成后，用推土机将该各夯区推平，并经测量后，进行低能量满夯（夯击能为1000 KN.M，夯印搭接1/5，每点夯击2击），将场地表层松土夯实，最后对夯后场地高程进行测量。2.5试验施工时间及最终沉降量强夯试验施工时间及最终沉降量见表2。表2 强夯试验各区施工用时及最终下沉量汇总表分区桩号施工工期（天）夯前地表平均高程（m）满夯后地表平均高程（m）满夯后夯沉量（cm）区17+43413+45823103.710102.684102.6区17+47617+50022103.710102.90480.6区17+38617+41028103.710102.97973.1区17+33817+36228103.710102.600111.0备注区在夯击过程中，夯点周围均无隆起现象。2.6各区的试验检测结果及质量评定(号试夯区为例)2.6.1 号试夯区检测结果与质量评定号试夯区面积为2424m2，桩号为17+43417+458km，试验单击夯击能主夯为4000KN.M，满夯为1000 KN.M。（1）夯击土的干密度检测与质量评定试验严格按照土工试验规程（SL237-1999）的要求进行，检测结果见表3。表3 区夯击土密度检测结果一览表 取样点号取样深度（m）检测值设计干密度dmax（g/cm3）评价湿密度（g/ cm3）含水率（%）干密度（g/ cm3）ZK41.515.71.931.671.65合格2.515.41.921.66合格3.516.81.941.66合格4.517.51.941.65合格5.517.91.951.65合格6.519.01.961.65合格7.522.62.021.65合格TK21.515.81.931.67合格2.515.21.921.67合格3.516.91.941.66合格4.517.31.931.65合格5.517.71.941.65合格6.518.21.961.66合格7.522.02.011.65合格平均值17.71.951.66备注：08.0m深度范围内，d平均值1.66g/cm3达到击实试验最大干密度1.72g/cm3的97%。最大值22.62.021.67最小值15.21.921.65标准差2.1590.0290.008变异系数0.1220.0150.005由表3可见，所检测的号试夯区14组样品中，夯实土干密度最大值1.67g/cm3、最小值1.65g/cm3、平均值1.66g/cm3，变异系数为0.005，属很低变异性；合格率为100%。其中最小干密度为1.65g/cm3，达到击实试验最大干密度1.72g/cm3的96%。根据SL2371999标准及号试夯区夯实土干密度检测结果，施工质量评定为合格。（2）夯击土的标准贯入击数检测与质量评定夯击土的标准贯入试验采用DPP-100型汽车钻机，严格按照水利水电工程钻探规程（DL5013-92）及土工试验规程（SL237-1999）的有关要求进行。所检测的号试夯区14次贯入试验中，夯实土标准贯入击数最大值17击、最小值12击、平均值14击；变异系数为0.110，属低变异性；合格率为100%。根据SL2371999标准及号试夯区夯实土标准贯入检测结果，施工质量评定为合格。（3）号试夯区的有效加固深度及综合质量评定由此可见，号试夯区所检测的3个位置、21个检测点中，在08.0m深度范围内，夯实土干密度合格率为100%，标准贯入试验合格率为100%。由表3可见，号试夯区满夯后的夯沉量为102.6cm。根据设计强夯加固深度7.0m之要求，号试夯区的有效加固深度评定为合格。综上所述，号试夯区强夯试验综合施工质量满足设计要求。2.6.2试验检测结论（1）号试夯区夯实土干密度检测结果为（08.0m深度范围内，d平均=1.66g/cm3，达到击实试验最大干密度1.72g/cm3的97%。）合格、标准贯入检测结果为合格、强夯有效加固深度检测结果为合格；液性指数IL最大=0.29，IL最小0，IL平均0，为硬可塑状态；压缩系数av1-2最大= 0.21MPa-1，压缩系数av1-2最小=0.08MPa-1，压缩系数av1-2平均= 0.16MPa-1；压缩模量Es1-2最大=19.8MPa，压缩模量Es1-2最小=7.9MPa，压缩模量Es1-2平均=11.2MPa， 属低中等压缩性；不具湿陷性（2）各试夯区满夯后的夯沉量分别为区102.6cm、区80.6cm、区73.1cm、区111.0cm。2.7.施工参数确定通过强夯试验数据对比、结论分析和建筑地基处理技术规范的规定选择经济、科学、合理的的施工参数。强夯施工拟采用夯点间距为8m，夯点排距为4m的夯点布设方案。所选用方案的主要技术参数见表4：表4 强夯施工主夯、满夯技术参数统计表试验区位 置处理深度（m）夯点数（点）夯点间距（m）夯点排距（m）夯锤重量（KN）落距（m）单 击夯击能（KN.M）平均夯击次数（击）点夯8.047308.04.020020.040009满夯8.0340252.02.0100100100023.结语南水北调中线一期穿黄标北岸明渠段地基加固处理强夯施工是一个庞大的复杂体系，涉及施工环节、施工工序与相关技术标准，必须加强施工管理。主要是结合具体工程条件，充分考虑夯击遍数、夯点位置、夯沉量等控制环节的质量保证措施，制定施工组织管理工序，根据技术规定流程严格管理，使质量保证体系落实到位，并在施工过程中不断优化施工方案并用于后续施工中。通过南水北调渠道地基处理强夯施工的研究与应用，解决了该段地基处理问题，最终形成一套成熟的施工工法，给以后处理同