摘要：我国的软弱土层分部相当广泛，作为工程建设项目，在软弱土层上进行工程建设是不可避免的难题。如何在工程施工前期，对软弱土层进行预处理，加固地基，提高工程的技术可靠性、经济可行性，是广大工程建设工作者需要考虑的主要问题。本文以某建设工程前期地基夯实加固处理技术为例，通过夯实设计和沉降的计算，以便预先研判并与工程实施状况进行比对，从而获得可靠的技术经济参考资料。
关键词：夯实设计；沉降技术；夯实加固
引言
在软弱土层上进行地基处理，目前，我国工程建设常用的地基处理方法有如下几种：①置换法（如换土垫层法、EPS轻填法）；②碾压夯实法；③排水固结法（如加载预压法、超载预压法）[1]；④化学固化法（深层搅拌法、灌浆或注浆法、单液硅化法和减液法）[1]；⑤加筋法（如加筋土法、锚固法、竖向加固体复合地基法）[1]。本文以具体工程案例为基础，通过强夯设计计算、沉降计算等预先研究，以便达到软弱土层地基处理预期目的[2]。
1 工程概况
工程位于我国中东部地区，基地原为池塘回填。根据工程前期勘察报告及现场踏勘情况，该工程地质存在如下问题：①场地表层为杂填土：其结构松散，表层夹杂大量植物根系、建筑垃圾及生活垃圾，下部以黏性土为主，场区普遍分布。②前期试验区进行试验过程中，发现场地杂填土结构复杂，断桩、块石不均匀与填土混杂，深度不一；杂填土的密实度不均。③地表以下0.5m左右见地下水，场地地基受周边水系的水位影响，场地地下水位较高。④前期试验区试验过程中，因杂填土土质不均，地下水位下降值产生落差不一，经降水后产生土体含水量不一，无法满足强夯所需的最佳含水量要求。考虑到地坪结构层及其他使用荷载，地基处理后的承载力按大于100kPa考虑。通过强夯对场地进行地基加固处理，增加地基承载力、减少地基的变形沉降[2]。
2 强夯设计计算依据及参考资料
1）锤重和落距
通过要求加固土层深度H（m），按经验公式：
式中K－经验系数，一般取0.4～0.7
假定选取夯锤重10T，h=8m，则根据公式可以计算出落距
2）夯击击数的确定
①最后两击的平均夯沉量≤50㎜，当单击夯击能量较大时≤100㎜[3]。
②夯坑周围地面不应发生较大的隆起。
③不因夯坑过深而引起起锤困难。
3）加固影响深度理论计算
根据1972年Menard计算公式，结合Billam计算法，以计算强夯有效加固深度[4]；
①Menard计算公式：H≈[mh]1/2
式中：H为有效加固深度（m），m为夯锤重量（t），h为夯锤落距（m）
根据多数学者在大量的实践研究中发现，认为强夯实际加固的有效深度应是Menard公式计算深度乘上一个不大于1的折减系数，即：D=K[WH/10]1/2
式中：K—影响深度折减系数；通常情况下K随着土中含水量的增大或粘性物质含量的增大而相应减小。
②在实际施工过程中，一般以Billam计算法为常用的计算强夯加固深度进行计算[4]；
Z=MHK/B2
式中：z为强夯加固深度（m）、m为夯锤重量（t）、h为夯锤落距（m）、K为折减系数（K=G/Q）、与土的种类和初始密度有关[4]，一般取0.1～0.16（G为重力加速度m/s2、Q为土骨架的动阻力KN/m2），B为夯锤底面积直径。
根据以上计算公式结合类似土质检测结果可以得到，Billam计算法比较真实反映了强夯过程的各种因素，因此，在此用Billam计算法本工程有效加固深度（K=0.15）：
强夯采用2000KN.m，其加固深度为：Z=MHK/B2
200×0.15/2.222=6.1m
强夯采用2500KN.m，其加固深度为：Z=MHK/B2
250×0.15/2.222=7.5m
强夯采用2800KN.m，其加固深度为：Z=MHK/B2
280×0.15/2.222=8.4m
