18000kN_m高能级强夯处理深厚填土地基效果检验分析.pdf

第31卷第5期 Vol. 31 No. 5 2010 青 岛 理 工 大 学 学 报 Journal of Qingdao Technological University 18 000 kNm高能级强夯处理深厚填土地基效果检验分析 廖天辉1,时 伟1 , 3 ,水伟厚2,王列红3 1. 青岛理工大学 土木工程学院,青岛266033 ; 2.现代设计集团上海申元岩土工程有限公司,上海200011 ; 3.中建国际深圳设计顾问有限公司,北京100013 摘 要通过在某沿海碎石回填土地基上国内首次实施18 000 kNm高能级强夯法加固地基,并分别应用 平板载荷试验、 超重型动力触探试验、 标准贯入试验以及瑞利波试验方法对高能级强夯处理地基进行效果检 验及分析,得到了碎石回填土地基上18 000 kNm高能级强夯的有效加固深度等检测效果,有效加固深度 为1515 m ,地基承载力为290 kPa ,若用Menard公式计算,其修正系数为0137 ,为18 000 kNm高能级强夯 法的参数设计、 施工工艺和工程检测提供依据. 关键词高性能强夯;平板载荷;超重型动力触探;标准贯入;瑞利波 中图分类号TU471. 4 文献标志码A 文章编号16734602201005002705 Effect Test and Analysis of Processing Deep Fill Ground by 18 000 kNm High Energy Level Dynamic Compaction LIAO Tian2hui1, SHI Wei1 , 3 , SHUI Wei2hou2, WAN G Lie2hong3 1. School of Civil Engineering ,Qingdao Technological University , Qingdao 266033 , China ; 2. Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co.Ltd. , Xiandai Architecture Design Group , Shanghai 200011 , China ; 3. China State Construction International Shenzhen Design Consultants Corporation , Beijing 100013 , China Abstract Through the successful implementation of the first 18 000 kNm high energy level dynamic compaction in certain coastal gravel backfilling ground , this paper did an analysis of the effect of the post2test for the 18 000 kNm of high2level dynamic design by using the plate loading test , ultra heavy dynamic sounding , standard penetration and Rayleigh wave. Some conclusions such as effective depth of improvement on rubble fills site with 18 000 kNm HELDC are acquired. The characteristic value of foundation bearing capacity of the ground is 290 kPa , and the effective reinforcement depth 1515 m. We conclude that the coef2 ficient of Menard ula is 0137 , providing the basis for the high2level dynamic foundation parameter design , construction technology and project testing. Key words high energy level dynamic compaction ; plate loading ; ultra heavy dynamic sounding ; standard penetration ; Rayleigh wave 收稿日期2009207209 基金项目上海现代建筑设计集团基金资助项目20042结2地2 03 作者简介廖天辉19832 , 男,福建龙岩人.硕士,研究方向为地基处理与地下工程. E2mail our998 . 3 通讯作者 Corresponding author 时 伟,女,教授. E2mail susan. sw . 