XX工程强夯法地基处理方案1.1 工程概况xx国际城A组团位于xx市xx工业区，用地面积61874m2，总建筑面积88387 m2，其中住宅84770.5 m2，商业3617 m2。

xx国际城A组团，共22幢多层建筑与1F商业用房及场地平地区或景观地带。

A组团22幢建筑物中，第A-01~A-04幢为11F的小高层，上部为异型柱框架结构，基础采用桩基础；其余为5+1F的多层与1F商业用房，上部结构采用砖混结构。

地基经强夯处理后，基础采用钢筋混凝土条形基础。

工程所在场地大部分区域经人工填筑，填土为厚度0.10（ZX117附近）~15.69（ZX150附近），分布于整个场地，为新近随机抛填，抛填时间1~2年左右。

该部分填土地基为欠固结状态，应该进行处理。

同时，A组团原地基经过处理后，按照室外设计标高要求，大部分场地还需要填土，填土厚度不等，大部分填土层厚度为5m左右，在西边靠近公路侧最大填土厚度约为10m。

为了区分，我们把现在已经形成的地基称为原地基，原地基必须经过处理才能填土。

把现有地基经过处理后再要填筑的地基称为填筑体地基。

填筑体地基同样是需要处理的。

所以A组团地基处理分二阶段进行：即原地基处理与填筑体地基处理。

现分别对原地基处理和填筑体地基处理进行分析：1.2 原地基处理：1.2.1 原地基工程地质条件：拟建场地地貌单元属构造剥蚀丘陵山坡地貌，根据现场钻探揭露，原地大致西北高东南低，现场地已经人工随机堆填，地面标高最低249.92m，最高263.80m，高差约14.0m，大致可以分为两个平台。

东北侧平台地面标高在260~263m之间，西南侧平台地面标高在250~253m之间，地势平坦。

场地地层结构为：上覆第四纪全新统人工填土层、坡残积粉质粘土层，下伏侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩、砂岩互层，由新到老分述如下：1、素填土（Q4ml）：）：杂色，成分由强风化～中等风化砂质泥岩、碎岩碎块石及可塑状粘性土等组成，粒径绝大部分在5~350mm之间，最大超过500mm，，硬质含量大部分超过50%，，其中碎块石含量接近，稍湿，松散～稍密。

厚度0.10（ZX117附近）~15.69m（ZX150附近），分布于整个场地，为新近随机抛填，堆填时间1~2年左右。

经勘察单位分析，人工填土上部松散、下部稍密，天然重度γ可取18k N∕m3,综合内摩擦角Φ可取22~26，承载力特征值可取70~100kPa。

2、粉质粘土（Q4dl+el）:灰褐色，质较纯，可塑状，表层为耕土，摇震反映中等，无光泽，干强度中等，韧性中等。

分布于场地大部分地带，一般厚度0.00~6.40m(ZX101附近)，一般厚度1.0~3.0m。

3、砂质泥岩（J2S）：紫褐色，由粘土矿物组成，粉砂泥质结构，局部含灰绿色砂质团斑，局部相变为粉砂岩，薄层～中厚层状构造。

4、砂岩（J2S）灰褐色，成分主要为石英、长石，次为岩屑，见少量白云母，粗粒结构，钙质胶结，中厚层～厚层状。

结合A组团详勘报告，可总结物理力学指标如表1.1所示：按《建筑地基基础设计规范》公式对原地面土基进行了地基最终沉降量计算; 按《岩土工程勘察规范》公式对地基不同时间的固结沉降量也进行了计算。

其计算结果表明,A组团原地面土基最终沉降量不能满足地基设计要求, 因此,应对原地面土基进行处理, 以满足设计要求的地基变形值, 并达到控制整体(原地面土基沉降量加填筑体自身变形量) 建筑地基沉降量和差异沉降量的要求。

针对原地基的工程地质条件，设计方采用下述方法对原地基进行加固：①换填强夯对场内的软土、淤泥、土洞、溶洞、溶沟、溶槽(宽度大于夯锤直径的)，采用挖除清底、换填块碎石料进行强夯处理。

