地基处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种松散场地土或大面积回填场地土的地基处理方法，主要解决现有强夯技术施工中存在的塌孔、丢锤和吸锤的问题。本发明通过采用强夯半置换方法，对回填土松散场地进行地基处理，采用强夯施工工艺，采用细颗粒填土进行填充和挤入，形成柔性置换夯墩，与原有松散土体在墩体的径向和竖向形成致密的均匀挤压置换体；同时，柔性夯墩直接依靠连续的点夯加固墩下的土体，形成坚硬的墩底着底层的技术方案较好地解决了该问题，可用于处理地基的施工生产中。
【专利说明】地基处理方法【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种地基处理方法。
【背景技术】
[0002]大面积回填土场地目前普遍常用的地基处理方法为强夯。文献CN101205714A公开了一种大块石填筑地基强夯处理方法。强夯法是一种传统而较为成熟的地基处理方法，一般按不同土性特点，又分为强夯和强夯置换两种方法。强夯方法主要适用于处理碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理，其作用机理主要是通过强大的振动所产生的瞬时冲击波在土体中的传播，达到振动密实土体的效果。强夯置换法主要适用于处理高饱和度的粉土与软塑状的淤泥、淤泥质土、粘性土等地基，用于对变形控制要求不严的工程中，其作用机理主要是将块石等粗骨料的置换材料夯入土体中，形成夯墩，并使墩体着落在下卧较硬土层上，起到对土体的置换作用，同时振动所产生的瞬时冲击波对土体也起到密实的作用效果，墩体与墩间土形成复合地基。
[0003]从这两种强夯方法的机理不难看出，强夯法主要靠振动密实加固土体，因此对于饱和的细颗粒土，特别是粘性土或粘土颗粒比例较大的、松散的砂土、粉土，几乎很难起到加固作用，或容易形成所谓的“橡皮土”，或根本无法使土体密实。强夯置换法主要靠墩体对部分土体置换后，与墩间土一起形成复合地基，墩体作为承担主要上部荷载的地基的一部分，需要达到一定的承载能力，除了墩间土对墩体产生围压作用使其保持本身强度外，墩底着地是最为关键的，这就如同桩基需要有较好的桩端持力层是一个道理。因此，如果土体松散，强度过低，没有合适的持力层或持力层埋藏过深，而使墩体达不到应有的承载能力，加固土体的效果也变得不理想。另外，墩体材料一般为坚硬的粗骨料，通常为未经风化的、新鲜的岩石材料，如果场地附近 石料来源受制约，这种方法的采用需慎重，开山取石，不仅破坏环境，而且成本很高。而从这两种强夯方法的施工工法来看，都是采用夯锤从高空自由落下，在地面形成夯坑。强夯法处理时，通常因为夯坑不深，只需要将场地土将夯坑推平，并全场地满夯即可，出现塌孔、吸锤、丟锤的现象比较少见；强夯置换法处理时，因为往往土体比较软弱，夯坑较深，尽管间隔几锤，需要向坑内回填填料，塌孔、吸锤、丢锤的现象比较常见，因而往往每次间隔填料的量比较多，影响了夯墩填料向底部深入，夯墩长度往往达不到设计要求。这两种施工方法其实都是在场地地下水水位稳定，或土体饱和度基本不变的条件下进行的，如果地下水位变化的话，这两种方法从施工角度来看，过程质量很难控制，对土体加固的效果也将受影响。
[0004]因此，对粉质粘土或砂性土夹粘性土，特别是带残积粘性土为主进行深厚回填的场地，在土层非常松散~松散~稍密、地下水变化频繁的地质条件下，现有的强夯和强夯置换法均不能达到处理的效果。同时，如果存在场地缺乏必要的粗骨料来源的情况，强夯置换法难以实施。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是现有技术强夯施工中存在的塌孔、丢锤和吸锤的问题，提供一种新的地基处理方法。采用该方法处理后的场地具有均匀性好、密实度高、承载力高、压缩变形小的特点，同时不易出现塌孔、丢锤和吸锤现象。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种地基处理方法，包括:
a)场地土或回填土以粉质粘土、粉土或粘性土夹砂性土为主；或/和地下水水位变化频繁，土层或饱和或非饱和；或/和场地土 (或回填土)为非常松散~松散~稍密的回填土，且回填厚度不大于10米 ；
b)采用强夯工艺，能级>8000KNm，整个夯击由至少一遍点夯和至少一遍满夯组成，夯锤采用平底锤；
