强夯法在粉煤灰地基中的应用研究
摘要
近年来，将火电厂的废弃物——粉煤灰用作建筑地基填料的工程实例越来越多，相应的分析研究也逐渐增多。传统的处理粉煤灰地基的方法通常比较昂贵，工期也较长，已不太适应现代建设高速度、高效率的要求。
青岛经济技术开发区最先尝试了用一种新的方法——强夯法来对粉煤灰地基进行处理。与其他地基处理方法相比，强夯法处理粉煤灰地基是最为经济合理的方法，也是速度最快的方法之一。
本文在此实践的基础之上，通过各种检测手段，包括室内土工试验、重型动力触探试验、标准贯入试验和平板载荷试验等，对强夯之后的粉煤灰地基进行综合评价分析。并将检测出的结果与强夯之前粉煤灰地基的各种物理力学指标相比较，发现强夯之后的地基的力学性质有较大幅度的增强，完全可以作为一般工业与民用建筑的基础持力层。
在论证此种方法的可行性的同时，也得出了强夯之后的粉煤灰地基的一些力学性状和基本力学指标，总结出了它的一些基本规律。从室内土工试验结果可知，强夯后的粉煤灰的含水量略有降低，孔隙比和压缩系数均变小了，而天然密度、压缩模量、内聚力和内摩擦角均有较大幅度的提高，由载荷试验可知强夯后的粉煤灰地基的地基承载力特征值比夯前提高了约160％，这说明强夯对粉煤灰地基的加固效果明显，其力学性质明显的增强了。
强夯之后的粉煤灰的孔隙比e仍然大于1。粉煤灰地基经强夯之后，虽然很密实，但其孔隙比e约为1.3，仍然大于1，这与砂性土的特征不符，原因与其微观构成有关。粉煤灰颗粒(玻璃体)是由单珠、连珠体和海绵状不规则的多孔体组成，孔隙较多，很多的这种孔隙是封闭性孔隙，即使是强夯也不能将其压缩。孔隙比大于1是粉煤灰不同于同粒级、同力学性质粉砂的显著特性，所以不宜用孔隙比来确定粉煤灰的密实度。
笔者结合具体的工程实践认为，可以用重型动力触探击数来间接的确定粉煤灰地
基的密实度。得出当重型动力触探击数大于5击时，粉煤灰地基的地基承载力特征值
已达到一般工业与民用建筑的要求，可以认为它是密实的。
文中的研究区位于青岛经济技术开发区的重土业区内，日常会有大量的大型货车
进出，会产生较大的动荷载。强夯之后，粉煤灰地基在本研究区的特定动载条件下不
液化，能承受较大的水平推力。笔者在研究区内做过的标准贯入试验等于11 .2击，大
于粉煤灰的临界标贯值10，可以推知研究区强夯后的粉煤灰地基不会发生液化。
粉煤灰的强夯加固系数。为0. 55刃.60。根据检测资料获得的强夯加固实际深度与
理论加固深度的比值，利用Menard公式，可以反算a司.55司.60，传统认为砂土地基
。可取0 .6，此点也验证了粉煤灰与粉砂有相似的力学性质。
当然，目前该方法还存在着诸多不足之处，现在的研究成果仅适用于轻型的，或
荷载相对较小的建筑物，而将其应用于荷重相对较大的建筑物时机尚早，还缺乏足够
的理论依据。今后应对粉煤灰地基在重要建筑物中如何利用展开研究，以更好的服务
于社会。
To the near year, the engineering example to use the offal of electric
factories -- coal as architecture-subground is more and more, and the
corresponding analysis and study is also more and more. The traditional methods to treat coal subground are usually costly, and its time limit for a project is usually long. All of the things do not adapt the modern architecture's high speed and high efficiency need.
A new method that is dynamic compaction method has firstly been used to treat, the coal subground in the Qingdao economy and technology development zone. Compared with other methods, the dynamic compaction method is one of the most economical and the speediest method.
Base on the practice, this thesis demonstrate that this method is feasible though the analysis and study on the examinations that are used in coal subground that is dynamic compacted. Then, we get some dynamic properties and basic dynamic index of coal subground that is dynamic compacted and summarize its some basic rules. For example, the hole ratio of the coal that is dynamic compacted is greater than 1 all the same; the coefficient of the dynamic compaction method is 0.55-0.60, etc.
