建材发展导向２０１１年０１月 施工技术 孔隙水压力量测试验在强夯法地基 处理施工中的应用研究 刘隆兴 摘要：本文介绍了在强夯法地基处理施工中孔隙水压力计的安设方法和测量目的，实测了在不同的夯击点处孔隙水压力的变化趋 势，阐述了超孔隙水压力量测在强夯法地基处理施工中的有效性和可操作性，提出此法值得在施工中应用以及进一步的论证。 关键词：孔隙水压力；量测；强夯法；地基处理：变化趋势 １孔隙水压力产生的机理 孔隙水压力按其产生的机理可分为静孔隙水压力和超静水 孑Ｌ隙压力。静孔隙水压力是由土层中地下水的静水位引起的，即 静止水位以下单位面积上水体重量所产生的压力；超静水孔隙 压力是由外加荷载或水位变化所引起的孑Ｌ隙水压力，随着时间 的增长而逐渐消散ｆ即固结过程１，最后转化为有效应力。 孔隙水压力的量测对强夯法处理的地基工程而言意义十分 重要，主要表现在以下两方面：研究强夯的影响深度和夯击影响 的平面有效范围；确定最佳夯击次数以及两遍夯击之间的间歇 时间。 ２工程背景和工程地质条件 某市吹填造地工程场地土层情况自上而下为： 素填土：灰褐、灰黄、灰色，稍湿～湿，土质不均，稍密为主，主 要成份以可塑粘性土为主。层厚０．２０～２．００ｍ。 淤泥：黑灰、灰色，流塑为主，饱和，高塑性，干强度高。层厚 １．００—２．００ｍ，最大厚度４．８０ｍ。 中砂混淤泥：灰、灰褐色，松散，饱和，含１０～２５％的淤泥，少 量贝壳碎片。层厚０．５０～１．５０ｍ，最大厚度８．４０ｍ。 粗砂：灰褐、黄灰色，稍密 松散，稍密为主，饱和，含５－１５％ 的粘性土。层厚３．ｏ０～５．００ｍ，最大厚度１０．００ｍ。 粉质粘土：浅灰、灰黄色，可塑～硬塑，可塑为主，干强度中等， 层底混５－１５％的中砂、粗砂。层厚１．００～２．００ｍ，最大厚度５．６０ｍ。 粗砂：灰白、灰黄色，稍密～中密，中密为主，饱和，主要成分为石 英，少量长石砂，粘性土含量少。层厚２．００－－７．００ｍ，最大厚度８．２０ｍ。 砾砂：灰、褐黄色，中密，饱和，成份以石英粗砾砂为主。层厚 １．００～１．５０ｍ，最大厚度７．１０ｍ。 粘土：灰白、灰黄、褐黄色，硬塑，干强度高，成份以蒙脱石、 高岭土等粘土矿物为主。层厚１．００～２．５０ｍ，最大厚度８．９０ｍ。 粗砂混粘性土：灰白、灰黄色，中密，很湿～饱和，成份以次棱 角状石英质粗砂及中砂粒为主。层厚３．００～６．００ｍ，最大厚度 １４．４０ｍ。 残积砂质粘性土：浅灰黄、灰白，可塑 硬塑，略具残余结构 强度，含少量的石英细砂，长石已基本风化为次生粘土矿物。层 厚６．００～９．００ｍ，最大厚度１ １．７０ｍ。 本标段共设三个试夯区，分别称作称作Ａ、Ｂ、Ｃ区。 Ａ试夯区位于Ｃ２—１５，作为填土试验区，面积为４２ｍ￣４２ｍ， 原淤泥层厚度平均为０．５ｍ，原淤泥面标高＋０．７４ｍ，设计交地标 高＋５１０ｍ，回填砂土厚度为４．２６ｍ；Ａ区单击夯能为１２００ｋＮ・ｍ， 采用一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为７ｍ￣７ｍ中间 加插梅花点。每点夯击击数不小于７击，停夯标准为最后两击的 平均夯沉量不大于１５ｃｍ，同时连续二击的孔隙水压力增加量小 于ｌｋＰａ。满夯能量为１０００ｋＮ・ｍ，每点两击，要求锤印彼此搭接， 且搭接部分应不小于锤底面积的１／４。 