强夯置换加固淤泥质粉质粘土地基试验研究

（一）工程概况和地基处理方法

马鞍山钢铁公司2500m³高炉原料场，位于长江东南岸，占地 60万m²，大面积堆载325kPa。地表以下为粘土层，呈软塑—可塑状，层厚1.0~1.5m，下为淤泥质粉质粘土层。呈流塑状，含水量w>41%，塑性指数I，=16~20，孔隙比e>1.15，层厚7 ~19m，地基土的承载力为55~80kPa。其下为砂层。经分析。沉降和抗滑移皆远满足不了堆载要求，经多方案比较后，采用强夯置换法处理，即用炼钢厂废渣夯入土中，夯锤重 16t，落距17.5m，并插塑料排水板形成双面排水条件，快速疏导孔隙水压力。加固后，经夯前夯后测试对比，取得了极为满意的效果。

（二）强夯测试项目

针对原料场地层及堆料的特点，确定六块试验区，分成三区，每区两块，每块面积28m×28m，试验区总面积 4700m²，约占夯区总面积的1%。

测试内容主要有∶

（1）最佳夯击能、夯距、夯击次序、夯击遍数及间歇时间;

（2）强夯有效影响深度;

（3）地层竖向压应力及侧向挤压应力;

（4）超孔隙水压力增长和消散情况;

（5）测定井管降水、塑料排水板排水效果;

（6）土层压缩、地面沉降及隆起;

（7）填料选用及最佳级配;

（8）夯后再进行工程地质勘探，重新取得地基土的物理力学指标，以资比较;

（9）夯前夯后各进行大压板静载试压;

（10）夯后进行大面积剪切试验;

（11）渣层置换效果;

（12）地层剪切波速;

（13）地下水与强夯的关系;

（14）强夯引起的地面振动对建筑物的影响等。

（三）夯前夯后效果对比1.夯前夯后工程地质资料对比以Ⅱ区为例见表3-5-5得;

（1）原来地表层的可塑、软塑粘土已消失，被渣层所替代;

（2）原来淤泥质粉质粘土（流塑）土层，从上至下分别为渣层、可塑或软塑粉质粘土所替代，淤泥质土已消失;

（3）原来淤泥质粉质粘土中夹层的粉砂，由松散变为稍密;

（4）在原来淤泥质粉质粘土层底标高以下，即在夯后地面以下约10，5m左右，土层性质改变不显著;

（5）从夯后地质剖面来看，夯点下和夯点间的土层改善程度与深度基本一致;

（6）渣层置换深度，从夯后地面算起约5m。

从穷前夯后对比来看，淤泥层消失，上部形成 5m厚的置换硬层，原9m以上土层都得到较大改善，超过了原先预期的效果。

2.夯前夯后大面积静载试验对比

静载的荷载板 3mx 3m，用钢锭加载，夯前原状土的静载荷试验数据见表3-5-6。夯后静载试验数据见表3-5-7。

由表3-5-6可见。加载至第7级，总荷载为1000kN时，地基土已呈破坏状态。此时单位面积荷载为 111.kPa，仅及将来使用荷载的 1/3，其累计沉降量已达220.5mm，显然天然地基不能满足使用要求，遂中止试验。

由表3-5-7可见，加载至第10级时，单位面积荷载为 330kPa，相应于将来的使用荷载，其累计沉降量只有 44.78mm，而夯前在 111.1kPa压力下沉降量已达220.5mm，预计夯后的沉降量只及夯前的5%以下。

3.地基承载力及压缩模量对比

地基承载力及压缩模量对比见表3-5-5。4.地基滑动稳定性计算对比

地基的滑动稳定性计算，用稳定安全系数 K，按下式计算;

（四）结论

1.强夯时有足够的夯击能量，有可靠的排水措施，再辅以置换，在夯击能的有效深度以内，对于处理淤泥质土是可行的。

2.本工程试验采用 16t夯锤，单击夯击能为2800kN·m，有效加固深度约为 9m左右。

3.排水措施包括竖向排水和水平向排水，二者配合，效果很好，在现场可以听到很响的排水声。采用塑料排水板的排水效果很好。大大缩短了渗透距离。且不易被破坏。夯而不排，对淤泥质土将难以奏效。

4.钢渣置换能使靠近地表形成约5m 厚的硬层，挤淤功能显著，可提高承载力和减少沉降;在夯坑内随夯随填，还能免于吸锤。

5.本工程加固方案与其它同类型加固方案相比，节约了大量投资和农田，改善了环境污染，一举三得。