强夯地基多种检测方法的综合运用
关键词：强夯地基，检测方法，综合运用
强夯法又称动力固结法，是将一个重锤（一般为10-40t，国外曾有过锤重200t的报道）从高处（10-40m）自由下落，夯击地基，从而使地基土的强度得到提高、压缩性得到降低的方法。1957年，英格兰的道路研究所就曾运用普罗克特（Proctov）击实原理进行过深层土体的压实处理，但直到1970年前后，强夯法才在法国工程师路易斯•梅纳（Louis•Meiiard）的开发和倡导下，真正大规模地应用于深层土体的加固处理中。随着施工机械和施工工艺水平的提高，在建筑地基处理中广泛应用。综合确定其承载力是总个工程的关键一步。
一、 工程概况
湖南邵阳某新材料有限公司拟在邵阳市江北民营开发区兴建新厂房，其1、2号厂房拟采用强夯填土地基为基础持力层。根据钻探成果揭示，场地内岩土自上而下划分：素填土、耕植土、淤泥质土、粉质粘土等。素填土呈黄褐色，上部主要由粘性土和碎砖块、风化岩块等组成，下部主要由风化岩块夹粘性土组成，稍湿～很湿，结构较松散-稍密，需经强夯处理，层厚在4.0～7.1m左右。
二、 地基处理方案
2.2强夯技术的特点
（1）适用各类土层：可以用于加固各类砂性土、粉土、一般黏性土、黄土、人工填土，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及建筑、生活垃圾或工业废料组成的杂填土，结合其它技术措施亦可用于加固软土地基。
（2）应用范围广泛：可应用于工业与民用建筑、重型构筑物、设备基础、机场跑道、堤坝、公路和铁路路基、贮仓、堆场、油罐、桥梁、港口码头、核电站、人工岛等
（3）加固效果显著：地基经强夯处理后，可明显提高地基承载力、压缩模量、增加干密度、减少孔隙比，降低压缩系数、增加场地均匀性，消除湿陷性、膨胀性，防止振动液化。
（4）有效加固深度：单层8000KN.M高能量级强夯处理深度达12米，多层强夯处理，深度可达24~54米，一般能量强夯处理深度在6~8米。
（5）施工机具简单：强夯机具主要为履带式起重机。当起吊能力有限时，可辅以龙门架等设施。
（6）节省材料：一般的强夯处理是将原状土施以能量，无需添加建筑材料，大大缩短施工周期。
（7）节省造价：由于强夯工艺无需材料，节省了建筑材料的购置、运输、制作、打入费用，除了消耗油料外，没有其它消耗。
（8）施工快捷：只要工艺适合，特别是对粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短；但是，雨天影响比较严重。
本工程采用以下处理：夯锤底面直径为2.00m，锤重约25t，点夯落距为16～18m，普夯落距为8m，夯点间距为4×4m，分两次点夯，一次加强夯，有效影响深度7～8米，点夯之后普夯一遍。
三、 加固后的检测
检测工作的目的是通过现场浅层平板载荷试验、室内土工试验及原位动力触探试验来检测强夯地基土是否满足设计要求。
1、 现场浅层平板载荷试验
试验时挖一个深0.30米左右的试坑，尽量将试坑底找平，并铺上20mm左右的中粗砂。试验时放置一面积为0.50m2的圆形刚性承压板于其上，承压板中心与试验中心重合，将油压千斤顶放置于承压板中部。试验时在承压板上的两个对称位置安放行程为0-50mm的百分表，固定和支承百分表的磁性表座吸附于长4m的基准梁上，基准梁的两端要安装稳定，确保不受外界影响而发生位移，然后通过调节磁性表座使百分表指针调至50mm位置，若试件因为受压而沉降百分表指针将移动指示沉降值。
4、试验加、卸载与沉降、回弹观测
根据千斤顶的率定曲线用联于千斤顶的压力表油压值换算试验荷载。根据设计要求，YB1～YB5点最大荷载均加至320kPa，试验预计加载8级，分8次加载，分级荷载为40kPa。试验过程中，每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min测读一次沉降量，以后每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时沉降量小于0.1mm时，则认为达到相对稳定，可加下一级荷载。浅层平板载荷试验的结果统计见表1。