Of course, this method has many deficiencies. For the future, what we get should make we more better serve for the future' s apply than before.
青岛经济技术开发区最先尝试了用一种新的方法——强夯法来对粉煤灰地基进行处理。与其他地基处理方法相比，强夯法处理粉煤灰地基是最为经济合理的方法，也是速度最快的方法之一。
本文在此实践的基础之上，通过各种检测手段，包括室内土工试验、重型动力触探试验、标准贯入试验和平板载荷试验等，对强夯之后的粉煤灰地基进行综合评价分析。并将检测出的结果与强夯之前粉煤灰地基的各种物理力学指标相比较，发现强夯之后的地基的力学性质有较大幅度的增强，完全可以作为一般工业与民用建筑的基础持力层。
在论证此种方法的可行性的同时，也得出了强夯之后的粉煤灰地基的一些力学性状和基本力学指标，总结出了它的一些基本规律。从室内土工试验结果可知，强夯后的粉煤灰的含水量略有降低，孔隙比和压缩系数均变小了，而天然密度、压缩模量、内聚力和内摩擦角均有较大幅度的提高，由载荷试验可知强夯后的粉煤灰地基的地基承载力特征值比夯前提高了约160％，这说明强夯对粉煤灰地基的加固效果明显，其力学性质明显的增强了。
强夯之后的粉煤灰的孔隙比e仍然大于1。粉煤灰地基经强夯之后，虽然很密实，但其孔隙比e约为1.3，仍然大于1，这与砂性土的特征不符，原因与其微观构成有关。粉煤灰颗粒(玻璃体)是由单珠、连珠体和海绵状不规则的多孔体组成，孔隙较多，很多的这种孔隙是封闭性孔隙，即使是强夯也不能将其压缩。孔隙比大于1是粉煤灰不同于同粒级、同力学性质粉砂的显著特性，所以不宜用孔隙比来确定粉煤灰的密实度。
笔者结合具体的工程实践认为，可以用重型动力触探击数来间接的确定粉煤灰地
基的密实度。得出当重型动力触探击数大于5击时，粉煤灰地基的地基承载力特征值
已达到一般工业与民用建筑的要求，可以认为它是密实的。
文中的研究区位于青岛经济技术开发区的重土业区内，日常会有大量的大型货车
进出，会产生较大的动荷载。强夯之后，粉煤灰地基在本研究区的特定动载条件下不
液化，能承受较大的水平推力。笔者在研究区内做过的标准贯入试验等于11 .2击，大
于粉煤灰的临界标贯值10，可以推知研究区强夯后的粉煤灰地基不会发生液化。
粉煤灰的强夯加固系数。为0. 55刃.60。根据检测资料获得的强夯加固实际深度与
理论加固深度的比值，利用Menard公式，可以反算a司.55司.60，传统认为砂土地基
。可取0 .6，此点也验证了粉煤灰与粉砂有相似的力学性质。
当然，目前该方法还存在着诸多不足之处，现在的研究成果仅适用于轻型的，或
荷载相对较小的建筑物，而将其应用于荷重相对较大的建筑物时机尚早，还缺乏足够
的理论依据。今后应对粉煤灰地基在重要建筑物中如何利用展开研究，以更好的服务
于社会。
To the near year, the engineering example to use the offal of electric
factories -- coal as architecture-subground is more and more, and the
corresponding analysis and study is also more and more. The traditional methods to treat coal subground are usually costly, and its time limit for a project is usually long. All of the things do not adapt the modern architecture's high speed and high efficiency need.
A new method that is dynamic compaction method has firstly been used to treat, the coal subground in the Qingdao economy and technology development zone. Compared with other methods, the dynamic compaction method is one of the most economical and the speediest method.
Base on the practice, this thesis demonstrate that this method is feasible though the analysis and study on the examinations that are used in coal subground that is dynamic compacted. Then, we get some dynamic properties and basic dynamic index of coal subground that is dynamic compacted and summarize its some basic rules. For example, the hole ratio of the coal that is dynamic compacted is greater than 1 all the same; the coefficient of the dynamic compaction method is 0.55-0.60, etc.
Of course, this method has many deficiencies. For the future, what we get should make we more better serve for the future' s apply than before.
