山區(qū)填料不均如局部碎石局部土,填料厚度不一致,分層夯實的相互影響,階梯狀夯實應(yīng)注意的問題以及此類場地強夯后土巖結(jié)合高邊坡的治理方法。

專家意見:
王晨:強夯后會經(jīng)過土層參數(shù)檢驗,以此進行錨桿設(shè)計是一個思路,但是山區(qū)地基采用強夯的貌似不多,可能也是我孤陋寡聞。
威海景英高:原則上,山坡上不易采用強夯。我接觸過在山坡上采用強夯的工程,基本上都出現(xiàn)了問題。
鞏玉志:土層厚度變化大的山坡不建議強夯處理。

山區(qū)地基強夯處理
一、山區(qū)填土地基采用強夯法加固的適用性
對于山區(qū)碎石填土地基,如采用分層碾壓,當填土厚度較大時,分層數(shù)目多,工程較大,如采用樁基工程則由于碎石填土的存在易出現(xiàn)沉樁施工困難只能采用潛孔錘成孔或人工挖孔樁施工,導(dǎo)致工期和造價的提高。強夯法加固因設(shè)備簡便、工藝要求不高、工期短,在此類地基中采用強夯施工是比較經(jīng)濟的一種地基處理方式。
強夯法指的是為提高軟弱地基的承載力,用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。利用起吊設(shè)備,將10~100噸的重錘提升至10~40米高處使其自由下落,依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層。對于地下水位較淺的粘土、粉土地基,強夯的加固機理是動力固結(jié);對于滲透性很強的碎石填土地基,或者地下水位在加固范圍之下的填土地基,強夯的加固機理是動力密實,即通過大能級的擊實能量,強制性地使松散的填土空隙減小,地基密實,強度和壓縮性提高,成為好的持力層。山區(qū)填土地基一般地下水位很低,填土大多為碎石夾土、碎石夾砂,滲透性好,用強夯法加固山區(qū)填土地基是很合適的,但要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和工程使用要求,正確選用強夯參數(shù)。

