芦潮港铁路集装箱中心站强夯联合降水现场试验方案

1、1 前言本工程场地内分布有众多的沟、浜、河和村宅，上部土层条件复杂，场地内存在有1.52.0m左右的素填土和粘质粉土，且地下水位较高（地面下1.0m左右）。进行地基加固时，重点要通过真空降水和低能量夯击避免场地上部软土在夯击过程中形成“橡皮土”。通过现场试验，选择合理的降水方式、夯能、夯击遍数等施工参数，为大面积地基处理设计和施工提供依据。2 场地工程地质条件拟建场地属潮坪地貌类型，场地现为桃园及一些农宅，场区有两条河流穿越，沟渠密布。场地地面标高一般为+4.20+3.80m，表层广泛分布褐黄灰色的素填土和粘质粉土，厚度1.42.7m，浅部分布厚层灰色砂质粉土层，呈松散稍密状，标贯击数一般为6

2、15击，局部呈中密状，达1620击；其下发育有厚约10m的软粘性土层（、1层），灰色淤泥质粘土层的固结系数Cv0.9610-3cm2/s，Ch2.5210-3cm2/s，1灰色粘土夹粉砂层的固结系数Cv3.7010-3cm2/s Ch4.4510-3cm2/s。详细地质概况资料见表1：表1 土的物理力学指标汇总表土层名称土层厚度（m）含水量W%重度KN/m3孔隙比e塑性指数Ip液性指数Il压缩系数a0.10.2压缩模量Es0.10.2(Mpa)静探Ps(Mpa)标贯击数N1褐黄灰黄色粘质粉土1.01.530.819.00.86910.60.830.238.11.56363灰色砂质粉土11.51

3、5.629.919.00.8380.1710.85.16515灰色淤泥质粘土2.86.749.117.21.38122.61.100.952.50.75131灰色粘土夹粉砂2.26.736.418.41.00716.11.100.533.80.8724暗绿色粘性土1.64.226.319.70.73913.90.420.247.32.417141-1草黄色砂质粉土1.03.031.718.80.8870.228.63.6812211-2灰黄色粉砂30.031.419.00.8690.1611.67.7721403 试验区域的选择拟建场地浅层地层总体而言沉积比较稳定，差异较小；场地中、北部浅层粉

4、性土土质比较均匀，地基土工程性质较好，南部区域浅层粉性土夹较多粘性土，工程性质较差。由于场地内仍有大面积的果园及民宅未拆迁，根据场地拆迁情况，试验区域选择在场地西北角的一块55m350m的区域。4 试验目标和加固标准4.1 试验目标(1) 为大面积地基处理设计、施工提供时间、技术依据。(2) 确定和优化大面积施工参数。A、确定和优化有关降水参数，摸索最佳排水措施。B、确定和优化最佳夯能、夯击间距、夯击间隔时间、夯击次数和遍数等夯击工艺和参数。(3) 通过强夯加固前后进行的观测和检测，动态了解地基的加固效果和变形特征，为堆场设计提供依据。4.2 地基加固标准强夯处理后，场区地基在强度和沉降方面应

5、该满足如下设计要求：(1) 加固的有效深度不小于6m。(2) 振动碾压后浅层6.0m内地基（包括人工填土层）承载力标准值 fk 150kPa；02m内静力触探比贯入阻力平均值Ps .3.0MPa，标准贯入击数平均值不小于8击；26m内静力触探锥尖阻力平均值Ps .5.0MPa，26m内标准贯入击数平均值不小于10击。(3) 增加浅层地基的均匀性和刚度，为达到场地的最终不均匀沉降要求提供保证。(4) 表层（包括人工填土层）2.0m内地基回弹模量30MPa。(5) 工后沉降不大于30cm，不均匀沉降小于1。5 试验方案设计5.1 试验区域及面积整个试验区面积为19250m2。试验区拟分成A区、B区

6、、C区三个试验区，其中每个试验区又分为1、2两个小区。每个小区面积为2025m2，即45m45m。两个小区之间的间距应大于10m，以免夯击时相互影响。各个小区的具体位置见附图1。5.2 试验区降水A、B、C三个试验区的地下水位在夯击前应降至地表下3.0m以下。(1) A试验区，两遍降水，第一遍夯击前和夯击后均进行降水。具体参数为：第一遍夯前，浅、深层管降水相结合，浅层管和深层管相间布置，浅管埋深4.0m，井点管间距为2m，排距6m，深管埋深7.0m，井点管间距为2m，排距6m；第一遍夯后，深管埋深7.0m，井点管间距为4m，排距12m，不设浅管；第二遍夯后不进行降水。(2) B试验区，两遍降水