c)夯坑内回填料采用场地回填相同材料，或场地回填相同材料和新鲜碎石料拌合的混合物；其中采用混合物时，新鲜碎石料重量百分比小于回填料的30%，粒径< 50mm ；
d)地基处理有效加固深度小于或等于12米。
[0007]上述技术方案中，场地土或回填土优选方案为带残积粘性土为主。强夯工艺能级优选范围为800(Tl0000KNm。整个夯击优选方案为包括点夯至少三遍，更优选方案为三遍；包括满夯一遍。夯坑内回填料优选方案为采用场地回填相同材料和新鲜碎石料的混合物；其中，碎石料重量百分比为回填料的20-29%，粒径为2(T50mm。地基处理有效加固深度优选范围为8~12米，更优选范围为10-12米。
[0008]本发明方法具体实施时，可以按照如下方法:
I)根据处理土体的松散程度、地下水位情况、土性和回填土厚度，根据建构筑物基础沉降、强度和稳定要求，确定加固土体的有效深度。
[0009]2)根据I)的要求，通过试夯试验，确定强夯半置换法施工控制参数:
a、夯击能量W；
b、点夯遍数M；
C、夯点间距D ；
d、最小夯击数N；
e、最后两击平均夯沉量S。
[0010]3)点夯时，第一遍点夯(M=I)的第一或二次落锤后，即形成夯坑，坑深为H;此时向坑内回填填料至地面；如果地下水位较高，采用掺适量比例碎石料的回填料，如果地下水位较低，则不掺碎石料；移至下个夯点，同样夯击并作坑内回填处理；当天局部区域的所有夯点坑内回填完成后，该区域停止作业，第二天移至下片区域，同样处理，直至第一遍点夯全部完成。
[0011]4)按3)的施工方法，进行第二遍点夯(M=2)，直至第二遍点夯全部完成。
[0012]5)第二遍点夯(M=2)全部完成后，开始对已进行夯击过的第一遍点夯(M=I)的每个夯点重新进行夯击，此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即总击数大于等于N和最后两击平均夯沉量小于S)。
[0013]6)步骤5)完成后，按3)的施工方法，进行第三遍点夯(M=3)，直至第三遍点夯全部完成。
[0014]7)第三遍点夯(M=3)全部完成后，开始对已进行夯击过的第二遍点夯(M=2)的每个夯点重新进行夯击，此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即总击数大于等于N和最后两击平均夯沉量小于S)。
[0015]8)依次类推，参照步骤3)~7)，直至达到设定的点夯遍数M。
[0016]9)全场地满夯，夯能不小于2000KNm，夯印(夯锤直径面)相互搭接小于1/3。
[0017]本发明所采用的技术方法，即强夯(半置换)法，是吸收了强夯和强夯置换两者的特点，加以改进所形成的。主要表现在:它是利用了强夯振动密实作用的原理，采用了同类场地填土材料一一般为山皮残积土(非坚硬性粗骨料)进行置换填充和挤入，形成柔性夯墩，更易于与原有松散土体在墩体的径向和竖向形成致密的均匀挤压置换体；同时，柔性夯墩不直接作用在下卧硬层土 (风化岩层)上，而是直接依靠连续的点夯加固墩下的土体，形成类似坚硬的墩底着底层。再有，间隔点夯可以有效减缓土中的超孔隙水压力的瞬时增长。由此形成处理后的场地均匀性好，密实度高，承载力提高显著，压缩变形小。而坑内回填料的选择，则充分解决了地下水位变化造成的施工中塌孔、吸锤、丢锤等问题的困难。这一方法弥补了强夯和强夯置换两种方法对于场地土层极度松散、深厚和地下水变化频繁所不能达到的处理效果。不仅从设计方案解决了类似场地建设大型罐区强度与变形问题，而且尤其解决了长期困扰强夯施工中，类似场地易塌孔、易丢锤和易吸锤的施工技术难题，取得了较好的技术效果。
[0018]我国每年有大量的人工填土工程，填土材料往往以粉质粘土、粉土或砂性土夹粘性土，特别是带残积粘性土为主，且回填深度较大。回填土形成的场地往往前期处理不当，密实度很低，几乎未经充分压实而松散，给工程建设带来了很大的困难。因此，探索一种施工简便、技术经济合理的岩土工程地基处理方法，显得十分迫切和重要。采用本发明方法，可以非常简洁有效地解决类似场地目前常规地基处理技术手段，特别是普遍采用的强夯方法所不能解决的问题，因而具有广阔的应用前景。
[0019]下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