二、山區(qū)強夯地基處理應(yīng)注意問題
1 強夯前對地面表層的處理
強夯處理前必須對填方區(qū)的自然地表進行必要的處理。首先, 要將地表的植被、耕植土、腐植土和淤泥全部清除; 其次, 由于山區(qū)的自然地貌高差較大, 對于自然坡面坡度較大的區(qū)域, 填土前應(yīng)將斜坡的坡面挖成若干臺階, 避免填土后由于垂直荷載的作用引起填土層和斜坡面的滑移。
2 強夯前對填料的處理
由于是爆破開山回填, 填料以中風(fēng)化一微風(fēng)化巖石碎塊為主,巖質(zhì)的軟硬程度和風(fēng)化程度不同, 爆破后巖石的破碎程度也不同, 部分巖石碎塊的粒徑較大,故強夯前須對填料預(yù)處理,將大塊石分解,控制最大粒徑和不均勻系數(shù),最大粒徑最好在500mm以下。如果沒有條件將大塊石分解,則在填土施工時要注意兩點:①盡量將大塊石填在地基深處。②盡量將大的塊石和砂土一起填筑,形成級配較好地基填料,避免大量塊石堆積造成孔隙很大的填土地基。
3 填土深度不均勻差異沉降控制
山區(qū)坡地地形起伏較大, 基巖坡度大,且埋藏淺, 地基土層沿水平方向變化突然, 這往往給地基基礎(chǔ)的設(shè)計與施工造成了一定的困難。對于一般的填土深度不均勻問題,可以將要處理的地基在平面上根據(jù)深度進行分區(qū),不同的加固深度選擇不同的夯擊能量,控制最后處理好的地基用相近的承載力和壓縮模量。對于同一棟建筑,一部分基礎(chǔ)落在挖方地基上,一部分基礎(chǔ)落在填土地基上的,應(yīng)用強夯法時必須慎重。當采用強夯法處理時,對填土地基應(yīng)該采用大的夯擊能量,使填土地基壓縮性能顯著提高,對挖方地基,應(yīng)該進行超挖,并回填砂石料。這樣處理,力求同一棟建筑下地基的沉降性能趨于均勻。碎石土地基強夯后由于孔壓消散固結(jié)過程較快完成, 其主固結(jié)沉降可以在短時間內(nèi)完成, 而次固結(jié)沉降或稱蠕變變形約為總沉降10 %~20 %左右,由此可以估計建筑物差異沉降是否滿足要求。
4 強夯前的現(xiàn)場試驗
由于強夯作用機理研究并不成熟,在正式強夯前進行試夯尤為必要。強夯施工前,應(yīng)在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū),根據(jù)初步確定的強夯參數(shù),進行試夯或試驗性施工。待試夯結(jié)束后,對試夯場地進行測試,檢驗強夯效果,確定工程采用的各項強夯參數(shù)。
5 強夯施工
嚴格按照設(shè)計要求進行施工,另外, 山區(qū)地形變化復(fù)雜, 每一層強夯區(qū)域的邊界線必須明確, 尤其應(yīng)避免在挖、填交接區(qū)域的漏夯現(xiàn)象, 為以后場地的使用留下隱患。
6 強夯后的檢測
強夯后應(yīng)采取必要措施對強夯效果進行檢驗, 可采用地基土靜載試驗、超重型動力觸探試驗、鉆孔取土進行室內(nèi)土工試驗、現(xiàn)場灌砂、灌水法干密度試驗、地質(zhì)雷達及瑞雷波檢測等手段進行綜合檢測。由于碎石土地基檢測離散型較大,應(yīng)綜合多項檢測結(jié)果得出檢測結(jié)論。
每層回填和強夯之后, 必須經(jīng)檢測確定強夯效果滿足設(shè)計要求之后, 方可進行下一層的回填和強夯, 避免在未得到檢測結(jié)果的情況下倉促回填。對于檢測不合格的區(qū)域應(yīng)進行補救, 直到滿足要求并檢測合格為止, 這一點尤為重要。

三、如何減小山區(qū)填土強夯地基的工后沉降
(1)分層夯填。根據(jù)夯擊能的影響深度,確定每次分層回填厚度,夯一層后再填一層,直到滿足建設(shè)場地需要;同時,夯前應(yīng)首先清除場地內(nèi)的耕植土和軟弱土層,作好排水規(guī)劃和引排措施。一定要保證分層厚度內(nèi)土層得到有效加固,如果原有已填厚度較大,應(yīng)進行挖除一部分后在進行強夯。
(2)增大夯擊能。若填土較深,可采取增大夯擊能,同時加大夯點間距的做法進行強夯。
(3)回填時,應(yīng)控制好填料的級配,尤其是大巖塊的粒徑,最大粒徑不宜超過500 mm。否則宜采取措施進行破碎。級配不良時,密實度無法得到保證,工后沉降不宜控制。
(4)夯后表層松動土可采取二次壓實方法進行處理;也可采取將表層松動土挖除,換填成碎石或卵石墊層以調(diào)節(jié)地基的不均勻沉降,根據(jù)實際情況,亦可采取在墊層內(nèi)鋪設(shè)土工格柵來調(diào)節(jié)變形。
(5)回填填料,應(yīng)選取硬質(zhì)巖、不宜風(fēng)化巖,少采用軟質(zhì)巖、易風(fēng)化巖。軟質(zhì)巖、易風(fēng)化巖由于架空結(jié)構(gòu)的存在,在地下水的滲透、沖刷下,巖塊會風(fēng)華崩解,可能會造成地基產(chǎn)生大的變形和塌陷,從而造成地基失效。