从检测结果看，YB2、YB6承载力特征值均超过180kPa，最小值只有161kPa，最大值只有185kPa，平均值有175kPa。最终沉降量最小值只有23.83mm，最大值只有44.89mm，平均值有32.64mm。变形模量Ｅo最小值只有9.2ＭPa，最大值12.6ＭPa，平均值有11.6ＭPa。从承载力特征值、最终沉降量、变形模量看，该强夯地基是不均匀的，但上述参数满足作为该建筑物地基承载力和沉降的要求。另外本次荷载摘的受荷面积只有0.50m2，比较小，加荷后影响的深度不会超过2倍承压的直径，而且加荷时间比较短，因此不能提供通过荷载板试验提供建筑物长期沉降的资料；当表层事浅层有一层“硬壳层”时，当采用小尺寸的承压板时，常常受压范围还在“硬壳层”内，其下软弱土层还未受到承压板的影响，而对于实际建筑物的大尺寸基础，下部软弱土层对建筑物沉降起主要的影响。因为时间及试验的原因本次平板载荷试验只做了6个点。
2、 室内土工试验
土工试验是对岩土试样进行测试，并获得岩土的物理性指标、力学性指标、渗透性指标以及动力性指标等的实验工作，从而为工程设计和施工提供参数，是正确评价工程地质条件不可缺少的依据。所有的工程建设项目，包括高层建筑、高速公路、机场、铁路、隧道等的建设，都与它们赖以存在的岩土体有着密切的关系，在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的承载力，取决于工程结构不至于遭受超过允许的地基沉降和差异变形等，而地基承载力和地基变形计算中的参数又主要是由土工试验来确定的，因此，土工试验对于各类工程项目检测是不可缺少的。土工的物理力学性质表2。
土工室内试验取样28组，可以揭露地基压缩层范围内土层的变化及均匀程度。素填土-1仅从压缩模量看：实测值从6.9～14.4ＭＰa,平均值为9.6ＭＰa，变异系数是0.201，这块场地土层是不均匀的。其承载力特征值为175kPa。
3、 原位动力触探试验
原位测试是指在保持岩土体天然结构、天然含水率以及天然应力状态的条件下，测试岩土体在原有位置上的工程性质的测试手段。原位测试不仅是岩土工程勘察的重要组成部分，而且还是岩土工程施工质量检验的主要手段。采用原位测试方法对岩土体的工程性质进行测定，可不经钻孔取样，直接在原位测定岩土体的工程性质，从而可避免取土扰动和取土卸荷回弹等对试验结果的影响。它的试验结果可以直接反映原位土层的物理力学性状。某些不易采取原状土样的土层（如深层的砂）只能采用原位测试的方法，原位测试还可在较大范围内测试岩土体，故其测试结果更具有代表性，并可在现场重复进行验证。场地内共布置钻孔14个，进行了孔内标准贯入试验16次，动力触探试验18段，素填土①-1、素填土①-2的锤击数统计如下表3，其承载力特征值为165kPa。
场地内共布置轻探试验点40个。轻探试验锤击数统计如下表4，其承载力特征值为164kPa。
四、 结论
随着具有中国特色的社会主义现代化的发展，规模宏大的工业与民用建筑、水利工程、环境工程、港口工程、高速铁路、高速公路、机场跑道、大型油罐基础工程等的兴建，不可避免的在不良的地基场地上建造，而且对地基质量的要求也将越来越高，单一某一种检测方法已经不能满足设计规范要求。
室内土工试验结果会由于试样扰动而受到影响，因此，在利用室内试验得出的岩土参数时必须小心对待。原位测试可避免取土扰动对试验结果的影响，但是，原位测试也有其难以克服的局限性，首先，原位测试的应力条件复杂，一般很难直观地确定岩土体的某个参数，因此在选择计算模型和确定边界条件时将不得不采取一些简化假设，由此引起的误差也可能使所得出的岩土体参数不能理想地表征实际土体的性状，特别是当原位测试中的土体变形和破坏模式与实际工程不一致时，；其次，原位测试一般只能测定现场荷载条件下的岩土体参数，而无法预测荷载变化过程中的发展趋势。因此，对于岩土体参数的测定，仅仅依靠原位测试也是不行的。静荷载加荷时间比较短，因此不能提供通过荷载板试验提供建筑物长期沉降的资料；当采用小尺寸的承压板时，其下软弱土层还未受到承压板的影响，而对于实际建筑物的大尺寸基础，下部软弱土层对建筑物沉降起主要的影响。静荷载检测耗时比较长及试验费用比较高的原因试验点数比较少。
强夯填土地基作为基础持力层的承载力检测运用现场浅层平板载荷试验、土工试验与原位动力触探试验优缺点是互补的，它们是相辅相成的。在检测时，同时用上述三种方法，可以克服各自缺点，发扬各自优点。用比较少的检测费用和比较短时间，可以使检测数据满足设计上的要求。
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参考文献：1、《建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)》、
2、《岩土工程勘察规范（GB50021-2001）》（2009年版）、
3、《建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）》。
4、邵阳信多利新材料公司新厂房强夯检测报告2010-029