强夯参数根据换填层的厚度和填料的粒径来确定。

②直接强夯对于场地的其他部分，采用直接强夯法处理。

1.2.2 强夯下地基沉降量的控制机理土体在外力作用下的变形主要来自于四个方面，第一是在接触面压应力的作用下，土颗粒点发生弹性和塑性变形。

，从而使土颗粒靠得更近。

如果接触应力很大，超过土颗粒的极限强度，也有可能局部压碎;第二是如果有片状颗粒，片状矿物颗粒可能受弯而挠曲，使相邻土颗粒发生相对位移;第三是作用于土颗粒接触位置的剪应力如果超过接触面上的抗剪强度，颗粒之间将发生滑动。

此外，除剪切变形外，还有可能体积缩小;第四是结合水膜在接触应力下发生变形，使土颗粒之间的距离发生变化;最后是由于粘土矿物的不稳定结构受剪切后发生改变，使土的孔隙减少。

对于粘性土地基，在外荷载作用下，总沉降量可以认为是由三个分量组成的[18]。

即：c sd s s s s =++ （5.1） 式中：d s —瞬时沉降(畸变沉降)；c s —固结沉降（主固结沉降）；s s 一次压缩沉降(次固结沉降)。

瞬时沉降是指加载后地基瞬时发生的沉降。

由于基础加载面积为有限尺寸，加载后地基中会有剪应变产生，特别是在靠近基础边缘应力集中部位。

对于饱和或接近饱和的粘性土，加载瞬间土中水来不及排除，在不排水和恒体积情况下，剪应变引起侧向变形而造成瞬时沉降。

固结沉降是由于在荷载作用下随着土中孔隙水压力的消散，有效应力的增长而完成的。

固结沉降的速率取决于孔隙水的排出速率。

次固结沉是指在主固结过程结束后，在有效应力不变的情况下，上体骨架仍随时间继续发生变形。

这种变形的速率己经与孔隙水排出的速率无关，而是取决于上体骨架本身的蠕变性质。

次固结沉降既包括剪应变，也包括体积变化。

强夯处理原地基的过程是把欠固结土处理成超固结土的过程。

经过冲击荷载的作用，强夯施工完成后，土体达到超固结状态，其固结沉降己完成。

可以认为，通过冲击荷载的作用，瞬时沉降在总沉降量中占了很大的比例。

待强夯施工完成后，土体不但完成了固结沉降，而且次固结沉降也己基本完成，固结沉降和次固结沉降量都为零。

1.2.3 瞬时沉降对沉降量的控制瞬时沉降是紧随加压之后地基即时发生的沉降，地基土在外荷载作用下体积还来不及发生变化，主要是地基土的畸曲变形。

斯肯普顿提出粘性土地基沉降可采用如下弹性力学公式计算：()()201,,0P x y E rs μπω-== （5.2）式中s ——竖向集中力P 作用下地基表面任意点的沉降；r——地基表面任意点到竖向集中力作用点的距离，r = 0E ——地基土的变形模量；——地基土的泊松比。

可以参考表12选取。

现场夯击的数据是采用20t 锤，落距为15m ，夯击能为3000kN m 。

在此，对计算过程采用如下规定：1 从实际出发，将夯锤下压力简化为均匀分布。

根据表3.2所示，可以取锤底最大动应力为2850kPa ；2 查上表，可以近似取原地基填土泊松比为0.30；3 变形模量0E 和压缩模量E 之间存在理论关系如下[18]0E E β= （4.3） 式中：()()()1121βμμμ=+--查表1.1，取5E MPa =。

计算得：05E MPa =将以上数据代入式中，计算得单点首次夯击沉降量为0.23。

现场实测的单点夯首击沉降量s 一般在0.3—0.4m 之间。

计算结果偏小。

除了岩土力学参数在精确取值上的困难之外，以下几个因素的影响也是值得考虑的：1 由于强夯作用瞬时的冲击荷载可以达到10000kN 以上，土中产生的塑性区会很大，瞬时沉降就会很大，而上述瞬时沉降公式中地基均作为弹性体考虑，这样就会给计算带来较大误差，必须进行较大的修正才能符合实际情况；2 经过现场测试，强夯冲击作用下夯锤下动应力为三角形脉冲，本计算例中简化为均匀荷载造成结果偏小；3 采用0E E β=计算原地基变形模量。