四、山區(qū)填土強夯地基事故分析
針對強夯在山區(qū)地基應(yīng)用中的相關(guān)問題,在地基基礎(chǔ)設(shè)計群征詢了專家的意見,專家們紛紛表達了對山區(qū)地基采用強夯法處理的擔(dān)憂,為此,筆者對山區(qū)地基采用強夯法處理進行了調(diào)研。
經(jīng)筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn),確實存在大量山區(qū)地基采用強夯處理后,最后出事故的情況,但筆者同樣發(fā)現(xiàn)這些工程之所以出問題絕大多數(shù)原因是沒有做好高填土區(qū)分層強夯及強夯后檢測方法不當導(dǎo)致的。
當山區(qū)地基填土的下部尚有很厚的松散土層,大雨后隨著雨水下滲并流出,土顆粒也大量流失,使地基土形成空隙并下陷,導(dǎo)致地基土整體下沉與局部不均勻下沉。所以山區(qū)填土區(qū)采用強夯法加固地基時,必須注意強夯的影響深度,山區(qū)地基填土厚度較大時應(yīng)采用分層強夯的方法,并注重檢測方法,保證加固深度范圍內(nèi)土層得到有效加固。
在檢測方法的選擇上,小型荷載板試驗只反應(yīng)表層土情況,根據(jù)處理深度可選用大尺寸的載荷板進行試驗,并可以通過挖試坑的方式獲得處理深度范圍內(nèi)上下表面一定厚度加固土的干密度檢測判斷強夯加固的均勻性;動力觸探結(jié)果表明所有強夯過的測點土層與未強夯過的測點土層比較,在一定土層深度范圍內(nèi)有差別,而以下部分沒有差別,是檢測強夯的有效加固深度行之有效的方法,當遇到大塊石動力觸探鉆進困難時可借助潛孔錘進行引孔鉆進;瑞利波速檢測深層地基基土特性變化的結(jié)果尚欠精確,但可以定性的判斷地基土層的加固效果。由于碎石土地基檢測離散型較大,應(yīng)綜合多項檢測結(jié)果得出檢測結(jié)論。
筆者通過調(diào)研也發(fā)現(xiàn),通過合理的設(shè)計、施工,強夯地基工后沉降可以控制在合理范圍之內(nèi),暴雨、自然災(zāi)害等其它原因引起的個別工程項目出現(xiàn)不均勻沉降,根本問題還是在于施工措施不到位。強夯仍是處理高填方塊石地基較為可靠、經(jīng)濟的一種方法。

五、本期其他問題的討論
1 山區(qū)填料不均如局部碎石局部土,填料厚度不一致,分層夯實的相互影響
山區(qū)地基強夯施工前應(yīng)按本文第二部分提到的內(nèi)容做好地面表層處理和填料篩選,根據(jù)填土厚度做好分層強夯。筆者認為上層強夯將對下層已強夯地基產(chǎn)生補強密實效果。
2階梯狀夯實應(yīng)注意的問題
對于自然坡面坡度較大的區(qū)域, 填土前應(yīng)將斜坡的坡面挖成若干臺階, 避免填土后由于垂直荷載的作用引起填土層和斜坡面的滑移。對于依山而建形成多個臺階建筑群的場地進行強夯施工時,應(yīng)注意精細施工,用定位樁控制各級分層強夯的作業(yè)面。分層強夯各層平臺及坡度的設(shè)置應(yīng)滿足邊坡穩(wěn)定和相關(guān)規(guī)范的要求。
3 山區(qū)地基強夯后土巖結(jié)合高邊坡的治理方法
強夯后土巖結(jié)合高邊坡在采用擋土墻和懸臂抗滑樁等不能滿足要求時,可以借助錨桿或錨索等構(gòu)件。作為永久邊坡支護時,土體沉降會否引起錨桿(索)預(yù)應(yīng)力損失從而應(yīng)發(fā)錨桿(索)失效危及邊坡安全。
對于該問題,筆者將繼續(xù)思考并結(jié)合項目希望在以后能給出一個較好的建議,也歡迎其他專家提供意見。