Ｂ试夯区位于Ｃ２—２，作为填砂试验区，面积为４２ｍ￣４２ｍ，原 淤泥层厚度平均约为０．５ｍ，原淤泥面标高一０．６４２ｍ，设计交地标 高＋５．０ｍ，回填砂厚度为５．６４ｍ。Ｂ区单击夯能为２０００ｋＮ・ｍ采用 一遍点夯、一遍满夯的施工工艺，夯点布置为７ｍｘ７ｍ中间加插 梅花点。每点夯击击数不小于７击，停夯标准为最后两击的平均 夯沉量不大于１５ｅｍ，同时连续二击的孔隙水压力增加量小于 ｌｋＰａ。满夯能量为１０００ｋＮ・ｍ，每点两击，要求锤印彼此搭接，且 搭接部分应不小于锤底面积的１／４。 Ｃ试夯区位于西柯南路Ｋｌ＋１６０，作为路基试验区，面积为 ４２ｍ￣４２ｍ，原淤泥层厚度大于１．４ｍ，起夯面高程为设计标高＋ ５．５０ｍ。Ｃ区单击夯能为２０００ｋＮ・ｍ，采用二遍点夯、一遍满夯的 施工工艺，第一遍夯点布置为７ｍ￣７ｍ正方形排列，第二遍与第 一遍梅花形排列。每点夯击击数不小于８击，停夯标准为最后两 击的平均夯沉量不大于１５ｃｍ。满夯能量为１０００ｋＮ・ｍ，每点两 击，要求锤印彼此搭接，且搭接部分应不小于锤底面积的１／４。 ３监测内容和测点布设 本次试夯区的现场监测项目：夯坑沉降量、孔隙水压力观 测，没有监测夯坑周围地基变形的原因是本次试夯区主要以填 砂为主，填砂区强夯时的的夯坑周围的隆起变形是很小，可忽 略。每个试夯区的孑Ｌ隙水压力监测数量根据所属区域的面积、按 照检测频度要求而定。强夯施工后通过载荷板试验来验证试夯 区地基承载力。 测点分布：首先确定孔隙水压力测试位置，强夯前，孔隙水压 力计的测试位置，静载试验应直接在孔隙水压力计的位置进行。 本次试夯共设置了３个孔隙水压力测试点、３个静载试验点。 ４监测方法 孔隙水压力采用电测法，孔隙水压力计型号为ＺＸ一５３０Ａ智 能型，量程为０．３ＭＰａ，精度０．００１ＭＰａ，测试仪为ＣＤＧＬ—ＺＨＸ振 ・５７・ 建材发展导向２０１１年０１月 且基本稳定。究其原因，主要是Ｂ区填料全为中粗砂，而Ａ区和Ｃ 区的填料下部为中粗砂，上部２．Ｏｒｅ左右为红粘土。说明强夯加固 处理土体时的孔隙水压力和夯沉量的大小与填料的种类密切密 切相关。综合试夯结果，从孔隙水压力变化规律的角度来看，对于 填料全为中粗砂时，夯击能为２０００ｋＮ・ＩＴＩ情况的夯击次数不应小 于８次。对于道路路基部分，表层填料为红粘土（或花岗岩残积 土），夯击能为２０００ｋＮ・ｍ的情况的夯击次数不应小于１０击。 ６静载试验验证 图４～６和表４－６分别是试夯Ａ、Ｂ和Ｃ区的静载试验结果。 从Ｑ～Ｓ曲线来看，Ｑ～Ｓ曲线基本成直线，总的沉降量３．９－ １３．８ｍｍ，回弹变形点总沉降量的１８．００～３９．８１％。按照规范确定 地基承载力特征值均大于１５０ｋＰａ，达到设计规范要求。 表４ Ａ区静载试验 序号 荷载（历时（ｍｉｎ） 沉降（ｍｍ） ｋＮ） 本级 累计 本级 累计 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０．ｏｏ ０．００ １ ３８ ９１ ９１ １．１２ １ １２ ２ ７５ １２１ ２１２ ０Ｉ２２ １．３４ ３ １１３ ９１ ３０３ Ｏ．２４ １．５８ ４ １５０ ９１ ３９４ Ｏ－２４ １．８２ ５ １８８ ９１ ４８５ Ｏ－２９ ２．