地基處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種松散場地土或大面積回填場地土的地基處理方法，主要解決現(xiàn)有強夯技術(shù)施工中存在的塌孔、丟錘和吸錘的問題。本發(fā)明通過采用強夯半置換方法，對回填土松散場地進行地基處理，采用強夯施工工藝，采用細顆粒填土進行填充和擠入，形成柔性置換夯墩，與原有松散土體在墩體的徑向和豎向形成致密的均勻擠壓置換體；同時，柔性夯墩直接依靠連續(xù)的點夯加固墩下的土體，形成堅硬的墩底著底層的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于處理地基的施工生產(chǎn)中。
【專利說明】地基處理方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種地基處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大面積回填土場地目前普遍常用的地基處理方法為強夯。文獻CN101205714A公開了一種大塊石填筑地基強夯處理方法。強夯法是一種傳統(tǒng)而較為成熟的地基處理方法，一般按不同土性特點，又分為強夯和強夯置換兩種方法。強夯方法主要適用于處理碎石土、砂土、非飽和細粒土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的處理，其作用機理主要是通過強大的振動所產(chǎn)生的瞬時沖擊波在土體中的傳播，達到振動密實土體的效果。強夯置換法主要適用于處理高飽和度的粉土與軟塑狀的淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土等地基，用于對變形控制要求不嚴(yán)的工程中，其作用機理主要是將塊石等粗骨料的置換材料夯入土體中，形成夯墩，并使墩體著落在下臥較硬土層上，起到對土體的置換作用，同時振動所產(chǎn)生的瞬時沖擊波對土體也起到密實的作用效果，墩體與墩間土形成復(fù)合地基。
[0003]從這兩種強夯方法的機理不難看出，強夯法主要靠振動密實加固土體，因此對于飽和的細顆粒土，特別是粘性土或粘土顆粒比例較大的、松散的砂土、粉土，幾乎很難起到加固作用，或容易形成所謂的“橡皮土”，或根本無法使土體密實。強夯置換法主要靠墩體對部分土體置換后，與墩間土一起形成復(fù)合地基，墩體作為承擔(dān)主要上部荷載的地基的一部分，需要達到一定的承載能力，除了墩間土對墩體產(chǎn)生圍壓作用使其保持本身強度外，墩底著地是最為關(guān)鍵的，這就如同樁基需要有較好的樁端持力層是一個道理。因此，如果土體松散，強度過低，沒有合適的持力層或持力層埋藏過深，而使墩體達不到應(yīng)有的承載能力，加固土體的效果也變得不理想。另外，墩體材料一般為堅硬的粗骨料，通常為未經(jīng)風(fēng)化的、新鮮的巖石材料，如果場地附近 石料來源受制約，這種方法的采用需慎重，開山取石，不僅破壞環(huán)境，而且成本很高。而從這兩種強夯方法的施工工法來看，都是采用夯錘從高空自由落下，在地面形成夯坑。強夯法處理時，通常因為夯坑不深，只需要將場地土將夯坑推平，并全場地滿夯即可，出現(xiàn)塌孔、吸錘、丟錘的現(xiàn)象比較少見；強夯置換法處理時，因為往往土體比較軟弱，夯坑較深，盡管間隔幾錘，需要向坑內(nèi)回填填料，塌孔、吸錘、丟錘的現(xiàn)象比較常見，因而往往每次間隔填料的量比較多，影響了夯墩填料向底部深入，夯墩長度往往達不到設(shè)計要求。這兩種施工方法其實都是在場地地下水水位穩(wěn)定，或土體飽和度基本不變的條件下進行的，如果地下水位變化的話，這兩種方法從施工角度來看，過程質(zhì)量很難控制，對土體加固的效果也將受影響。
[0004]因此，對粉質(zhì)粘土或砂性土夾粘性土，特別是帶殘積粘性土為主進行深厚回填的場地，在土層非常松散~松散~稍密、地下水變化頻繁的地質(zhì)條件下，現(xiàn)有的強夯和強夯置換法均不能達到處理的效果。同時，如果存在場地缺乏必要的粗骨料來源的情況，強夯置換法難以實施。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)強夯施工中存在的塌孔、丟錘和吸錘的問題，提供一種新的地基處理方法。采用該方法處理后的場地具有均勻性好、密實度高、承載力高、壓縮變形小的特點，同時不易出現(xiàn)塌孔、丟錘和吸錘現(xiàn)象。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種地基處理方法，包括:
a)場地土或回填土以粉質(zhì)粘土、粉土或粘性土夾砂性土為主；或/和地下水水位變化頻繁，土層或飽和或非飽和；或/和場地土 (或回填土)為非常松散~松散~稍密的回填土，且回填厚度不大于10米 ；
b)采用強夯工藝，能級>8000KNm，整個夯擊由至少一遍點夯和至少一遍滿夯組成，夯錘采用平底錘；
