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强夯法处理湿陷性黄土地基的研究

2015-07-15 164 0

1 前言
　　湿陷性黄土地基处理主要取决于湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土地基的变形包括压缩和湿陷性两种，当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，大都在其上部结构的容许变形值范围以内，不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生，且不均匀，对建筑物破坏性大，危害严重，因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力，都应对地基进行处理，前者以消除湿陷为目的，后者以提高承载力为主，同时应消除黄土的湿陷性。
　　2 工程概述
　　北票山湾风电场新建工程位于北票市北塔乡境内，场区在东经12041～12046，北纬4210～4213范围内。场址地形为缓坡丘陵，一般海拔高度在320～530m左右，西高东低。安装2000kW风力发电机组22台，轮毂高度为 80m。
　　5#、15#、21#风机基础地基内存在5～8m黄土状粉土，本场地黄土的湿陷等级为Ⅰ级，湿陷类型为自重湿陷性黄土。
　　3 湿陷性黄土地基处理方法
　　湿陷性黄土地基处理的目的主要是通过消除黄土的湿陷性，提高地基的承载力。表一为湿陷性黄土地基常用的处理方法，本工程采用强夯法地基处理方案。
　　表一湿陷性黄土地基常用的处理方法
　　名称适用范围可处理的湿陷性
　　黄土层厚度（m）
　　垫层法地下水位以上，局部或整片处理 1～3
　　强夯法地下水位以上，Sr≤60%的湿陷性黄土，局部或整片处理 3～12
　　挤密法地下水位以上，Sr≤65%的湿陷性黄土 5～15
　　预浸水法自重湿陷性黄土场地，地基湿陷性等级为Ⅲ级或Ⅳ级，可消除地面下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷性 6m以上，尚应采用垫层
　　或其他方法处理
　　4强夯法
　　4.1强夯法概述
　　强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与粘性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。
　　强夯法处理湿陷性黄土地基，是在上述重锤夯实的基础上发展起来的一种地基处理方法，其优点为施工简单、效率高、工期短、对湿陷性黄土湿陷性消除的深度较大，缺点是振动和噪音较大，我国目前在湿陷性黄土地区应用强夯进行地基处理，取得较成功的经验。
　　4.2强夯要求
　　风机基础采用强夯地基处理方法处理湿陷性黄土，自然地坪下湿陷性黄土深度5.0m～8.0m，本工程强夯应全部消除黄土状粉质粘土②1的湿陷性。处理范围：风机基础中心点位半径不小于为17米的圆形场地。单击夯击能不小于6000KN.M。强夯后的地基承载力特征值不小于180KPa。压缩模量Es不小于16Mpa。进行强夯处理前，应做好场地平整、道路畅通。并在场地内选择有代表性的地段进行试夯或试验性施工，每个试夯区域面积不小于20mx20m，推荐采用一个具有代表性的风机点位，试验点数量不少于3点。
　　4.2.1试夯要求
　　（1）试夯点的数量，应根据场地的复杂程度、土质的均匀性和建筑物的类别等综合因素确定。试夯或试验性施工可在一处进行，选取湿陷性黄土-8.0地段。
　　（2）在试夯过程中，应测量每个夯点每夯击1次的下沉量。
　　（3）试夯结束后，应从夯击终止时的夯面起至其下6～12m深度内，每隔0.5～1m取土样进行室内试验，测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数等指标。要求强夯后处理深度内土的湿陷系数δS均应小于0.015。地基处理后的承载力，应在现场采用静载荷试验结果或其他原位测试结果确定，设计要求处理后地基承载力特征值不小于180KPa，湿陷性全部消除。
　　（4）测试结果，当不满足设计要求时，可调整有关参数（如夯锤质量、落距、夯击次数等）重新进行试夯。
　　4.2.2其它要求：
　　夯点的夯击次数和最后2击的平均夯沉量，应按试夯结果或试夯记录绘制的夯击次数和夯沉量的关系曲线确定。且最后两击的平均夯沉量不宜大于50mm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。
　　对湿陷性黄土地基进行强夯施工，夯锤的质量、落距、夯点布置、夯击次数和夯击遍数等参数，宜与试夯选定的相同，施工中应有专人监测和记录。
　　夯击遍数宜为2～3遍。最末一遍夯击后，再以低能量（落距4～6m）对表层松土满夯2～3击，也可将表层松土压实或清除，在强夯土表面以上并宜设置300～500mm厚的灰土垫层。
　　4.3质量检测
　　1.检查强夯施工记录，基坑内每个夯点的累计夯沉量，不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%。
　　2.隔7～10d，在每500～1000m2面积内的各夯点之间任选一处，自夯击终止时的夯面起至其下5～12m深度内，每隔1m取1～2个土样进行室内试验，测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数。
　　3.强夯土的承载力，宜在地基强夯结束30d左右，采用静载荷试验测定。
　　4.4处理效果
　　1）承载力：
　　5#、15#、21#风机基础地基承载力特征值为180kPa，满足设计要求。
　　2）室内土工实验
　　表2 黄土状粉土前后物理指标比较表
　　风机机位处理状况湿陷系数压缩系数（MPa-1）干密度（g/cm3）
　　5# 处理前 0.045 0.85 1.15
　　处理后 0.001 0.14 1.76
　　15# 处理前 0.038 0.74 1.20
　　处理后 0.002 0.23 1.67
　　21# 处理前 0.042 0.82 1.19
　　处理后 0.008 0.20 1.63
　　通过强夯加固前后的物理力学指标分析，场地经过强夯后，湿陷系数δS标准值降低到0.002，湿陷性全部消除；干密度平均值由1.18 增加到1.69。
　　5 结论
　　1）在对湿陷性黄土地基进行处理时，为达到相同目的可供选择的处理方案有多种，每种方案都有其各自的特点，应根据构造物的类别、湿陷性土的特性、技术经济比较，注意施工条件和就地取材的原则，达到既安全可靠又不造成经济上的浪费。从中选择一个相对最优的作为施工方案。
　　2)强夯法适合黄土地区的湿陷性处理。对提高地基强度，降低土的压缩性，消除有效加固深度内黄土的湿陷性具有较明显效果。
　　3) 强夯法对降低甚至消除湿陷性黄土的湿陷性效果明显，但强夯法的参数必须经过试夯才能保证处理效果。
　　参考文献:
　　[1] GB 50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
　　[2] JGJ79-2012,建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

房屋建筑地基基础工程施工技术

浅析软弱地基的处理措施

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