１１ ６ ２２５ ９１ ５７６ ０－２２ ２．３３ ７ ２６３ ９１ ６６７ ０．３４ ２．６７ ８ ３００ ９１ ７５８ ０．５２ ３．１９ ９ ２２５ ６１ ８１９ －０．Ｏ８ ３．１ｌ １Ｏ １５０ ６ｌ ８８０ —０．１９ ２．９２ １１ ７５ ６ｌ ９４１ －０．３９ ２．５３ １２ ０ ６ｌ １０３２ －０．６ｌ １．９２ 最大沉降量：３．１９ｍｍ最大回弹量：１．２７ｍｍ回弹率：３９．８１％ （ａ）０～Ｓ曲线图 （ｂ）ｌｏｇｔ Ｓ 图４ Ａ区静载试验结果 表５ Ｂ区静载试验 序号 荷载（ｋ历时（ｍｉｎ） 沉降（ｍｍ） Ｎ） 本级 累计 本级 累计 ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ．Ｏ０ Ｏ．ＯＯ ｌ ３８ ９ｌ ９１ ２．５４ ２．５４ ２ ７５ ９１ １８２ ＯＩ２３ ２．７７ ３ ｌ１３ ９ｌ ２７３ Ｏ．２１ ２．９８ ４ １５Ｏ ９ｌ ３６４ Ｏ．１９ ３．１７ ５ ｌ８８ ９ｌ ４５５ Ｏ．１５ ３．３２ ６ ２２５ ９ｌ ５４６ Ｏ．１６ ３．４８ ７ ２６３ ９１ ６３７ ０．２４ ３．７２ ８ ３ｏ０ ６１ ７２８ ０．２８ ４．ＯＯ ９ ２２５ ６１ ７８９ －０．Ｏ２ ３．９８ １Ｏ １５０ ６ｌ ８５０ －０．Ｏ９ ３．８９ １１ ７５ ９１ ９ｌ１ －０．２１ ３ ６８ ｌ２ ０ ９１ １００２ －０．４０ ３．２８ 最大沉降量：４．ＯＯｍｍ最大回弹量：Ｏ．７２ｒａｍ回弹率：１８．００％ 施工技术 图５ Ｂ区静载试验结果 表６ ｃ区静载试验 序号 荷载（历时（ｍｉｎ） 沉降（ｍｍ） ｋＮ） 本级 累计 本级 累计 Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ．ｏ０ ０．００ １ ３８ ９ｌ ９１ ０．３０ ０＿３Ｏ ２ ７５ ｌ２１ ２ｌ２ ２．４４ ２．７４ ３ １ｌ３ ９ｌ ３０３ ２．１ｌ ４．８５ ４ １５０ ９ｌ ３９４ １．７９ ６．６４ ５ １８８ ９ｌ ４８５ １．５６ ８．２０ ６ ２２５ ９１ ５７６ １．６Ｏ ９．８０ ７ ２６３ ９１ ６６７ １．７９ １１．５９ ８ ３ｏ０ １２１ ７８８ ２．２３ １３．８２ ９ ２２５ ６１ ８４９ －０．２３ ｌ３．５９ １０ ｌ５Ｏ ６１ ９１Ｏ －０＿３８ ｌ３．２１ １ｌ ７５ ６１ ９７１ —１．１６ ｌ２．０５ １２ Ｏ １２１ １０９２ —１．９２ ｌ０．１３ 最大沉降量：１３．８２ｍｍ最大回弹量：３．６９ｍｍ回弹率：２６．７０％ ＼ ＼ ｔ ｓ㈣ （ａ）Ｑ～Ｓ曲线圈 （ｂ）１ｏｇｔ—Ｓ 图６ Ｃ区静载试验结果 参考文献 【１］于小军．浅谈孔隙水压力量测在地基处理重的作用［Ｊ１．盐城工学院学 报，１９９８，１１（４）：１２～１４． ［２］地基处理手册编写委员会．地基处理手册（第二版）［Ｍ］．北京：中国建筑 工业出版社，２００２． ［３］钱家欢，殷宗泽．土工原理与计算（第二版）［Ｍ］．北京：中国水利水电出 版社，１９９６． ［４］万良勇．不同孔隙水压力的动力效应研究［Ｄ】．西南交通大学硕士论文， ２００２ （作者单位：厦门市宏业工程建设技术有限公司） ・５９・