導(dǎo)語(yǔ)：置換碎石墩在擋墻地基加固處理的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］某加筋擋墻的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土持力層存在地基承載力不足、土體抗剪強(qiáng)度偏低等問(wèn)題，不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此，需進(jìn)行地基處理。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用強(qiáng)夯置換碎石墩的方式對(duì)該擋土墻地基進(jìn)行加固處理。采用單墩靜載試驗(yàn)對(duì)處理后的地基進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明：加固處理后地基承載力得到了明顯提高，能夠滿足設(shè)計(jì)要求；同時(shí)通過(guò)巖土工程軟件計(jì)算得到的安全穩(wěn)定系數(shù)也能滿足設(shè)計(jì)要求。該方法可為類似工程提供有益的借鑒。

［關(guān)鍵詞］強(qiáng)夯置換；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；地基承載力；抗剪強(qiáng)度

強(qiáng)夯置換是在常規(guī)強(qiáng)夯基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種地基處理方法。自從１９６９年法國(guó)首次采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理后，該法也不斷地被優(yōu)化和改良，以更為適應(yīng)專門(mén)的工況。相比于常規(guī)的強(qiáng)夯法“加強(qiáng)”式處理地基，強(qiáng)夯置換法直截了當(dāng)?shù)夭捎谩疤鎿Q”且“加強(qiáng)”的處置思路，能夠更為有的放矢地對(duì)軟弱巖土體進(jìn)行加固處理，通過(guò)在軟弱巖土體中不斷加入碎石等堅(jiān)硬物質(zhì)進(jìn)行夯擊，以更有效和快速地提高地基的承載力，這對(duì)于一些難以處置的軟弱巖土體來(lái)說(shuō)是一種極大的改進(jìn)。趙民等［１］采用強(qiáng)夯置換法對(duì)某軟土地基進(jìn)行了加固處置，研究了成樁情況，并通過(guò)一系列檢測(cè)試驗(yàn)來(lái)核實(shí)加固效果，結(jié)果表明，強(qiáng)夯置換法能夠有效地提高地基承載力，減小地基的變形，從而滿足工程需求。趙永昌等［２］通過(guò)對(duì)某垃圾坑地基采用強(qiáng)夯置換處理，采用平板載荷試驗(yàn)獲取了處理后的地基承載力，結(jié)果表明，地基承載力特征值比較容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求的１３０ｋＰａ。此外，還有眾多學(xué)者都將強(qiáng)夯置換法應(yīng)用在了不同土質(zhì)的地基改良中，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)［３－５］、模型試驗(yàn)［６］或數(shù)值模擬［７］等研究方法，對(duì)加固結(jié)果展開(kāi)了深入分析，都取得了所需的效果。這在一定程度上也驗(yàn)證了強(qiáng)夯置換法對(duì)較多土質(zhì)都具備廣泛適用性和有效性。但是，縱觀現(xiàn)今對(duì)強(qiáng)夯置換的研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)置換效果的研究主要集中于地基處理，獲取強(qiáng)夯置換前后的地基承載力和變形特性等。然而，除了常規(guī)的場(chǎng)地處理外，還有一種較為常見(jiàn)的工況便是所需處理的場(chǎng)坪地基正好位于高陡斜坡下方，這就不但涉及到地基承載力問(wèn)題，還涉及到邊坡及其下方的巖土體穩(wěn)定性問(wèn)題，這就需要對(duì)強(qiáng)夯置換所能夠?qū)崿F(xiàn)的地基承載力和巖土體強(qiáng)度參數(shù)都需要有準(zhǔn)確的把握，才能夠進(jìn)行合理的邊坡計(jì)算和設(shè)計(jì)。本文結(jié)合某加筋擋墻的實(shí)際工程案例，通過(guò)強(qiáng)夯置換對(duì)加筋土持力層的軟弱地基進(jìn)行加固處理，通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算，獲取了處理后的持力層地基承載力以及土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)，從而為加筋土邊坡的合理設(shè)計(jì)提供了較為可靠的參數(shù)依據(jù)。