【具体实施方式】
[0020]【实施例1】
I)某海域人工大面积回填成陆，回填土(Q4ml)取自附近山皮土，黄褐色，主要以粘性土和中粗为砂主，标贯4击，动探1-2击，松散~稍密，回填土层厚1.20~9.80m，地下水埋深3.5m，承载力7-9KPa。场地建设大型储罐，基地压力220KPa，需进行地基处理，处理深度12m。
[0021]2)根据上述要求，通过试夯试验，确定强夯半置换法施工控制参数:夯击能量W=1000OKNm ，点夯遍数M=4，夯点间距D= 10m。
[0022]3)点夯时，第一遍点夯(M=l，W= 1000OKNm)的第二次落锤后，即形成夯坑，坑深为H= 5m ;此时向坑内回填填料至地面，夯坑内回填料采用场地回填相同材料。移至下个夯点，同样夯击并回填处理。当天局部区域的夯点完成后，该区域的停止作业，第二天移至下片区域，同样处理，直至第一遍点夯全部完成。
[0023]4)进行第二遍点夯。夯击能量W= 1000OKNm ，点夯遍数M=2。夯点间距D= IOm(第一遍中心内插)。
[0024]5)第二遍点夯(M=2)按步骤3)也全部完成后，开始对已进行夯击过的第一遍点夯(M=I)的每个夯点重新进行夯击，此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 20 ，最后两击平均夯沉量S= 20cm)。
[0025]6)步骤5)完成后，按3)的施工方法，进行第三遍点夯(M=3，夯击能量W=6000KNm)，点夯是在第一、第二遍点夯的中间插值，直至第三遍点夯全部完成。
[0026]7)第三遍点夯(M=3)全部完成后，开始对已进行夯击过的第二遍点夯(M=2)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 20，最后两击平均夯沉量S= 20cm)
8)步骤7)完成后，按3)的施工方法，进行第四遍点夯(M=4，夯击能量W= 3000KNm),点夯是在第一、第二、第三遍点夯的中间插值，直至第四遍点夯全部完成。
[0027]9)第四遍点夯(M=4)全部完成后，开始对已进行夯击过的第三遍点夯(M=3)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 15，最后两击平均夯沉量S= 15cm)
10)步骤9)完成后，开始对已进行夯击过的第四遍点夯(M=4)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 10，最后两击平均夯沉量S= IOcm)
11)全场地满夯一遍，夯能2000KNm，夯印(夯锤直径面)相互搭接小于1/3。
[0028]采用上述方法，地基承载力达到250KPa，压缩模量Eo达到13MPa，瑞丽波速测试场地土平均波速均在220-280m/s，满足了提高承载力、减小地基变形的目的，场地土均匀性较好。同时，施工中未出现塌孔、丢锤和吸锤现象。
[0029]【实施例2】
I)某海域人工大面积回填成陆，回填土(Q4ml)取自附近山皮土，黄褐色，主要以粘性土和中粗为砂主，标贯4击，动探1-2击，松散~稍密，回填土层厚1.20~9.80m，地下水埋深3.5m，承载力7-9KPa。场地建设大型储罐，基地压力220KPa，需进行地基处理，处理深度12m。
[0030]2)根据上述要求，通过试夯试验，确定强夯半置换法施工控制参数:夯击能量W=1000OKNm ，点夯遍数M=4，夯点间距D= 10m。
[0031]3)点夯时，第一遍点夯(M=l，W= 1000OKNm)的第二次落锤后，即形成夯坑，坑深为H= 5m ;此时向坑内回填填料至地面,夯坑内回填料采用场地回填相同材料与新鲜碎石料的混合物，其中碎石料重量百分比为回填料的20%，粒径≤50mm。移至下个夯点，同样夯击并回填处理。当天局部区域的夯点完成后，该区域的停止作业，第二天移至下片区域，同样处理，直至第一遍点夯全部完成。
[0032]4)进行第二遍点夯。夯击能量W= 1000OKNm ，点夯遍数M=2。夯点间距D= IOm(第一遍中心内插)。
[0033]5)第二遍点夯(M=2)按步骤3)也全部完成后，开始对已进行夯击过的第一遍点夯(M=I)的每个夯点重新进行夯击，此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 20 ，最后两击平均夯沉量S= 20cm)。