引文
[1]邵军义，黄聿烟．粉煤灰吹填造地新丁艺及其社会经济效益．粉煤灰，2002，14(1)：31-33
[2]郑颖人，陆新，李学志，冯遗兴．强夯加固软粘土地基的理论与t艺研究．岩土工程学报，2000，22(1)：18-22
[3]邵军义，常玉军．黄岛电厂粉煤灰吹填造地及其地基处理方法的探讨．粉煤灰，2000，12(4)：19-21
[4]衣平，娄国充．粉煤灰地基的处理及应用，粉煤灰综合利用，2002，(3)：3-4
[5]张平仓，汪稔．强夯法施工实践中加固深度问题浅析．岩土力学，2000，21(1)：76-80
[6]胡发秋．粉煤灰在地基处理中的应用．粉煤灰综合利用，2001，(2)：3-5
[7]河北省道路开发中心．粉煤灰在唐津高速公路软士路基段的应用．粉煤灰综合利用，1999，13(4)：11-13
[8]卞仲贤，赵伯达．用粉煤灰填筑地基的吹填施工．粉煤灰综合利用，1998，(13)：1-4
[9]孙望超，张照欣．粉煤灰填筑地基(房心)实例．粉煤灰综合利用，1997，(4)：52-53
[10]王兆龙．镇海港吹填粉煤灰研究与应用．粉煤灰综合利用，1996，(2)：31-34
[11]朱天益．填筑粉煤灰的液化．粉煤灰综合利用，1996，(1)：9-12
[12]蔡钟业，徐小壮．扬子石化公司粉煤灰碾压地基研究及应用简介．粉煤灰综合利用，1995，(4)：16-18
[13]张永生，李鹤鸣．粉煤灰用于建筑工程的研究．粉煤灰综合利用，1995，(2)：13-16
[14]朱天益．粉煤灰地基加固处理方法．粉煤灰综合利用，1995，(2)：42-44
[15]徐立钦．粉煤灰双层地基工程实例简议．粉煤灰综合利用，1992，(3)：3-6
[16]刘树才，陈猛．工程地基基础方案论证．山东煤炭科技，2002，(B07)：64-66
[17]董海斌．福建漳诏高速公路超厚淤泥土地基处理技术．中国市政工程，2002，(2)：28-30
[18]郭志强，王文东等．粉煤灰在建筑工程地基处理中的应用．岩土工程技术，2002，(3)：163-166
[19]王宪晓．粉煤灰作地基填料的工程实践．建筑技术，2002，33(3)：182-183
[20]刘振杰，余建星等．淤泥粉煤灰混合土的工程性质与混合吹填试验研究．中国港湾建设，2001，000(005)：38-41
[21]盛智平．粉煤灰地基加固方案比选．铁道建筑技术，2001，(2)：39-41
[22]李继业，陈一富．浅谈建筑工程综合利用粉煤灰技术．山东水利专科学校学报，1999，11
(2)：1-3
[23]周家宝，尹金凤．《软土地基处理技术试验研究》成果报告．天津建设科技，1999，9(4)：22-25
[24]杨智勇，耿蕴华．软土地基上的粉煤灰路堤．河南交通科技，2000，20(5)：41-43
[25]刘红，杨丰．粉煤灰在地基处理中的应用．科技情报开发与经济，1999，9(2)：62-63
[26]张小平，俞仲泉．用Mindlin解推求复合地基中附加应力的计算公式．河海大学学报，1999，27(2)：35-39
[27]赵燕萍，张国志．太钢粉煤灰综合利用实践与规划．冶金环境保护，1998，(6)：44-49
[28]史春乐，俞仲泉．粉煤灰在地基处理工程中的应用．水利水电科技进展，1997，17(2)：30-33，42
[29]温晓明，叶林．浅谈粉煤灰回填的初期强度和延期固化．太钢科技，1997，(2)：22-27
[30]罗雪音，曹铁健．粉煤灰在地基加固中的应用．工业建筑，1997，27(2)：56-57
[31]朱天益，黄孝蘅．英国粉煤灰应用综述．水运工程，1998，(1)：54-57
[32]徐开琦．纯粉煤灰地基的工程实践．化工设计，1997，7(1)：38-42
[33]朱天益．粉煤灰在填筑地基中的应用。港工技术与管理，1997，(5)：27-30
[34]曹晓中．粉煤灰地基的性状分析．扬子石油化工，1997，12(3)：60-62
[35]徐国光，李坤．粉煤灰地基应用工程实例．地基基础工程，1996，6(3)：42-44，41
[36]崔卫国，刘小弟．粉煤灰回填地基地震液化性能的研究．建筑科学，1993，(14)：41-44，54
[37]凌逸飞，李彦彬．压实粉煤灰地基的试验研究和应用．工业建筑，1992，(3)：14-19
[38]刘来．粉煤灰双层地基的研究及应用．江苏建筑，1990，(2)：37-41
[39]张力霆，李少华．粉煤灰土地基的工程特性以及提高真空预压效果的研究．河北水利专科学校学报，1990，(2)：26-35
[40]国家计委办公厅．中国粉煤灰综合利用技术政策及其实施要点．计办资源[1991]150号
