某工程强夯试夯处理填土地基失败原因分析

第１４卷　第４期　２０１４生　中　国水运　ＶｏＩ．１４　Ａｐｒ　ｉ　Ｉ　Ｎｏ．４　２０１４　４月　Ｃｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　某工程强夯试夯处理填土地基失败原因分析　徐成斌　（中煤科工集团武汉设计研究院，湖北武汉４３００６４）　摘要：强夯法处理大面积填土地基在工程中广泛应用，具有较好的技术效果和较高的经济效益。但强夯处理地基　成功与否与填土中的含水量有直接关系。文中结合某一具体工程强夯试夯中处理地基出现的问题及原因进行分析，　供类似工程参考。　关键词：强夯；试夯；填土；承载力；含水量　中图分类号：ＴＵ４７　前言　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９７３（２０１４）０４—０３５０—０３　一、强夯施工采用的夯锤重１２．５Ｔ，直径２．５ｍ。施工夯点　布置图见图１所示。　第一造点夯　第二追　夯　某工程项目原始地貌上属剥蚀残丘，场平前地形起伏稍　大，平整场地后，造成了较厚的素填土层，局部最厚处达　９．Ｏｍ。场地回填土的成分以粘土为主，试夯时处于松散一稍　密状态，下覆厚度不等的淤泥质土层和其它软弱下卧层，由　于人工填土结构疏松且存在较大孔隙，均匀性差，不能作为　天然地基，同时软弱下卧层的强度和变形也不能满足设计要　●　厂　７厂　＿、、　－［ｎ　ｌ　　厂　＝；＜　二／　厂　，－Ｎ　求，因此需要对地基进行强夯加固处理，提高土体的变形模　量，减少沉降量。　二、工程地质条件　厂　ｙ－　＼　厂　＼　三／　厂　本场地在勘探深度范围内所揭露的地层除表层分布有①　填土和局部水塘塘底分布的②淤泥质粘土外，其下为第四系　全新统冲洪积成因的粘性土（Ｑ４ａｌ＋ｐ　）、第四系上更新统冲洪　积成因粘性土（Ｑ。　＋ｐ】）及残积成因（Ｑ　）的粘性土，下伏　基岩为上第三系（Ｎ）粘土岩。　三、地基处理要求及设计　．５Ｃ　图１强夯区夯点布置图（单位ｍ）　（图中标有１的为第１批夯点、２为第２批夯点）　２．施工、试验进展情况　地基处理要求如下：　（１）强夯范围１要求地面下５０ｃｍ处压实系数不小于　０．９３，地基承载力特征值１００ｋＮ／ｍ　，压缩模量不小于　４ＭＰａ。　（１）施工情况　开发中心试验区（试验区Ｉ）：于２０１０年１１月１２－１３　Ｅｔ对该试验区进行第１遍点夯，单点夯击能量１，０００ｋＮ＂Ｉｌｌ；　（２）强夯范围２要求地面下５０ｃｍ处压实系数不小于　０．９５，地基承载力特征值１４０ｋＮ／ｍ。，压缩模量不小于　６ＭＰａ。　２０１０年１　１月１３　Ｅｌ进行第２遍点夯，单点夯击能量为　１，５００ｋＮ・１１３；第二遍点夯结束后地表出现了橡皮土，致使　满夯施工无法进行。　四、试夯设计及施工情况　１．试夯设计　１＃大门试验区（试验区ＩＩ）：于２０１０年１　１月１３日对　该试验区进行第１遍点夯，单点夯击能量１，５００ｋＮ・ｎｌ；　２０１０年１１月１３日进行第２遍点夯，单点夯击能量仍为　１，５００ｋＮ・ｍ；二遍点夯后以１，０００ｋＮ・１１３．能量１击拍夯。　（２）试验情况　根据地基处理要求，结合本工程的具体情况，在开发中　心（试验区Ｉ）及１＃大门（试验区ＩＩ）各选择一个有代表性　的区域进行了强夯试验。　试验区夯击能量与击数遵循“先轻后重、少击多遍”的　原则，均分两遍点夯，开发中心试验区第一遍点夯夯击能量　１）２０１０年１１月１３日在１＃大门试验区夯前进行静力　触探测试土体强度，共布置２孔１　１．０ｍ；　为１，０００ｋＮ・ｍ，第二遍点夯夯击能量为ｌ，５００ｋＮ・１ＴＩ，二　遍点夯后以１，０００ｋＮ・ｍ能量２击拍夯。１＃大门试验区第　一２）２０１０年ｌ１月１３日在开发中心试验区夯后进行静　力触探测试土体强度，共布置３孔ｌ６．