强夯法与振冲法相结合在黄河冲积平原某工程中的应用分析

摘要:文章简要介绍了黄河冲积平原的沉积物特征,以及存在的主要工程地质问题之一――饱和砂土的振动液化,并引例分析了强夯法与振冲法相结合消除饱和砂土振动液化的应用。强夯法增强了地基强度,提高了地基承载力;振冲法增强了砂土的密实度。强夯法与振冲法相结合进行地基处理,消除了饱和砂土的液化沉陷,二者结合作用非常显著。

关键词:强夯法;振冲法;黄河冲积平原;饱和砂土;振动液化;砂土液化

中图分类号:TU472

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0052-02

黄河下游冲积平原是我国第二大平原――华北平原的重要组成部分,面积达25万km2。黄河冲积平原的河南部分属黄河冲积扇中上部。由于黄河善淤、善决、善徙和河水含砂量大(平均33.6kg/m3)的特征,使黄河宽浅散乱、沉积迅速,形成了世界著名的地上悬河,也因此形成了黄河沉积物的特征以砂土为主,间有少量粉土。

由于黄河冲积平原多泥砂强堆积的特点,很多地区作为工程建设场地普遍存在地基土强度差、液化深度大、液化等级重等诸多工程地质问题。以往在该地区由于施工场地的局限及经验缺乏,通常很少采用强夯法进行地基处理,更少有强夯法与振冲法相结合的应用。随着改革开放步伐的加快,一个个工业园等类似开阔场地的出现和成规模的开发,施工环境允许,这就为强夯法与振冲法相结合的施工应用提供了空间。

一、工程概况

某工程场地位于黄河冲积平原的一个工业园区。拟建工程为一个成品库,丙类建筑,高二层,框架结构,柱网间距6.0×6.0m,拟采用独立基础(2.8×2.8m)。根据勘察成果,场地地层以砂土为主,抗震设防烈度为8度,场地类别为Ⅲ类建筑场地,地下水位埋深2.2m,液化深度在2.3～15.0m,场地属于严重液化场地,基础持力层为第二层细砂,地基承载力特征值为110kPa。按国家现行相关规范要求,该场地不能采用天然地基,需进行地基处理。根据设计要求,处理后的地基承载力特征值不小于150kPa,且全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。

二、地基处理方案

1.地基处理采用强夯法加减压井处理场地液化,部分消除场地液化,保证建筑物结构安全。

2.该场地先采用强夯法进行地基处理。设计3000kN・m点夯两遍,1000kN・m满夯一遍,锤印搭接,夯锤直径选择2.0～2.5m。点夯按正三角形布置夯点,每遍夯点间距为6m,处理范围为每边超出基础范围绕6m。根据现场夯击次数和试夯结果,要求3000kN・m点夯次数不少于11击,且最后两面两击的平均夯沉量不大于50mm。

3.强夯施工结束后进行振冲碎石桩施工,振冲碎石桩作为减压井使用,不要求作承载力检测。桩径采用800mm,有效桩长13.6m,振冲器采用55kW。采用矩形布桩,桩间距为4.5×6.6m。

4.根据设计要求,地基处理检测范围为地基处理范围,深度为6m。

三、地基检测与分析

1.强夯处理后地基静载荷试验综合分析成果见表1:

2.通过标准贯入试验对经过强夯法与振冲法相结合处理前后的饱和砂土的液化特性进行对比分析。地基处理前后饱和砂土液化特性对比见表2:

分析上表,可以看出,经过强夯法与振冲法相结合的方式进行地基处理后,砂土的标准贯入实验击数显著得到了提高,尤其是2.5～8m深度范围内提高的幅度更大,作用更显著。从而表明砂土地的密实度提高,地基强度也增大,液化指数明显减小(综合液化指数为0.08～0.64,判别时粘粒含量均按3算),液化等级降低。地基液化处理结果满足设计要求。

强夯处理后原土强度已经得以提高,经过振冲法(作为减压井)处理后地基强度进一步增强,承载力也得以再次提高,满足设计要求。

振冲桩复合地基承载力特征值fspk可以从下式看出这种效果:

fspk=[1+m(n-1)]fsk

式中:n――桩土应力比,可取2～4,原土强度低时取大值,原土强度高时取小值。此工程n可取2,m――桩土面积置换率,本工程可取0.0169,fsk取强夯后振冲法施工前的承载力特征值,即152kPa。

四、结语

采用相同的处理方案,对类似场地的另一工程进地基处理。经检测,处理后地基承载力特征值由处理前的90～110kPa,提高到处理后的153kPa,地基土的液化等级由严重液化降到全部消除液化。

综上所述,在黄河冲积平原类似建筑场地进行地基处理时,如施工环境允许,按设计要求,可考虑采用强夯法与振冲法相结合的方式对丙类建筑场地进行地基处理,以消除饱和砂土的振动液化,增强地基强度,提高承载力。

强夯法夯实了砂土,增强了地基强度,消除砂土的振动液化效果明显,提高了地基承载力;振冲法也挤密了砂土,增强了砂土的密实度,同时振冲法形成的碎石桩又可以作为减压井,作为饱和砂土振动液化时孔隙水压力消散的渠道。强夯法与振冲法相结合进行地基处理,从而消除饱和砂土的液化沉陷,二者结合作用非常显著。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002[S].北京,2002.

[2]中华人民工和国建设部.建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S].北京,2001.

作者简介:王宏珍(1966-),女,河南温县人,河南省水文地质工程地质勘察院工程师,研究方向:水文地质、工程地质。