c)夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料，或場地回填相同材料和新鮮碎石料拌合的混合物；其中采用混合物時，新鮮碎石料重量百分比小于回填料的30%，粒徑< 50mm ；
d)地基處理有效加固深度小于或等于12米。
[0007]上述技術(shù)方案中，場地土或回填土優(yōu)選方案為帶殘積粘性土為主。強夯工藝能級優(yōu)選范圍為800(Tl0000KNm。整個夯擊優(yōu)選方案為包括點夯至少三遍，更優(yōu)選方案為三遍；包括滿夯一遍。夯坑內(nèi)回填料優(yōu)選方案為采用場地回填相同材料和新鮮碎石料的混合物；其中，碎石料重量百分比為回填料的20-29%，粒徑為2(T50mm。地基處理有效加固深度優(yōu)選范圍為8~12米，更優(yōu)選范圍為10-12米。
[0008]本發(fā)明方法具體實施時，可以按照如下方法:
I)根據(jù)處理土體的松散程度、地下水位情況、土性和回填土厚度，根據(jù)建構(gòu)筑物基礎(chǔ)沉降、強度和穩(wěn)定要求，確定加固土體的有效深度。
[0009]2)根據(jù)I)的要求，通過試夯試驗，確定強夯半置換法施工控制參數(shù):
a、夯擊能量W；
b、點夯遍數(shù)M；
C、夯點間距D ；
d、最小夯擊數(shù)N；
e、最后兩擊平均夯沉量S。
[0010]3)點夯時，第一遍點夯(M=I)的第一或二次落錘后，即形成夯坑，坑深為H;此時向坑內(nèi)回填填料至地面；如果地下水位較高，采用摻適量比例碎石料的回填料，如果地下水位較低，則不摻碎石料；移至下個夯點，同樣夯擊并作坑內(nèi)回填處理；當(dāng)天局部區(qū)域的所有夯點坑內(nèi)回填完成后，該區(qū)域停止作業(yè)，第二天移至下片區(qū)域，同樣處理，直至第一遍點夯全部完成。
[0011]4)按3)的施工方法，進行第二遍點夯(M=2)，直至第二遍點夯全部完成。
[0012]5)第二遍點夯(M=2)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第一遍點夯(M=I)的每個夯點重新進行夯擊，此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即總擊數(shù)大于等于N和最后兩擊平均夯沉量小于S)。
[0013]6)步驟5)完成后，按3)的施工方法，進行第三遍點夯(M=3)，直至第三遍點夯全部完成。
[0014]7)第三遍點夯(M=3)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第二遍點夯(M=2)的每個夯點重新進行夯擊，此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即總擊數(shù)大于等于N和最后兩擊平均夯沉量小于S)。
[0015]8)依次類推，參照步驟3)~7)，直至達到設(shè)定的點夯遍數(shù)M。
[0016]9)全場地滿夯，夯能不小于2000KNm，夯印(夯錘直徑面)相互搭接小于1/3。
[0017]本發(fā)明所采用的技術(shù)方法，即強夯(半置換)法，是吸收了強夯和強夯置換兩者的特點，加以改進所形成的。主要表現(xiàn)在:它是利用了強夯振動密實作用的原理，采用了同類場地填土材料一一般為山皮殘積土(非堅硬性粗骨料)進行置換填充和擠入，形成柔性夯墩，更易于與原有松散土體在墩體的徑向和豎向形成致密的均勻擠壓置換體；同時，柔性夯墩不直接作用在下臥硬層土 (風(fēng)化巖層)上，而是直接依靠連續(xù)的點夯加固墩下的土體，形成類似堅硬的墩底著底層。再有，間隔點夯可以有效減緩?fù)林械某紫端畨毫Φ乃矔r增長。由此形成處理后的場地均勻性好，密實度高，承載力提高顯著，壓縮變形小。而坑內(nèi)回填料的選擇，則充分解決了地下水位變化造成的施工中塌孔、吸錘、丟錘等問題的困難。這一方法彌補了強夯和強夯置換兩種方法對于場地土層極度松散、深厚和地下水變化頻繁所不能達到的處理效果。不僅從設(shè)計方案解決了類似場地建設(shè)大型罐區(qū)強度與變形問題，而且尤其解決了長期困擾強夯施工中，類似場地易塌孔、易丟錘和易吸錘的施工技術(shù)難題，取得了較好的技術(shù)效果。
[0018]我國每年有大量的人工填土工程，填土材料往往以粉質(zhì)粘土、粉土或砂性土夾粘性土，特別是帶殘積粘性土為主，且回填深度較大?；靥钔列纬傻膱龅赝捌谔幚聿划?dāng)，密實度很低，幾乎未經(jīng)充分壓實而松散，給工程建設(shè)帶來了很大的困難。因此，探索一種施工簡便、技術(shù)經(jīng)濟合理的巖土工程地基處理方法，顯得十分迫切和重要。采用本發(fā)明方法，可以非常簡潔有效地解決類似場地目前常規(guī)地基處理技術(shù)手段，特別是普遍采用的強夯方法所不能解決的問題，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