[41]王延年，全晓霞，徐松．高填土地基的加固处理．世界经济研究中心，2002，(2)：12-14
[42]谢治英．粉煤灰在土建工程中的应用初探．自然科学研究，2002，(8)：69-70
[43]邱少峰．谈粉煤灰在工程中的应用．加气混凝土，2002，1(91)：28-29
[44]河海大学 方开泽．黄岛电厂粉煤灰应用于前湾港一期工程可行性研究报告．1990
[45]林宗元等．岩土工程治理手册．第一版．辽宁省沈阳市和平区北一马路108号：辽宁科学技术出版社，1993．327-335
[46]刘圣勇等．粉煤灰资源化特性及路面工程应用技术研究．自然资源学报，1996，15(2)：17-21
[47]常市骠，张苏民等．工程地质手册．第三版．北京西郊百万庄：中国建筑工业出版社，1993．217-221，269-273，864-866
[48]Gambin M P. Ten years of Dynamic Consolidation [A]. Proceeding of the Eignth Reginal Conference for Afican on Soil Mechanics and Foundation Engineering [C]. 1984:363-370
[49]Leonards G A et al. Dynamic Compaction of Granular Soils [J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE. 1980, 106:15-144
[50]Fang H Y. Ellis G W. Laboratory Study of Ground Response to Dynamic Densification [R]. Frity Engineering Laboratory Report No. 462.6, Lehigh University. 1983:449
[51]Kanto Y. Et Yagawa G. A dynamic contact bucking analysis by the penalty finite element method. Int J Num Meth Engng. 1990,29:755-774.
[2]郑颖人，陆新，李学志，冯遗兴．强夯加固软粘土地基的理论与t艺研究．岩土工程学报，2000，22(1)：18-22
[3]邵军义，常玉军．黄岛电厂粉煤灰吹填造地及其地基处理方法的探讨．粉煤灰，2000，12(4)：19-21
[4]衣平，娄国充．粉煤灰地基的处理及应用，粉煤灰综合利用，2002，(3)：3-4
[5]张平仓，汪稔．强夯法施工实践中加固深度问题浅析．岩土力学，2000，21(1)：76-80
[6]胡发秋．粉煤灰在地基处理中的应用．粉煤灰综合利用，2001，(2)：3-5
[7]河北省道路开发中心．粉煤灰在唐津高速公路软士路基段的应用．粉煤灰综合利用，1999，13(4)：11-13
[8]卞仲贤，赵伯达．用粉煤灰填筑地基的吹填施工．粉煤灰综合利用，1998，(13)：1-4
[9]孙望超，张照欣．粉煤灰填筑地基(房心)实例．粉煤灰综合利用，1997，(4)：52-53
[10]王兆龙．镇海港吹填粉煤灰研究与应用．粉煤灰综合利用，1996，(2)：31-34
[11]朱天益．填筑粉煤灰的液化．粉煤灰综合利用，1996，(1)：9-12
[12]蔡钟业，徐小壮．扬子石化公司粉煤灰碾压地基研究及应用简介．粉煤灰综合利用，1995，(4)：16-18
[13]张永生，李鹤鸣．粉煤灰用于建筑工程的研究．粉煤灰综合利用，1995，(2)：13-16
[14]朱天益．粉煤灰地基加固处理方法．粉煤灰综合利用，1995，(2)：42-44
[15]徐立钦．粉煤灰双层地基工程实例简议．粉煤灰综合利用，1992，(3)：3-6
[16]刘树才，陈猛．工程地基基础方案论证．山东煤炭科技，2002，(B07)：64-66
[17]董海斌．福建漳诏高速公路超厚淤泥土地基处理技术．中国市政工程，2002，(2)：28-30
[18]郭志强，王文东等．粉煤灰在建筑工程地基处理中的应用．岩土工程技术，2002，(3)：163-166
[19]王宪晓．粉煤灰作地基填料的工程实践．建筑技术，2002，33(3)：182-183
[20]刘振杰，余建星等．淤泥粉煤灰混合土的工程性质与混合吹填试验研究．中国港湾建设，2001，000(005)：38-41