４ｍ；２０１０年１１月　遍点夯夯击能量为１，５００ｋＮ・１７１，第二遍点夯夯击能量为　１　４日夯后在１　大门试验区进行与夯前静力触探对比，共布　置２孔９．０ｍ；分析土体强度变化情况；　１，５００ｋＮ・ｒｒｌ，二遍点夯后以１，０００ｋＮ・１ＴＩ能量１击拍夯。　收稿日期：２０１４—０３—１０　作者简介：徐成斌（１９８２一），男，中煤科工集团武汉设计研究院，工程师，注册土木工程师（岩土），从事岩土工程咨询、　勘察、设计及施工工作。　第４期　徐成斌：某工程强夯试夯处理填土地基失败原因分析　３５１　统　最最平标变　统　最最平标变　计　大小均准异　计　大小均准异　数　值值值差数　数　值值值差数　６　舯　刀　斟　６　舯　ｍ　Ⅲ　开发中　（试验区Ｉ）　”　３　３　３　㈣　３　２　３　１　㈣　６　２　２　２　ｎ　２　２　２　ｍ　ｎ　㈣　㈣　１　大门　㈣　㈣　６　（试验区ＩＩ）　６　蹦　吾［　嘟　嘟　３）２０１０年１　１月１４日取得地表下５０ｃｍ土样进行夯　¨　¨　１　１　１　Ｏ　Ｏ　犏　”　¨　㈣　１　１　１　Ｏ　Ｏ　后压实度及强度测试，进行夯后密实度及强度评价。　五、试夯效果检测　Ｉ．地基土强度分析　根据强夯后地基土体Ｐｓ值图，可看出土体强度情况：　因开发中心（试夯区Ｉ）经过雨水的长期浸泡，强夯后出　现了橡皮土，土体强度不能满足设计规定的地基承载力特征　０　０　０　ｎ　０　叭　弘　ｍ　川　０　Ｏ　Ｏ　∞　ｍ　值不小于１００ＫＰａ，压缩模量不小于４ＭＰａ的要求。０　　为了对比强夯前后１｝｝大门（试验区ＩＩ）土体强度变化情　试夯后在开发中心（试夯区Ｉ）进行静力触探，各触探孔　强度见图２。　６　况，分别在强夯施工前、施工完毕后　＂　㈣　６　ｍ　进行静力触探。强夯前后各触探孔强度对比见图３。　蹦　６　Ⅻ　拢　４　２　３　ｎ　０　ｍ　６　３　４　１　ｍ　图３试夯区ｌｌ勘探点１及２夯前夯后静力触探强度对比图　根据强夯前后地基土体Ｐｓ值的对比图，可看出土体强度　的变化情况：　强夯后土体强度有一定增强，强夯有效加固深度仅为　１．５ｍ。　２．土工试验检测　图２开发中心（试夯区Ｉ）夯后　强夯后进行地表下５０ｃｍ土样土工试验检测，其测试统　计结果如表１、表２。　勘探点１、２、３静力触探强度图　３５２　表２强夯区压实度统计表（单位：％）　试验区及编号　压实系数　备注　中国水运　第１４卷　规定的９３％；对于１＃大门（试夯区ＩＩ）压实度全部小于设　计规定的９５％。　六、原因分析　拟建场地表层填土层在平场过程中未进行分层碾压，且　开发中心　（试验区Ｉ）　经８￣９月雨季雨水渗透及地表低洼地段的长期积水浸泡后，　填土中含水量大，高达３５．５％（据施工期间所取土样的室内　博　最优含水量为１９　５５％，最大干密度　为１＿６８　ｇ／ｃｍ　土工实验结果），已超出采用强夯法进行地基处理的适用范　围；另一方面，表层积水导致的地基土体软化，承载力低，　致使强夯设备不能直接到达处理区域进行施工。　七、结论与建议　１＃大门　（试验区『Ｉ）　（１）强夯法处理大面积填土地基在工程中广泛应用，具　有较好的技术效果和较高的经济效益。但强夯处理地基成功　从表１－２中可以看出：　与否与填土中的含水量有直接关系。　（２）该工程部分建筑强夯处理地基失败的主要原因经分　（１）填土中含水量偏大。　（２）开发中心（试夯区Ｉ）填土压缩模量平均值为　３．１　１ＭＰａ，达不到设计规定不小于４ＭＰａ的要求；１＃大门　（试夯区ＩＩ）填土压缩模量平均值为４．２５ＭＰａ，达不到设计　规定不小于６ＭＰａ的要求。　（３）压实度统计表明，对于所检测的５０ｃｍ深度范围　内，强夯后，对于开发中心（试夯区Ｉ）压实度全部小于设计　（上接第９６页）　而ＮＡＰＡ提供了另外一种光顺方法，即　析认为：填土中含水量大，已超出采用强夯法进行地基处理　的适用范围。　