摘要: 强夯法是一种常规地基处理方法，但强夯处理的效果的检测通常较为困难。本文通过工程实例研究，在川西地区对红层泥岩填料强夯地基进行了密度试验、颗分试验、夯沉量观测、动力触探、载荷试验等多种手段的地基检，评价了强夯地基的效果。结果表明动力触探数据检能够较为快速测出强夯作用影响的深度和范围，评价场地地基的加固效果，可作为强夯试验的检测主要手段之一。
Abstract:
The dynamic compaction method is a conventional foundation treatment method, but the effect of the dynamic compaction treatment is usually more difficult. In this paper, through engineering case studies, the foundation detection of the dynamic compaction foundation of red-bed mudstone filler was carried out in the western Sichuan area, such as density test, particle fraction test, ramming and sediment observation, dynamic penetration, load test, etc., and the effect of the dynamic compaction foundation was evaluated. The results show that the dynamic penetration data can quickly measure the depth and scope of the influence of dynamic compaction and evaluate the reinforcement effect of the site foundation, which can be used as one of the main means for detecting the dynamic compaction test.
1. 引言
我国西南地区的工程建设多通过削山填谷来整平场地，常形成高填方的碎石土地基 [1] 。
对于深厚碎石土地基，强夯法是最为经济实用的地基处理方法，强夯法地基处理具有适用范围广泛、加固效果显著、有效加固深度深、施工机具简单等特点 [2] [3] 。目前，强夯以最后两击夯沉量结果确定停夯标准，参照夯击能级经验公式推定地基加固深度，工程实践中多以夯击前后现场检测作为地基加固效果评价方式，检测工作是贯穿于地基处理的一项重要工作 [4] [5] 。此外，工程区附近区域利用强夯法地基处理工程经验较少，且回填材料为西南地区的泥岩碎块石，具有明显的地域特性，对强夯后的人工地基进行检测显得尤为重要。
本文对试夯区的填料、夯前密实度及夯后密实度、承载力等进行检测，分析研究泥岩填料强夯地基的效果，并对检测手段进行分析评价。
2. 研究区工程地质条件
某研发基地位于川西浅丘地区，场地整体北高南低，中部分布有低洼地段。场地由于侵蚀作用及人类耕种活动，局部地形起伏较大，多呈多级台地状，台地之间分布有陡坎，陡坎由于地形走势高度0.5~3.5 m不等，坡度40˚~60˚。试夯区位于场地南侧拟，整个场地较低处，地貌成阶梯桩，海拔497~499 m。清底后，地貌成阶梯状，海拔496~498 m。回填厚度6~8 m，回填后试夯区整体高程约504 m。
根据勘察资料及现场开挖情况，试夯区原地层从上至下依次为：① 耕土：灰褐色，可塑，主要以粉质粘土为主，顶部含大量植物根系，厚度约0.5~1.1 m，广泛分布于场区地表范围。② 粘土：褐黄色、灰白色，可塑，局部硬塑，主要由粘粒组成，含灰白色粘土团块，局部裂隙较为发育，呈不规则网纹状，裂隙的走向是随机的，长度一般0.1~0.5 m。充填铁锰质物，切面光滑，干强度高，韧性高。层厚0.5~2.0 m。③ 粘土夹卵石：青灰色~褐黄色，稍湿~湿，整体呈稍密状态，局部松散，粒径一般2~10 cm，成分以火成岩为主，呈次圆状，局部扁平状，分选性较差，卵石含量约为20%~45%，充填物为粘土和少量圆砾，卵石最大粒径大于15 cm。该层在场区内呈层状及透镜体状分布。④ 覆盖层下基岩由白垩系上统灌口组(K2g)组成，岩性以中薄层状泥岩和细砂岩为主，中等风化，泥岩、细砂岩以不等厚互层状产出。
试夯区地下水类型主要为埋藏于耕土层及粉质粘土层中的上层滞水、少量粘土中的裂隙水、粘土夹卵石层中孔隙潜水及基岩中的基岩裂隙水，拟建场地地下水富水量少，但分布较复杂，埋深不统一(水位高程为490.94~493.25 m)，主要补给来源为大气降雨。川西地区丰水期为7、8、9月份，地下水位埋藏相对较浅。枯水期为12、1、2月份，地下水位埋藏相对较深。其余月份为平水期。场地内粘土夹卵石层为主要含水层，渗透性一般，粘土夹卵石层的渗透系数取0.50~2 m/d。
3. 试夯区强夯方案及施工