青 岛 理 工 大 学 学 报第31卷 土体有效加固深度既是反映强夯法地基处理效果的重要参数,又是选择地基处理方案的重要依据[1]. 当有效加固深度大于10 m时,常规强夯法难以满足要求,故需要应用高能级强夯法. 本试验场地为素回填土场地,主要由中风化花岗岩碎石、 块石堆积而成.抛石填土厚度为14～16 m , 最深处达20 m ,抛填块石大、 级配差、 粒径不等,粒径在20 cm以上,个别达1 m.在抛填土层下,常有淤泥 土层且厚度不等,场地疏松且极不均匀.此地基用于建设石油化工生产装置及大型储罐在国内外少有见 到.此地基土经过18 000 kNm高能级试夯处理后,应达到全部或部分消除地基土液化的目的,同时提 高地基土的承载力、 密实度,降低地基土的压缩性[2].此场地试夯前和试夯后分别进行地基加固效果检验 试验,以此对比强夯效果.效果检验方法分别采用超重型动力触探配合钻探、 标准贯入、 平板载荷、 瑞利 波试验. 1 场地工程地质条件 根据勘察报告,该石油仓储地区主要由新近人工填土层、 第四系海陆交互相沉积构成. ① 素填土主要由花岗岩碎石、 块石、 粗砾砂堆积而成,块石粒径0120～1 m ,结构较松散,均匀性差, 钻进十分困难.层厚6110～17150 m ,平均11179 m.该层在本场区陆域整体分布,厚度较大. ② 中砂级配较好,分选较差,含少量黏性土,含大量贝壳碎片、 碎屑,砂粒组成以石英、 长石成分为主, 呈饱和、 松散～中密状态,局部含有腐烂植物.层厚2120～9190 m ,平均5140 m.在该层的上部分布有不 连续的淤泥质粉砂. ③ 粉砂分选较好,级配差,含少量细砂、 中砂,局部含有大量粉黏粒,夹有腐烂植物,砂粒组成以石英、 长石成分为主,呈饱和、 松散～稍密状态.层厚2180～17140 m ,平均10156 m. ④ 粉质黏土夹粉土含少量中粗砂、 粉细砂、 淤泥质土,局部含有砾砂,有机质含量在510 左右,呈软 塑～可塑状态,为中压缩性土.层厚2150～31170 m ,平均14135 m. ⑤ 粉质黏土含大量中粗砂、 局部夹砂薄层,含有机质,呈可塑～硬塑状态,为中压缩性土.层厚 2130～24100 m ,平均10154 m. 2 强夯试夯参数的选择及效果检测 2. 1 强夯试夯参数选择 1 第一、 二遍夯点夯击能量18 000 kNm. 锤重约500 kN ,落距约36 m ; 2 夯点间距夯点间距为10 m10 m方格 网状布置; 3 第三遍加固强夯点能量为8 000 kNm ; 4 第一、 二遍夯点、 第三遍加固强夯点最后 两锤的平均夯沉量不大于200 mm ; 5 满夯两遍,每夯点两击,夯点与夯点锤印 搭接四分之一,夯击能量采用3 000、1 000 kNm 各一遍; 试夯相关设计参数地基经过18 000 kNm 高能级强夯后,地基承载力大于等于300 kPa ,压 缩模量大于等于25 MPa. 18 000 kNm强夯区 的检测点布置如图1所示. 2. 2 强夯效果检验 1 超重型动力触探.本次试夯区采用超重型 动力触探进行强夯后加固效果检验.该区夯前、 夯后各进行了3点超重型动力触探试验,动探曲线见图 2 图4. 82 第5期 廖天辉,等18 000 kNm高能级强夯处理深厚填土地基效果检验分析 表1 试夯区夯后地层密实度分层 点号深度范围/ m厚度/ m 修正后的平均 击数N120 E0密实度 DB124 1. 1～13. 512. 48. 4938. 65中密 13. 5～15.31. 83. 0016. 17松散 DB1251. 1～14. 012. 98. 3938. 08中密 1. 1～4. 63. 53. 4318. 38稍密 DB1264. 6～14. 49. 88. 5439. 23中密 14. 4～15.30. 93. 7619. 51稍密 从图2 图4来 看,经 过18 000 kNm高能级强夯处理后地基土的密 实度都有了较大提高,但由于场区陆域 填土含大量花岗岩块石,夯前、 夯后局部 对比曲线显示加固效果不甚明显.根据 动力触探判断18 000 kNm高能级试 夯区有效加固深度为1513 m ,地基的变 形模量也有较大提高.该场地强夯后地 层密实度分层表述见表1. 2 标准贯入试验.试验区夯前、 夯后标准贯入数据比较见图5 图7. 从标贯数据来看,试夯区夯前、 夯后数据显示密实度有所提高,但总体显示变化不够明显,因块石填土 对此方法检验时影响较大. 92 青 岛 理 工 大 学 学 报第31卷 3 平板载荷试验.平板载荷试验进行效果检验时,对试夯区进行夯前1组、 夯后3组平板载荷试验, 试验点分别为J Z120和J Z121～3.夯前最大加载量500 kN ,夯后最大加载量为600 kN.根据试验数据绘制 出来的Q2s曲线见图8 图11 ,试夯区静载试验情况统计见表2. 图11 JZ123点静载试验Q2s曲线 表2 试夯区静载试验情况统计 静载 编号 承压板 面积/ m2 最大加载 量/ kPa 最大沉降 量/ mm 承载力特征 值/ kPa 备注 JZ1201. 