１工程概況

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，場(chǎng)地巖土層自上而下可分為沖洪積成因（Ｑ４ａｌ＋ｐｌ）的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（見(jiàn)表１）、坡積成因（Ｑｄｌ）形成的坡積含角礫粉質(zhì)黏土，其下則是粉砂巖的各個(gè)風(fēng)化層。該場(chǎng)地主要土層物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表１。一高度近１９ｍ的加筋擋墻坐落在該場(chǎng)地上（見(jiàn)圖１），初步設(shè)計(jì)擬采用頂部一級(jí)坡率為１∶１５、高度為８ｍ的自然放坡，中間一級(jí)坡率為１∶０７５、高度為８ｍ的加筋土，最底部設(shè)置一級(jí)坡率為１∶０５、高度約為３ｍ的加筋土。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土持力層厚度約為８ｍ，對(duì)該加筋擋墻所需的地基承載力和整體穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果顯示，該淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層的地基承載力特征值僅為１００ｋＰａ，而前期計(jì)算結(jié)果表明，該加筋擋墻的持力層地基承載力特征值需要達(dá)到１８０ｋＰａ才能滿足承載力需求；同時(shí)，根據(jù)勘察報(bào)告，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土抗剪強(qiáng)度參數(shù)為黏聚力ｃｓ＝１５ｋＰａ，內(nèi)摩擦角Φｓ＝１７°，這使得通過(guò)理正巖土工程計(jì)算分析軟件求得該加筋擋墻的整體穩(wěn)定性僅為１０８３（見(jiàn)圖２），達(dá)不到設(shè)計(jì)所需的安全系數(shù)為１３５的需求，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，由于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層抗剪強(qiáng)度參數(shù)不足，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面直接從加筋土擋墻底部的軟弱淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層穿過(guò)并剪出，這也意味著該層抗剪強(qiáng)度不足，因此，亟需對(duì)這層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層進(jìn)行有效處理。

２強(qiáng)夯置換法處理

設(shè)計(jì)初期擬采用換填方式，對(duì)這層軟弱的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層進(jìn)行徹底挖除，并換之以強(qiáng)度較高的巖土體。然而，考慮到場(chǎng)地面積較大，軟弱層的挖除需要耗費(fèi)較大的人力、物力同時(shí)，土方外運(yùn)和卸載也是一個(gè)棘手的難題。因此，經(jīng)過(guò)多方探討和文獻(xiàn)查閱，最終決定通過(guò)強(qiáng)夯置換法對(duì)加筋擋墻下方的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土進(jìn)行加固處理。強(qiáng)夯置換的布置形式如圖３所示。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)之前，需要在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層頂部鋪設(shè)碎石墊層，厚度約為５０ｃｍ。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，前兩遍采用直徑１５ｍ、高度２ｍ、重量２６ｔ的柱夯方式，夯能為４０００ｋＮ·ｍ，夯點(diǎn)間距為３ｍ×３ｍ，采用正方形布置，填料采用碎石，粒徑５～１０ｃｍ，碎石墩設(shè)計(jì)直徑１５ｍ，置換處理深度為８ｍ且進(jìn)入含角礫粉質(zhì)粘土層不小于１ｍ，以期能夠?qū)崿F(xiàn)提高地基承載力和巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的雙重目的。第三遍滿夯采用的夯能為１６００ｋＮ·ｍ。經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯置換后，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)形成的碎石墩實(shí)際直徑普遍達(dá)到１８ｍ。

３強(qiáng)夯置換的效果分析

３.１單墩靜載試驗(yàn)結(jié)果

圖５給出了碎石墩的墩體靜載試驗(yàn)結(jié)果，共進(jìn)行了５根碎石墩的試驗(yàn)，試驗(yàn)按照相關(guān)規(guī)范［８，９］進(jìn)行操作。由圖可知：（１）５個(gè)碎石墩的靜載試驗(yàn)都出現(xiàn)了明顯的回彈現(xiàn)象，這說(shuō)明所形成的碎石墩存在一定的彈性。（２）荷載加至２０００ｋＮ，碎石墩也未發(fā)生明顯破壞，而在荷載達(dá)到約４００ｋＮ左右，各個(gè)墩體曲線出現(xiàn)小拐點(diǎn)，曲線斜率出現(xiàn)一定的變緩現(xiàn)象，這可能是由于碎石墩在加載初期逐漸被壓密，從而形成了沉降先快后慢的現(xiàn)象。強(qiáng)夯后碎石墩各試驗(yàn)點(diǎn)靜載荷試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表２。（３）各點(diǎn)試驗(yàn)曲線均為緩變型，沉降小于４０ｍｍ，由規(guī)范可以確定１＃、２＃、３＃、５＃試驗(yàn)點(diǎn)碎石墩承載力極限值均為２０００ｋＮ。４＃試驗(yàn)點(diǎn)極限承載力取位移為４０ｍｍ所對(duì)應(yīng)的荷載，即１８８３ｋＮ。本工程碎石墩試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為５點(diǎn)，承載力特征值的平均值為９８８ｋＮ，極差為５％，滿足規(guī)范要求。