7、，第一遍夯击前和夯击后均进行降水。具体参数为：第一遍夯前，仅采用浅层管进行降水，浅管埋深4.0m，井点管间距为2m，排距3m；第一遍夯后，浅、深层管降水相结合，浅层管和深层管相间布置，浅管埋深4.0m，井点管间距为4m，排距12m，深管埋深7.0m，井点管间距为4m，排距12m；第二遍夯后不进行降水。(3) C试验区的降水方案同A试验区。该区井点埋深均从原地面算起。具体降水布置见表2、附图2。表2 各试验区降水试验参数第一遍夯前第一遍夯后外围管埋深7.0m井点间距1.6mA、C区埋深4.0m7.0m7.0m点距和排距2m6m2m6m4m12mB区埋深4.0m4.0m7.0m点距和排距2m3m4

8、m12m4m12m试验区排水沟根据现场条件由施工方案确定。5.3 单点夯为了初步确定各试验区每遍的夯击能量和夯击遍数，首先分别在A、B、C试验区内进行单点夯试验。(1) 夯击参数单点夯在每个试验区降水到预定深度后且在正式夯击前进行，具体参数为：A区：第一遍夯击能为8001000kN*m，15击；第二遍夯击能14001600 kN*m，26击。B区：第一遍夯击能为10001200kN*m，15击；第二遍夯击能16001800 kN*m，26击。C1区第一点：第一遍夯击能为8001000kN*m，25击；第二遍夯击能14001600 kN*m，38击。C1区第二点：第一遍夯击能为10001200k

9、N*m，25击；第二遍夯击能16001800 kN*m，38击。以上单点夯施工参数仅为暂定，试验时根据现场夯击效果进行调整每遍的夯能、夯击次数(2) 测试内容1)夯坑沉降和夯坑周围隆起观测，每次夯击观测一次。2)孔压：通过埋设孔压计测试振动影响范围和孔压消散速度，其中孔压计埋设点距夯点中心距离分别为1.5 m（埋深1.5m、3.0m、6.0m）、2.5 m（埋深1.5m、3.0m、6.0m）和4.0m（埋深3.0m、6.0m）。夯击过程中进行连续观测。3)静力触探试验：试验点分别位于夯坑中点、离夯坑中点1.5m、2.5m和4m处，静探深度8m。夯前及每一遍夯完后检测。5.4 试验区夯击工艺参数

10、根据动力固结原理，采用“先轻后重，少击多遍”的原则确定各试验小区的强夯施工工艺参数。采用的夯锤质量1215吨，直径2.5m，排气孔比例.20。每击能量WH=8001800kN*m。每遍强夯后的间隙时间通过孔隙水压力的量测确定，在孔隙水压力消散不小于6070%且不小于7天可以进行下一遍强夯。各小区的夯点布置、夯击能量与夯击遍数如下：(1) A1区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第一遍夯点间距为4.0m4.0m，夯击能量8001000 kN*m，每点15击；第二遍夯点间距为4.0m4.0m，夯击能量14001600k N*m，每点26击。见表3。(2) A2区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第

11、一遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量10001200kN*m，每点15击；第二遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量16001800 kN*m，每点26击。见表3。(3) B1区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第一遍夯点间距为4.0m4.0m，夯击能量8001000 kN*m，每点15击；第二遍夯点间距为4.0m4.0m，夯击能量14001600k N*m，每点26击。见表3。(4) B2区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第一遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量10001200kN*m，每点15击；第二遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量16001800 kN*m，每点26击。见表

12、3。(5) C1区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第一遍夯点间距为4.0m4.0m，夯击能量8001000 kN*m，每点25击；第二遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量14001600kN*m，每点38击。见表3。(6) C2区：两遍夯，每遍夯点均为梅花型分布，第一遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量10001200kN*m，每点25击；第二遍夯点间距为4.0m8.0m，夯击能量16001800 kN*m，每点38击。见表3。表3 各试验小区夯击试验参数夯区编号夯点布置夯击次数夯击能（kN*m）第一遍第二遍第一遍第二遍第一遍第二遍A14.0m4.0m4.0m4.0m1526800100