根据以上计算，结合本工程软土地基的特点，强夯采用布点为5.0×5.0m，其目的是防止夯击能产生的土体挤压效应对地基土产生破坏作用，同时在土体内形成一定深度的膨胀桩状；经过此次夯击后，应继续采用2500～2800KN.m的夯击能进行夯击，并按5.0×5.0m正方形布点，其影响深度约为7～8m，利用软土地基易变形这一特点，完成要求的加固深度范围；同时，在前一遍加固深度与后一遍加固深度挤密形成硬壳层，使得夯点间距过大的缺陷得到有效补充。
3 沉降计算
沉降计算，采用分层总和法估算沉降，下面介绍分层沉降计算原理：
1）基本假定：
①地基土每个分层为均匀、连续、各向同性半无限空间弹性体。
②地基沉降量计算的部位，取基础中心O点土柱所受附加应力进行计算[5]。
③假定地基土的变形为有侧限度的，计算参数可采用实验室参数，即a与Es的值。
④沉降计算深度，根据附加应力扩散随深度而减小，确定地基压缩层范围[5]。
2）计算原理：
分层总和法一般取基底中心点下地基附加应力来计算各分层土的竖向压缩量，认为基础的平均沉降量S为各分层上竖向压缩量△Si之和[6]。在计算出△Si时，假设地基土只在竖向发生压缩变形，没有侧向变形，故可利用室内侧限压缩试验成果进行计算[6]。
3）计算步骤
①地基土分层。成层土的层面及地下水面是当然的分层界面[7]；分层厚度一般宜小于0.4b（b为基底宽度）[7]。
②计算各分层界面处土自重应力。土自重应力应从天然地面起算。
③计算各分层界面处基底中心下竖向附加应力。
④确定压缩层厚度计算（或地基沉降深度）。
⑤计算各分层土的压缩量△Si：
式中：Hi—第i分层土厚度；e1i为对应于第i分层土上下层面自重应力值的平均值P1i从土的压缩曲线上得到的孔隙比[7]；这里P1i为：
e2i为对应于第i分层土自重应力平均值P1i与上下层面附加应力值的平均值△Pi之和P2i从土的压缩曲线上得到的孔隙比[7]；这里△Pi、P2i分别为：
Es为第i分层土的压缩模量。
⑥叠加计算基础的平均沉降量。
式中n为沉降计算深度范围内的分层数。
4 结语
本文通过软弱土层上建设工程在地基夯实加固施工前，通过上述对强夯设计计算和沉降计算方法的相关探讨，为保证地基加固处理的工程质量打下坚实的基础；同时，在地基强夯加固的施工过程中，实施单位应严格按照各项规范和工艺流程组织施工，规范操作；作为监理单位应严格监督施工操作的每项规程，确保每一道工序都能严格规范实施。本文通过对软弱土层中地基处理的强夯设计计算和沉降计算方法的探讨，为今后类似项目提供借鉴。
参考文献
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[2]李沛.强夯法加固赣榆港区吹填土地基的现场试验与效果评价[C].东南大学，2015-01-01
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[5]李丽丽.填石路堤的沉降分析计算方法研究[C].重庆交通大学.2006-04-20.
[6]常雷.黄土地基沉降计算方法研究[J].中小企业管理与科技.2013-08-01.
[7]司瑞.空心板桥拓宽结构受力分析[C].长安大学.2013-01-01
[8]肖文静.挤密砂桩复合地基受力性能及计算理论研究[C].重庆大学.2008-07-01
作者简介：魏黄璜，1993年10月17日出生，就职于中国电建市政建设集团有限公司，身份证号：362502199310175012。
论文作者:魏黄璜1,马志恒2,胡野3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
标签：地基论文; 深度论文; 土层论文; 应力论文; 夯实论文; 软弱论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第23期论文;