湿陷性花岗岩残积土地质强夯施工技术及应用
Abstract： The shallow foundation soil in Angola Lubango residents new town construction area is mainly composed of granite residual soil. Its composition and thickness are not uniform， the pore fissure is more， the structure is loose， and it has the feature of water softening and wetting. In this paper， through the analysis of the soil structure， the dynamic compaction method is used to verify the effectiveness of the dynamic consolidation method for this type of geology. Good results have been achieved in this engineering practice， and it is valuable for reference and popularization for the engineering of the same type of geological condition.
Key words： collapsible granite residual soil；experimental compaction；dynamic compaction construction technology
中图分类号：P588.12 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0105-04
0 引言
强夯法以其施工设备简单、施工技术和工艺成熟、经济易行、加固效果明显等特点，在市政道路、房建等工程地基处理领域应用广泛。经过强夯法施工的地基土密度、孔隙比、压缩模量等指标上均有较大改善，且可有效地消除地基土的湿陷性。在实际应用中根据地质情况合理选择施工方案及施工工艺参数，可达到最佳效果。
1 工程概况
安哥拉卢班戈（LUBANGO）居民新城属安哥拉十万套RED项目建设计划的其中之一，位于威拉（UILA）省的卢班戈拟建住房为11000套，拟建项目包括社会住房，供水、供电、道路等基础设施和学校、商业配套等社会设施，社会住房分单层、二层或少数三层等建筑形式，基础荷载不小于120kPa。
安哥拉LUBANGO区属于安哥拉南部城市，位于威拉高原，其地层岩性主要为花岗岩及花岗岩残积土；受山坡面流洗刷，在离冲沟较近的斜坡附近形成坡积土层；在后期冲刷形成的河道和冲沟附近，局部沉积了第四纪冲洪积地层。场地内浅层地基土主要为花岗岩残积土，具有成分和厚度不均匀、孔隙裂隙较多、结构松散、遇水软化和湿陷的特性；雨水作用下易产生冲刷侵蚀（见图1）、冲沟垮塌现象（见图2）。
2 地层结构及描述
根据钻探现场描述、原位测试结果及土工试验结果，将勘探深度范围内地基土分为3大层，现将各地层由上到下描述如下。
填土及表土①层：
填土及表土Q4ml①：黄褐色，干燥。土质较均匀，以粉土、粉质粘土为主，含砂粒，富含植物根系。在场地内广泛分布该层厚度为0.2～0.4m。
残积土②层：
本层为花岗岩残积土，在场地内广泛分布，天然含水量较小，具有成分和厚度不均匀、孔隙发育、结构松散、遇水软化和湿陷的特性。根据其物理力学性质差异可分为②1、②2两个亚层。
残积土Qel②1：棕黄～棕红色，坚硬，稍湿；以粉质粘土为主，富含植物根系，含大量粉细砂颗粒，底部含较多石英质粗砾砂颗粒。压缩系数平均值a1-2=0.45MPa-1，属中偏高压缩性土，局部属高压缩性土。湿陷系数平均值δs=0.045。该层在场地内分布连续，层厚0.8～5.40m。如表1所示。
残积土Qel②2：棕黄色为主，夹灰黄或白色斑块，干燥～稍湿；砂团状，有一定粘性，手捏易碎。本层由残积土过度到全风化花岗岩，成分较杂，含大量石英质粗砾砂，少量铁锈色全风化碎块，取样易扰动，颗粒分析试验结果多为粉砂。原状样压缩系数平均值a1-2=0.25MPa-1，属中压缩性土；湿陷系数平均值δs=0.052。该层在场地内分布连续，层厚1.2～5.50m。如表1所示。
花岗岩③层：
全风化花岗岩（Ar～∈）③层：灰黄色～棕黄色，夹棕红色铁斑；团粒状或结核状结构，敲击易碎，含大量石英颗粒；可见灰白色块斑，手捏后呈粉末状；局部有少量强风化块石或碎石。含水量小，颗粒分析试验结果多为中砂，该层在场地内广泛分布。