３.２復(fù)合地基承載力計(jì)算

對(duì)于強(qiáng)夯置換碎石樁復(fù)合地基承載力亦可按照下式進(jìn)行計(jì)算：（１）式中：λ—單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值；Ｒａ—單樁豎向承載力特征值，ｋＮ；Ａｐ—樁的截面積，ｍ２；β—樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)。根據(jù)勘察結(jié)果、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及查閱文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)表明，墩體直徑取１８ｍ，置換率ｍ＝０２８３，λ＝１，β＝１，Ｒａ＝９８８ｋＮ，Ａｐ＝２５４ｍ２，ｆｓｋ＝１００ｋＰａ。

３.３加筋擋墻穩(wěn)定性計(jì)算

地基巖土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)擬建加筋擋墻的穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用，然而，對(duì)于這類經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯置換處理后包含碎石墩和墩間土的地基，其綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù)目前尚無(wú)直接的試驗(yàn)方法。（ｋＰａ）。樁身由碎石構(gòu)成，黏聚力ｃｐｋ可以?。?；樁身內(nèi)摩擦角Φｐ通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)堆放的碎石自然休止角以及設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，取Φｐ＝４５°。實(shí)際經(jīng)過(guò)夯實(shí)之后的碎石墩內(nèi)摩擦角還可能進(jìn)一步提升，因而此處取值可能偏保守。代入置換率ｍ＝０２８３，Φｐ＝４５°，ｃｐ＝０，Φｓ＝１７°，ｃｓ＝１５ｋＰａ，計(jì)算求得處理后的綜合黏聚力ｃｓｐ＝１０７６ｋＰａ，內(nèi)摩擦角Φｓｐ＝２６５７°。可以發(fā)現(xiàn)，處理之后的土層內(nèi)摩擦角顯著提高，黏聚力略有下降，這是由于碎石墩的高內(nèi)摩擦角和低黏聚力所決定的。相對(duì)于處理之前的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土內(nèi)摩擦角Φｓ＝１７°，處理之后的綜合內(nèi)摩擦角提高了９５７°，因此，在持力層地基經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯置換之后，加筋擋墻的穩(wěn)定性達(dá)到了１３５３（見(jiàn)圖６），也滿足了設(shè)計(jì)要求；同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，由于強(qiáng)夯置換提高了擋墻下持力層的抗剪強(qiáng)度，因而加固后的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面也未經(jīng)過(guò)該層，而是從加筋土擋墻中剪出。需要說(shuō)明的是，計(jì)算過(guò)程中實(shí)際并未建立碎石墩模型，而是將強(qiáng)夯置換處理后的持力層強(qiáng)度參數(shù)予以提高后帶入計(jì)算。

４結(jié)論

通過(guò)某加筋擋墻淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層持力層地基強(qiáng)夯置換處理，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：（１）強(qiáng)夯置換處理淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層地基，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和設(shè)計(jì)要求選擇合理的夯擊能、夯擊間距和夯擊數(shù)，必要時(shí)進(jìn)行試夯確定強(qiáng)夯參數(shù)。（２）強(qiáng)夯置換法處理地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單墩復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量及檢測(cè)休止時(shí)間應(yīng)滿足規(guī)范要求。（３）擋土墻淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層地基經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯置換處理，地基承載力特征值由加固前的１００ｋＰａ提高至１８２ｋＰａ；土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)也由加固前的“黏聚力ｃｓ＝１５ｋＰａ，內(nèi)摩擦角Φｓ＝１７°”提高至“黏聚力ｃｓｐ＝１０７６ｋＰａ，內(nèi)摩擦角Φｓｐ＝２６５７°”；擋土墻的安全系數(shù)從１０８提高到了１３５，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

作者：程惠陽(yáng) 單位：泉州市建設(shè)工程質(zhì)量安全站