[21]盛智平．粉煤灰地基加固方案比选．铁道建筑技术，2001，(2)：39-41
[22]李继业，陈一富．浅谈建筑工程综合利用粉煤灰技术．山东水利专科学校学报，1999，11
(2)：1-3
[23]周家宝，尹金凤．《软土地基处理技术试验研究》成果报告．天津建设科技，1999，9(4)：22-25
[24]杨智勇，耿蕴华．软土地基上的粉煤灰路堤．河南交通科技，2000，20(5)：41-43
[25]刘红，杨丰．粉煤灰在地基处理中的应用．科技情报开发与经济，1999，9(2)：62-63
[26]张小平，俞仲泉．用Mindlin解推求复合地基中附加应力的计算公式．河海大学学报，1999，27(2)：35-39
[27]赵燕萍，张国志．太钢粉煤灰综合利用实践与规划．冶金环境保护，1998，(6)：44-49
[28]史春乐，俞仲泉．粉煤灰在地基处理工程中的应用．水利水电科技进展，1997，17(2)：30-33，42
[29]温晓明，叶林．浅谈粉煤灰回填的初期强度和延期固化．太钢科技，1997，(2)：22-27
[30]罗雪音，曹铁健．粉煤灰在地基加固中的应用．工业建筑，1997，27(2)：56-57
[31]朱天益，黄孝蘅．英国粉煤灰应用综述．水运工程，1998，(1)：54-57
[32]徐开琦．纯粉煤灰地基的工程实践．化工设计，1997，7(1)：38-42
[33]朱天益．粉煤灰在填筑地基中的应用。港工技术与管理，1997，(5)：27-30
[34]曹晓中．粉煤灰地基的性状分析．扬子石油化工，1997，12(3)：60-62
[35]徐国光，李坤．粉煤灰地基应用工程实例．地基基础工程，1996，6(3)：42-44，41
[36]崔卫国，刘小弟．粉煤灰回填地基地震液化性能的研究．建筑科学，1993，(14)：41-44，54
[37]凌逸飞，李彦彬．压实粉煤灰地基的试验研究和应用．工业建筑，1992，(3)：14-19
[38]刘来．粉煤灰双层地基的研究及应用．江苏建筑，1990，(2)：37-41
[39]张力霆，李少华．粉煤灰土地基的工程特性以及提高真空预压效果的研究．河北水利专科学校学报，1990，(2)：26-35
[40]国家计委办公厅．中国粉煤灰综合利用技术政策及其实施要点．计办资源[1991]150号
[41]王延年，全晓霞，徐松．高填土地基的加固处理．世界经济研究中心，2002，(2)：12-14
[42]谢治英．粉煤灰在土建工程中的应用初探．自然科学研究，2002，(8)：69-70
[43]邱少峰．谈粉煤灰在工程中的应用．加气混凝土，2002，1(91)：28-29
[44]河海大学 方开泽．黄岛电厂粉煤灰应用于前湾港一期工程可行性研究报告．1990
[45]林宗元等．岩土工程治理手册．第一版．辽宁省沈阳市和平区北一马路108号：辽宁科学技术出版社，1993．327-335
[46]刘圣勇等．粉煤灰资源化特性及路面工程应用技术研究．自然资源学报，1996，15(2)：17-21
[47]常市骠，张苏民等．工程地质手册．第三版．北京西郊百万庄：中国建筑工业出版社，1993．217-221，269-273，864-866
[48]Gambin M P. Ten years of Dynamic Consolidation [A]. Proceeding of the Eignth Reginal Conference for Afican on Soil Mechanics and Foundation Engineering [C]. 1984:363-370
[49]Leonards G A et al. Dynamic Compaction of Granular Soils [J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE. 1980, 106:15-144
[50]Fang H Y. Ellis G W. Laboratory Study of Ground Response to Dynamic Densification [R]. Frity Engineering Laboratory Report No. 462.6, Lehigh University. 1983:449
[51]Kanto Y. Et Yagawa G. A dynamic contact bucking analysis by the penalty finite element method. Int J Num Meth Engng. 1990,29:755-774.