3 强夯目的
根据前期工作结果，拟建场地大部分区域基础直接持力层以花岗岩残积土为主，该层土一般厚3～5m，具较强烈的湿陷性；此外地基土存在差异风化现象，地基土水平和纵向分布都不均匀。花岗岩残积土是本次强夯法地基处理的重点，提高地基强度、增强地基土的均匀性及消除地基土的湿陷性是本次强夯地基处理的目的。 在强夯有效加固深度范围内地基处理要求：①浸水后地基承载力特征值不小于120kPa；②压缩模量不低于5MPa；③消除4.0m内地基土的湿陷性。
4 强夯试夯方案
4.1 试夯技术参数
本次强夯试夯参数见表2。
4.2 试验数据及结果分析
4.2.1 强夯后地基土的常规物理力学性质指标
为了了解强夯后的地基处理效果，本次试验在每个试夯区的夯点中心连线三角形形心各布置钻孔3个，自满夯面起向下每隔0.5m～1.0m取强夯后土样1件进行常规土工试验及湿陷性试验。
强夯后和强夯前土层的指标对比见表3、表4、表5。
①地基土压缩模量对比。
根据室内土工试验结果，强夯前和强夯后压缩模量的对比见图3。
②地基土干密度对比。
根据室内土工试验结果，夯前和夯后地基土干密度的对比见图4。
根据表3、表4、表5和图3、图4中各指标的对比可以看出，强夯后土比强夯前土在密度、孔隙比、压缩模量等指标上均有较大改善。3个试验区压缩模量有很大程度的提高，1#、2#试验区上部（4.0m以上）湿陷性基本消除。
4.2.2 动力触探试验结果及分析
在每个试夯区的3个主夯点中心连线三角形形心位置进行了重型动力触探试验，其强夯后土与强夯前土的动力触探试验实测捶击数N63.5对比见表6、表7、表8。
从表6、表7、表8可以看出3个试夯区强夯后浅部（3.2～4.6m）的动探锤击数比强夯前有明显的提高，深部提高幅度较小。
4.2.3 浅层平板载荷试验数据及结果
在1#及2#两个试夯区的夯间位置各进行浅层平板载荷试验4点，其中2点为饱和状态静载试验，2点为天然状态（非饱和）静载试验；在3#试夯区的夯间位置进行浅层平板载荷试验2点，其中1点为饱和状态静载试验，1点为天然状态（非饱和）静载试验。
夯后土现场载荷试验数据经计算校核后确定各试夯区夯后土的承载力特征值见表9、表10。
根据表9、表10可以看出1#试验区碾压区饱和状态承载力特征值为90kPa，天然状态（非饱和）承载力特征值为118kPa；1#、2#试验区满夯区饱和状态承载力特征值均为120kPa，天然状态（非饱和）承载力特征值均为200kPa；3#试验区饱和状态承载力特征值为79kPa，天然状态（非饱和）承载力特征值为145kPa。
4.3 施工工艺参数确定
根据本次试夯试验结果，满足技术要求适用于本场地工程夯的技术参数建议如下：①能量：2000kN?m。锤重15t和18t两种，落距分别为13.3m和11.1m。②夯击顺序：依次顺序完成点夯。③夯点间距：点夯夯点间距按4.0m正三角形状布置。④夯击数：6～9击。⑤终夯标准：每夯位连续夯击数不小于6击，且最后两击平均夯沉量不大于70mm，本指标按照夯击数与夯沉量双向控制。⑥满夯：1000kN?m能级，一遍1～2击，满夯时彼此搭接1/3锤径，夯印平整；2000kN?m能级，一遍1击，满夯时夯点彼此搭接1/3锤径，夯印平整。
5 施工工艺
①清表验收。清除表面腐殖土层。
②夯点放样。根据强夯点位平面布置图施放夯点。先放出控制点，再根据各控制点放出各夯点位置。夯点间距按照4m正三角形布置如图5所示。
③夯机就位开始点夯施工。按照确定的工艺参数夯击能为2000kN?m，夯锤分为两种：第一种是15t提锤高度为13.3m；第二种是18t提锤高度为11.1m，调整到高度开始点夯，点夯时有测工测量每一锤夯沉量并做好详细的施工记录，点夯时每一台夯机配备1名测量人员，锤击次数为6-9击，保证最后两击平均夯沉量不能大于7cm。如图6图7所示。
④满夯施工。点夯过后开始夯坑推平，夯机就位开始调整夯锤的落距。满夯要求夯击能为1000kN?m，15t提锤高度6.6m；18t提锤高度为5.5m。要求满夯夯印搭接1/3锤径，满夯过后应进行场地平整。
⑤为了保证落距，在每一台夯机上都做了明确的点夯、满夯的高度标记，每次检查很直观的看清楚每台夯机的落距。
⑥满夯过后交给检测单位检测，检测合格后方可进行下一步工序施工。
6 结论与建议
①与强夯前土相比较，强夯后地基土的多项物理力学性质指标均有明显改善，说明采用强夯法处理本场地地基土是有效的。②根据强夯前后动力触探曲线对比，3.2m以上夯间土挤密处理效果明显。③经过2000kN?m能级的强夯处理后，在4m以上地基土的湿陷性得到明显改善。④3个强夯试验区经过强夯处理后，同种状态（饱和或天然）点夯后碾压处理承载力较满夯处理承载力明显偏低，点夯后建议进行满夯而非碾压处理。