试夯区位于工程场地西南角，面积约705 m2 (26.05 m × 27.10 m)。回填料为主要为泥岩填料，粒径不大于30 cm。试夯范围天然地面标高约497.00 m，清理表土深度约1.00 m，回填及场地平整至标高约504.00 m，点夯单击夯击能采用6000 kN·m，满夯单击夯击能采用2000 kN·m；强夯后场地标高约503.00 m。夯击次数二遍点夯，二遍满夯；夯点间距第一遍5.5 × 5.5 m正方形布置，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间按5.5 × 5.5 m正方形布置(按正式施工间距)，满夯按1/3锤印搭接，不得留有空印；夯击数第一、二遍点夯预计12~15击控制，第三、四遍满夯预计4~6击控制。收锤标准：① 最后两击的平均夯沉量不大100 mm；② 达到了经现场试验或强夯确定的夯击击数。收锤标准以夯沉量为主，夯击击数为辅。
4. 试夯区填筑体工程地质特征
4.1. 填筑体特征
回填料主要为砖红色碎块石为主，母岩主要以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，局部为细砂岩，松散状，局部稍密，粒径一般2~40 cm，局部最大粒径达1.0 m，透水性强，填筑方式主要多为分层填筑及抛填(见图1，图2)。
Figure 1. Photos of backfill construction in the test compaction area
图1. 试夯区回填施工照片
Figure 2. Backfill particle size measurement
图2. 回填料粒径测量
4.2. 填筑体密度试验
通过灌水法、室内含水率试验，检测得到人工填土平均密度1.94 g/cm3，含水率平均值13.6%，计算得到人工填土干密度取1.74 g/cm3，试验结果见表1。
Table 1. Filling body density test statistics table
表1. 填筑体密度试验统计表
4.3. 填筑体颗分试验
通过7组颗分试验试验，5组为级配良好碎石，1组为级配不良角砾，1组为级配不良碎石，试验结果见表2。不良级配处主要回填土母岩为细砂岩，其强度低，极易破碎。
Table 2. Particle analysis test results of artificial fill soil in the test ramming area
表2. 试夯区人工填土颗粒分析试验结果
4.4. 填筑体超重型动力触探试验
试夯前在试夯区进行了10组超重型触探法(N120)，填筑体动探击数为2.7击/10 cm，总体处于松散状态。其下的粘土夹卵石层动探击数为3.9击/10 cm，试验结果见表3。
Table 3. Statistical table of extra-heavy dynamic penetration testing
表3. 超重型动力触探试验统计表
5. 强夯地基测试成果
5.1. 单点夯沉量监测
采用水准仪按所有夯点每夯一次沉降量进行测量，成果见图3。其中第一遍点夯为25个夯点，第二遍点夯为14个夯点。数据显示第一遍点夯每个夯点一般在8击左右可满足停夯标准(最后两击平均值小于100 mm)，第二遍点夯每个夯点一般在6~7击左右可满足停夯标准。
Figure 3. Single-point average tamping weight statistics and hammering number curve
图3. 单点平均夯沉量统计与锤击数曲线图
5.2. 动力触探试验
通过强夯前后10个点的超重型(N120)动力触探对比分析：0~0.50 m回填层由于扰动较严重，动探击数提高不大，处理前为1.1击/10 cm，处理后为1.2~1.4击/10 cm；0.50~1.0 m回填层处理前2.1击/10 cm，处理后4.2~5.4击/10 cm；1.0~4.0 m回填层处理前2.9击/10 cm，处理后9.1~10.6击/10 cm；4.0 m~回填层底部处理前3.1击/10 cm，处理后7.4~7.9击/10 cm；粘土夹卵石层(原老土层)处理前3.9击/10 cm，处理后5.4~5.6击/10 cm。说明试夯区0.5 m~粘土夹卵石层强夯均具有加固效果，其中1.0~4.0 m深度处加固效果最好。试验结果见表4。
Table 4. Dynamic penetration test results before and after ramming in the test ramming area
表4. 试夯区夯前夯后动探试验结果
5.3. 平板载荷试验
通过3组平板载荷试验，强夯后地基承载力大于151~191 kPa，变形模量为8.97~13.95 Mpa，压缩模量为11.21~17.44 Mpa，试验结果见表5。
Table 5. Plate load test results in the test ramming area
表5. 试夯区载荷试验
6. 结论
综上分析，在川西地区红层填料强夯填土场地采用多种检测方法，强夯后地基承载力为151~191 kPa，变形模量为8.97~13.95 Mpa。将超重型动力触探夯前夯后数据进行对比，强夯对0~0.50 m回填层由于扰动较严重，加固效果较差；0.5 m~粘土夹卵石层(6~8 m)强夯均具有加固效果，其中1.0~4.0 m深度处加固效果最好。通过超重型动力触探与载荷试验、夯沉量观测、密度试验等数据进行对比，结果表明动力触探可以检测出强夯作用影响的深度和范围，能够较为快速、经济地评价场地地基的加固效果，但应结合平板载荷试验等多种检测方法共同使用。