[0034]6)步骤5)完成后，按3)的施工方法，进行第三遍点夯(M=3，夯击能量W=6000KNm)，点夯 是在第一、第二遍点夯的中间插值，直至第三遍点夯全部完成。 [0035]7)第三遍点夯(M=3)全部完成后，开始对已进行夯击过的第二遍点夯(M=2)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 20，最后两击平均夯沉量S= 20cm)
8)步骤7)完成后，按3)的施工方法，进行第四遍点夯(M=4，夯击能量W= 3000KNm),点夯是在第一、第二、第三遍点夯的中间插值，直至第四遍点夯全部完成。
[0036]9)第四遍点夯(M=4)全部完成后，开始对已进行夯击过的第三遍点夯(M=3)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 15，最后两击平均夯沉量S= 15cm)
10)步骤9)完成后，开始对已进行夯击过的第四遍点夯(M=4)的每个夯点重新进行夯击。此时对每个点的夯击必须满足收锤标准(即最小夯击数N= 10，最后两击平均夯沉量S= IOcm)
11)全场地满夯一遍，夯能2000KNm，夯印(夯锤直径面)相互搭接小于1/3。
[0037]采用上述方法，地基承载力达到250KPa，压缩模量Eo达到13MPa，瑞丽波速测试场地土平均波速均在220-280m/s，满足了提高承载力、减小地基变形的目的，场地土均匀性较好。同时，施工中未出现塌孔、丢锤和吸锤现象。
[0038]【实施例3】
同【实施例2】，只是夯坑内回填料采用场地回填相同材料与新鲜碎石料的混合物，其中碎石料重量百分比为回填料的27%，粒径< 50mm。
[0039]采用上述方法 ，地基承载力达到250KPa，压缩模量Eo达到13MPa，瑞丽波速测试场地土平均波速均在220-280m/s，满足了提高承载力、减小地基变形的目的，场地土均匀性较好。同时，施工中未出现塌孔、丢锤和吸锤现象。
【权利要求】
1.一种地基处理方法，包括: a)场地土或回填土以粉质粘土、粉土或粘性土夹砂性土为主；或/和地下水水位变化频繁，土层或饱和或非饱和；或/和场地土 (或回填土)为非常松散~松散~稍密的回填土，且回填厚度不大于10米； b)采用强夯工艺，能级>8000KNm，整个夯击由至少一遍点夯和至少一遍满夯组成，夯锤采用平底锤； c)夯坑内回填料采用场地回填相同材料，或场地回填相同材料和新鲜碎石料拌合的混合物；其中采用混合物时，新鲜碎石料重量百分比小于回填料的30%，粒径< 50mm ； d)地基处理有效加固深度小于或等于12米。
2.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于场地土或回填土为带残积粘性土为主。
3.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于强夯工艺能级为800(Tl0000KNm。
4.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于整个夯击包括点夯至少三遍。
5.根据权利要求4所述的地基处理方法，其特征在于整个夯击包括点夯三遍。
6.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于整个夯击包括满夯一遍。
7.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于夯坑内回填料采用场地回填相同材料和新鲜碎石料拌合的混合物；其中，新鲜碎石料重量百分比为回填料的20-29%，粒径为 20~50mm。
8.根据权利要求1所述的地基处理方法，其特征在于地基处理有效加固深度为8~12米。
9.根据权利要求8所述的地基处理方法，其特征在于地基处理有效加固深度为10-12米。
【文档编号】E02D3/046GK103711114SQ201210377049
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年10月8日 优先权日:2012年10月8日
【发明者】何国富 申请人:中国石油化工集团公司, 中石化上海工程有限公司