（３）因填土中含水量过大，建议采用石灰桩法处理，不　仅能满足设计要求，且能满足工期要求。　参考文献　【１ｌＪ６Ｊ７９—２（）（）２，建筑地基处理技术规范【ｓ】．　灵活的运用这些边界条件可以得到比较理想的船体型线轮廓。　（３）可用一高度略高于甲板边线的水线与各站线及轮廓　线相交构出舷顶部分的型表面，如此可不必描述甲板边线而　创建空间曲线ＰＬＩＮＥ来辅助光顺，可大大简化工作量。其原　理是先用ＰＬＩＮＥ控制船型，假设在ＰＬＩＮＥ光顺的情况下，　无论以何方向对ＰＬＩＮＥ进行插值生成的曲线都是光顺的。这　与ＴＲＩＢＯＮ　Ｍ３　ＬＩＮＥＳ模块的光顺原理是相同的。　在三向光顺前，应首先对轮廓线进行光顺，光顺好的轮　廓线在后续光顺中一般不再改动，作为船体三向光顺的边界　条件。然后对站线进行初步评估，依次选中每一条站线，显　示其曲率，删除明显影响曲率光顺的多余约束点，调整其光　顺性。接下来就是建立最重要的ＰＬＩＮＥ线。ＰＬＩＮＥ是在站　线的基础上创建的３Ｄ曲线，这些曲线是通过在站线面上定　义ＣＬＩＮＥ和站线相交形成的空间曲线。ＰＬＩＮＥ的定义需要　经验和技巧，ＰＬＩＮＥ应尽可能经过相同曲率的点，且越简单　越好，一般由２、３个点组成即可。如图３所示。　生成ＰＬＩＮＥ后，再用ＰＬＩＮＥ与原始站线的交点来控制站　线，作为光顺的初始点用来代替站线上的原始数据。通过光顺　同样得到含有甲板边线在内的型表面。在后面建ｒｏｏｍ时也　容易与主甲板面相交。　（４）对于一些组合边界线，应注意相交处数据的一致性　和相关性。比如平底线与首尾轮廓线的交点应相关联，这样　在调整首尾轮廓线时，相关联处的平底线也会随之发生改变，　而不需要额外操作。　（５）对于空间的ＫＮＵＣＫＬＥ线需创建两条ＣＬＩＮＥ来　合成，这两条ＣＬＩＮＥ为该ＫＮＵＣＫＬＥ线在两个不同视图的　投影，且这两条ＣＬＩＮＥ的端点坐标要匹配。　（６）在船体首尾曲率变化比较大的区域要基本达到比较　光顺的程度，这样在生产设计精光顺时，型值修改量就很小，　才能保持原设计船的性能。　（７）熟悉和应用键盘快捷键可以使操作更方便快速。比　如”，”键为移动到目前活动曲线的下一个点，”．”键为　移动到目前活动曲线的上一个点。”．－－””一”可以用来移　动控制点，Ｓｈｉｆｔ与”＋＿””一”组合使用可以微量移动，　ＰＬＩＮＥ来光顺整个船体，光顺过程较站线水线光顺法迅速简便。　３．应用体会　ＮＡＰＡ的Ｈｕｌｌ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｄｉｔｏｒ用户操作界面完全是窗口　式图标菜单，提供了多种可选择的方法，可鼠标操作，可文本　定义，亦可菜单操作，每一步操作的效果都可以立即显现，使　用起来方便灵活。以下几点是笔者使用中的一些个人体会：　Ｃｔｒｌ与”＋＿””一”组合使用可以大量移动等等。　（８）Ｕｐｄａｔｅ键的使用可以帮助我们找出那些不能很好　的形成ｓｕｒｆａｃｅ的部分曲线。　三、结语　（１）在创建轮廓线时，很多人往往会忽略尾轴出口线。　笔者认为不妥，恰恰是这一条尾轴出口线可以使尾轴出口附　近的曲面合理符合实际。　本文主要介绍了如何利用ＮＡＰＡ软件的Ｈｕｌｌ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｄｉｔｏｒ生成船体型线，以及进一步利用辅助工具和手段光顺　和优化线型。最后给出了笔者在使用ＮＡＰＡ进行型线设计方　面的一些体会和技巧。　参考文献　…ＮＡＰＡ　Ｌｔｄ．ＮＡＰＡ　ｍａｎｕａｌｓ　２０１２［ＣＰ］．　（２）ＮＡＰＡ提供的边界条件是用来控制邻近曲线的十分　方便和有效的工具。它最主要的三个条件是ＳＣ　Ｍ（主要框架），　ＳＣＰ（平面限制曲线），ＳＣ一／／一（关节点的自由进出）。还有　一种边界条件　Ｔ＝０、　Ｔ＝９０，使通过它的曲线与它垂直或相切。