I)某海域人工大面積回填成陸，回填土(Q4ml)取自附近山皮土，黃褐色，主要以粘性土和中粗為砂主，標(biāo)貫4擊，動探1-2擊，松散~稍密，回填土層厚1.20~9.80m，地下水埋深3.5m，承載力7-9KPa。場地建設(shè)大型儲罐，基地壓力220KPa，需進行地基處理，處理深度12m。
[0021]2)根據(jù)上述要求，通過試夯試驗，確定強夯半置換法施工控制參數(shù):夯擊能量W=1000OKNm ，點夯遍數(shù)M=4，夯點間距D= 10m。
[0022]3)點夯時，第一遍點夯(M=l，W= 1000OKNm)的第二次落錘后，即形成夯坑，坑深為H= 5m ;此時向坑內(nèi)回填填料至地面，夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料。移至下個夯點，同樣夯擊并回填處理。當(dāng)天局部區(qū)域的夯點完成后，該區(qū)域的停止作業(yè)，第二天移至下片區(qū)域，同樣處理，直至第一遍點夯全部完成。
[0023]4)進行第二遍點夯。夯擊能量W= 1000OKNm ，點夯遍數(shù)M=2。夯點間距D= IOm(第一遍中心內(nèi)插)。
[0024]5)第二遍點夯(M=2)按步驟3)也全部完成后，開始對已進行夯擊過的第一遍點夯(M=I)的每個夯點重新進行夯擊，此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 20 ，最后兩擊平均夯沉量S= 20cm)。
[0025]6)步驟5)完成后，按3)的施工方法，進行第三遍點夯(M=3，夯擊能量W=6000KNm)，點夯是在第一、第二遍點夯的中間插值，直至第三遍點夯全部完成。
[0026]7)第三遍點夯(M=3)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第二遍點夯(M=2)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 20，最后兩擊平均夯沉量S= 20cm)
8)步驟7)完成后，按3)的施工方法，進行第四遍點夯(M=4，夯擊能量W= 3000KNm),點夯是在第一、第二、第三遍點夯的中間插值，直至第四遍點夯全部完成。
[0027]9)第四遍點夯(M=4)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第三遍點夯(M=3)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 15，最后兩擊平均夯沉量S= 15cm)
10)步驟9)完成后，開始對已進行夯擊過的第四遍點夯(M=4)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 10，最后兩擊平均夯沉量S= IOcm)
11)全場地滿夯一遍，夯能2000KNm，夯印(夯錘直徑面)相互搭接小于1/3。
[0028]采用上述方法，地基承載力達到250KPa，壓縮模量Eo達到13MPa，瑞麗波速測試場地土平均波速均在220-280m/s，滿足了提高承載力、減小地基變形的目的，場地土均勻性較好。同時，施工中未出現(xiàn)塌孔、丟錘和吸錘現(xiàn)象。
[0029]【實施例2】
I)某海域人工大面積回填成陸，回填土(Q4ml)取自附近山皮土，黃褐色，主要以粘性土和中粗為砂主，標(biāo)貫4擊，動探1-2擊，松散~稍密，回填土層厚1.20~9.80m，地下水埋深3.5m，承載力7-9KPa。場地建設(shè)大型儲罐，基地壓力220KPa，需進行地基處理，處理深度12m。
[0030]2)根據(jù)上述要求，通過試夯試驗，確定強夯半置換法施工控制參數(shù):夯擊能量W=1000OKNm ，點夯遍數(shù)M=4，夯點間距D= 10m。
[0031]3)點夯時，第一遍點夯(M=l，W= 1000OKNm)的第二次落錘后，即形成夯坑，坑深為H= 5m ;此時向坑內(nèi)回填填料至地面,夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料與新鮮碎石料的混合物，其中碎石料重量百分比為回填料的20%，粒徑≤50mm。移至下個夯點，同樣夯擊并回填處理。當(dāng)天局部區(qū)域的夯點完成后，該區(qū)域的停止作業(yè)，第二天移至下片區(qū)域，同樣處理，直至第一遍點夯全部完成。
[0032]4)進行第二遍點夯。夯擊能量W= 1000OKNm ，點夯遍數(shù)M=2。夯點間距D= IOm(第一遍中心內(nèi)插)。
[0033]5)第二遍點夯(M=2)按步驟3)也全部完成后，開始對已進行夯擊過的第一遍點夯(M=I)的每個夯點重新進行夯擊，此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 20 ，最后兩擊平均夯沉量S= 20cm)。