实际上，该式只不过是0E 与E 之间的理论关系式。

常受到一些外部因素的影响，使得上式不能准确的反映0E 与E 的实际关系。

如压缩试验的土样容易受到搅动；载荷试验与压缩试验的加荷速率、压缩稳定的标准都不一样；μ不容易精确确定等。

1.2.4 原地基处理结果比较原地基经处理后，除去基岩出露和局部有暗沟的特殊情况。

收锤时原地基的最大沉降量为1.98m ，最小沉降量为0.77m 。

平均沉降量在1.3m~1.6m 之间。

对原地基进行了重型动力触探试验、静载荷试验和土体物理力学指标检测，所得结果如下所示。

① 原地基物理力学指标对比，如表1.3所示。

将地基土的夯前、夯后物理力学指标汇总于表1.3。

由表1.3可知: 夯后土的大部分指标比夯前土都有所改善,。

说明强夯法处理地基的效果明显。

夯前、夯后分别进行了重型动力触探试验, 根据打入的难易程度来判断土基在夯前和夯后的工程性质变化情况。

将夯前和夯后动力触探孔在同一位置的数据绘制成曲线对比图, 如图1.1所示。

从动力触探结果知道, 夯后动力触探锤击数都有不同程度的提高③施工参数及静载荷结果比较，如表1.4所示为下一步块石回填强夯加固打下了坚实的基础。

1.3 填筑体地基处理1.3.1 地基处理方案的比选A组团原地基经过处理后，整个场地平均沉降达1.4m。

按照室外设计标高要求，大部分场地还需要填土，填土厚度不等，大部分填土层厚度为5m左右，在西边靠近公路侧最大填土厚度约为10m。

对于这部分平均厚度为6~7m的人工填土，采取哪种地基处理方式处理，设计方对此进行了周密的论证。

xx地区处理山区回填土有这几种方法[19]：①碾压加固②沉管灌注桩；③挖孔桩；④强夯法加固。

现结合本工程的特点，对地基处理方案做一个简单比较，以期选择最佳的地基处理方案。

①施工工艺比选1）桩基础。

桩基础是xx地区常见的基础模式，在xx这样一个地质灾害频发的山地城市，桩基础凭借其承载力高，沉降量小，可靠性好的优点，在高层建筑中得到了广泛的运用。

其缺点是：施工困难，工程造价高。

施工困难来自于人工挖孔的效率低下。

结合本工程而言，填筑体地基的回填石料来自于山后的采石场，粒径大小不均。

最大的有2.0m以上，如果采用人工挖掘，势必费时费力。

而且填筑体5m以上的深度，挖的孔越深施工难度也越大。

若采用钻孔，此类地基的孔隙比大，由于块石的架空作用，大的贯通性的孔隙较多，用泥浆护壁流失太大，施工不易。

采用沉管灌注桩同样面临这个问题。

工程造价高主要是由于：填筑体地基是新近填土，固结尚未完成，在桩身上会有很大的负磨阻力，因此只能设计成端承桩，将其嵌入下部基岩。

从前述地质条件报告可以看出，填筑体连同原地基的填土，在某些场地深度可达到20m以上，而建筑物本身产生的荷载并不大，如本次工程上部结构就仅仅为6层高的砖混住宅结构。

设计成桩基的话势必造成很大的浪费。

从机理上分析，该法是通过桩基将上部荷载传递给下伏基岩，以达到设计承载力要求和变形控制要求。

没有利用现有地基土性能，故其造价高。

2）碾压法当对填方土层进行碾压时，产生的物理现象如下[20]：a. 使大小土块重新排列和相互靠近；b. 使单个土颗粒重新排列和相互靠近；c. 使土块内部的土颗粒重新排列和相互靠近；d. 使小颗粒进入大颗粒的孔隙中。