13、014001600A24.0m8.0m4.0m8.0m15261000120016001800B14.0m4.0m4.0m4.0m1526800100014001600B24.0m8.0m4.0m8.0m15261000120016001800C14.0m4.0m4.0m4.0m2538800100014001600C24.0m8.0m4.0m8.0m25381000120016001800以上强夯施工参数仅为暂定，试验时根据现场夯击效果进行调整每遍的夯能、夯击次数以及夯点间距。具体的收锤标准参考如下：(1) 夯坑周围出现明显隆起，距夯坑边25cm左右地面隆起超过5cm时，则要适当降低夯击能。

14、(2) 后一击夯沉量大于前一夯沉量5.5 土方回填A、B两区采用“先夯后填”施工方式，土方回填在第二遍夯击结束14天后进行。回填之前先将表层土整平并碾压密实，要求地表下30cm内碾压密实度93，然后回填、分层碾压至设计填土面标高（暂按3.80m考虑），碾压密实度.95。填料采用砂质粉土，土源要求使用正式施工时采用的典型土源。C区采用“先填后夯”施工方式，填料采用砂质粉土，土源要求与A1区相同。填土前平整场区，然后分层填土并整平至设计夯前填土面标高（暂按4.20m）。C区在第二遍夯击结束14天后进行碾压，要求填土表面以下30cm内压实度不小于95。碾压全部采用激振力不小于270kN的压路机，压实

15、度采用重型压实标准。6 测试内容和数量(1) 地面沉降、夯坑沉降和坑边隆起观测在各试验小区布置5m5m的地面沉降测点方格网，测量降水前、降水后强夯前和每遍强夯后的地面平均沉降情况。降水前观测12次，降水后强夯前观测1次。以后每遍夯击后观测一次，直至加固完毕。在每遍夯击过程中，量测每击引起的夯坑沉降、坑边隆起，以动态了解土体加固效果和夯实情况，及时调整夯击工艺和参数。(2) 孔隙水压力观测强夯试验前埋设孔隙水压力探头，孔隙水压力探头需用电阻应变式，以便进行动态测量。孔隙水压力计在每一试验小区各埋设1组，埋深分别为1.5m和4.0m、6.0m，以便及时了解强夯加固效果、加固影响深度，调整最大夯击能

16、、两个夯击点之间的间距以及前后两夯击遍数之间的间隔时间、确定最佳夯击击数和夯能扩散角等施工参数。在强夯试验期间，每隔一段时间进行土体孔隙水压力观测。(3) 地下水位观测强夯试验前埋设地下水位管，在强夯试验期间，进行地下水位观测。每一试验小区设1组地下水位观测孔（孔深4m）。每天观测2次。(4) 地基土含水量第一遍降水前、第一遍降水后2天、4天、6天和第二遍强夯前A1、B1、C1每区各布置1个6m取土孔，取土做含水量试验，竖向取土间距0.51.0m。(5) 原状地基土固结快剪及压缩试验第二遍夯击结束第28天后每区各布置1个20m取土孔，取土做固结快剪及压缩试验，竖向取土间距1.01.5m。(6)

17、 静力触探试验静力触探试验为每小区3孔，降水前、降水后强夯处理前和第一遍强夯后3天、7天及第二遍强夯后3天、7天、14天、28天在同一位置进行测试。静力触探试验孔深8m。(7) 标准贯入检测（N63.5）标准贯入检测为每个小区3孔，强夯处理前后在同一位置进行测试。标贯孔深8m，3m内进尺0.5m为1个测点，以下1m为一个测点。(8) 静载荷试验载荷板采用1.0m1.0m，振动碾压结束后，在六个试验小区分别进行载荷板试验，确定相应的地基承载力。(9) 回弹模量试验利用载荷板卸载再加载试验测试地基表层回弹模量。地基表层回弹模量在振动碾压后进行。7 要求提供的成果(1) 不同排水方式加固效果的对比分析。(2) 施工工艺、施工所用机具及其技术参数-降水方式、强夯能量、间距、遍数、次数等。(3) 静力触探曲线和标准贯入试验曲线。(4) 地面平均沉降、夯坑沉降和坑边隆起。(5) 强夯过程中的孔压变化过程，相邻夯击间的间歇时间。(6) 降水和强夯过程中的地下水位变化过程。(7) 地基土含水量变化曲线(8) 荷载板试验的曲线(9) 强夯地基加固深度。(10)