050046. 22195夯前 JZ1211. 060011. 04275夯后 JZ1221. 060018. 38300夯后 JZ1231. 060024. 14300夯后 按s/ b 01015对应的荷载值为地基承载力特征值,试夯区夯 前地基承载力特征值为195 kPa.从图9 图11分析,J Z121点总 的沉降量不大,为11104 mm ,但加至600 kPa时Q2s曲线呈陡降 段,取前一级荷载550 kPa为该点的极限承载力,J Z121点的地基 承载力特征值为275 kPa. J Z122、J Z123加至600 kN均未出现破坏,曲线呈缓变形,无明显陡降段,取 s/ b 01015对应的值为其承载力特征值,并按照相关规范不超过最大加载量的一半,J Z122、J Z123地基承 载力特征值均为300 kPa.该地基经过18 000 kNm高能级强夯后,地基承载力均超过了设计要求,最高 达到478 kN ,满足了工程设计要求,且提高幅度达60 ～150 . 4 瑞利波测试.瑞利波检测技术,其理论依据是利用瑞利面波的频散波速随频率变化特性达到探 测深部土层的目的[3].根据大量的瑞利波试验显示瑞利波的波速与地基土的力学指标之间具有良好的相 关性[4].对试夯区夯前夯后各进行3组瑞利波测试,3组夯前、 夯后面波对比曲线见图12 图14. 试夯区夯后面波波速比夯前显著提高,从频散曲线拐点判定[5],MB124在1510 m出现拐点,MB125 在1614 m出现拐点,MB126在1518 m出现拐点.综合判断本试验区强夯有效加固深度介于15～16 m. 通过以上四种强夯效果检验试验结果分析,试夯区J Z121、J Z122、J Z123点承载力特征值分别为275、 300、300 kPa ,平均值为291 kPa ,各点实测值的极差未超过30 ;从动探加固效果看,该区有效加固深度 在1513 m左右;从瑞利波测试结果看,强夯有效加固深度15～16 m之间;但从标贯看,1515～20 m范围 内的标贯数据变化不明显.由此得到试夯区有效加固深度为1515 m ,地基承载力为290 kPa ,高能级强夯 处理地基已满足设计要求. 03 第5期 廖天辉,等18 000 kNm高能级强夯处理深厚填土地基效果检验分析 3 结论 1 本试夯区地质条件在18 000 kNm高能级强夯后地基承载力特征值为290 kPa ,有效加固深度为 1515 m. 2 通过效果检验结果显示,夯点处、 夯间处加固效果无明显差别,说明试夯设计参数合理,场地经强 夯处理后均匀性稳定性较好. 3 本场地陆域部分填土主要为开山回填块石,且厚度较大,动力触探难度大,标贯试验显示夯前后变 化不够明显,建议此类加固场地大面积施工时采用瑞利波结合平板载荷试验进行效果检验. 参考文献 References [1] 王铁宏.新编全国重大工程项目地基处理工程实录[M].北京中国建筑工业出版社,1998. WANG Tie2hong. New Major National Foundation Treatment Works Projects Record of China[ M]. Beijing China Architecture Building Press ,1998. [2] J GJ792002 ,建筑地基处理技术规范[S]. J GJ792002 ,Technical Code for Ground Treatment of Buildings[S]. [3] 裴捷,水伟厚.高能级强夯在深厚填土地基处理中的应用[J ].上海地质,20042 22225. PEI Jie , SHUI Wei2hou. The Application of High Energy Level Dynamic Compaction in High2Capacity Oil Tank Foundation [J ]. Shanghai Geology , 20042 22225. [4] 邓维刚,谢华裕.抛石填海夹杂淤泥质土地基高能级强夯处理[J ].四川建筑科学研究,2000 , 262 39241. DENG Wei2gang , XIE Hua2yu. Processing Ground ed in the Way of Filling Stones with Mud into the Sea by High Energy Force Ramming[J ].Building Science Research of Sichuan ,2000 ,262 39241. [5] 水伟厚.冲击应力与10000kNm高能级强夯系列试验研究[D].上海同济大学,2004. SHUI Wei2hou. Impact Stress and 10000kNm Series of Experimental Investigations of High Energy Level Dynamic Compaction[D]. Shanghai Tongji University ,2004. 13