[0034]6)步驟5)完成后，按3)的施工方法，進行第三遍點夯(M=3，夯擊能量W=6000KNm)，點夯 是在第一、第二遍點夯的中間插值，直至第三遍點夯全部完成。 [0035]7)第三遍點夯(M=3)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第二遍點夯(M=2)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 20，最后兩擊平均夯沉量S= 20cm)
8)步驟7)完成后，按3)的施工方法，進行第四遍點夯(M=4，夯擊能量W= 3000KNm),點夯是在第一、第二、第三遍點夯的中間插值，直至第四遍點夯全部完成。
[0036]9)第四遍點夯(M=4)全部完成后，開始對已進行夯擊過的第三遍點夯(M=3)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 15，最后兩擊平均夯沉量S= 15cm)
10)步驟9)完成后，開始對已進行夯擊過的第四遍點夯(M=4)的每個夯點重新進行夯擊。此時對每個點的夯擊必須滿足收錘標(biāo)準(zhǔn)(即最小夯擊數(shù)N= 10，最后兩擊平均夯沉量S= IOcm)
11)全場地滿夯一遍，夯能2000KNm，夯印(夯錘直徑面)相互搭接小于1/3。
[0037]采用上述方法，地基承載力達到250KPa，壓縮模量Eo達到13MPa，瑞麗波速測試場地土平均波速均在220-280m/s，滿足了提高承載力、減小地基變形的目的，場地土均勻性較好。同時，施工中未出現(xiàn)塌孔、丟錘和吸錘現(xiàn)象。
[0038]【實施例3】
同【實施例2】，只是夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料與新鮮碎石料的混合物，其中碎石料重量百分比為回填料的27%，粒徑< 50mm。
[0039]采用上述方法 ，地基承載力達到250KPa，壓縮模量Eo達到13MPa，瑞麗波速測試場地土平均波速均在220-280m/s，滿足了提高承載力、減小地基變形的目的，場地土均勻性較好。同時，施工中未出現(xiàn)塌孔、丟錘和吸錘現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種地基處理方法，包括: a)場地土或回填土以粉質(zhì)粘土、粉土或粘性土夾砂性土為主；或/和地下水水位變化頻繁，土層或飽和或非飽和；或/和場地土 (或回填土)為非常松散~松散~稍密的回填土，且回填厚度不大于10米； b)采用強夯工藝，能級>8000KNm，整個夯擊由至少一遍點夯和至少一遍滿夯組成，夯錘采用平底錘； c)夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料，或場地回填相同材料和新鮮碎石料拌合的混合物；其中采用混合物時，新鮮碎石料重量百分比小于回填料的30%，粒徑< 50mm ； d)地基處理有效加固深度小于或等于12米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于場地土或回填土為帶殘積粘性土為主。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于強夯工藝能級為800(Tl0000KNm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于整個夯擊包括點夯至少三遍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地基處理方法，其特征在于整個夯擊包括點夯三遍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于整個夯擊包括滿夯一遍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于夯坑內(nèi)回填料采用場地回填相同材料和新鮮碎石料拌合的混合物；其中，新鮮碎石料重量百分比為回填料的20-29%，粒徑為 20~50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基處理方法，其特征在于地基處理有效加固深度為8~12米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地基處理方法，其特征在于地基處理有效加固深度為10-12米。
【文檔編號】E02D3/046GK103711114SQ201210377049
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月8日
【發(fā)明者】何國富 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化上海工程有限公司