强夯法在高填方地基处理中的应用

　　摘要：文章结合实际工程，通过现场实验，对强夯法加固地基的一些问题进行了探讨，包括夯击能量级别、夯点位置、合理间距及夯击遍数的确定等，并分析了强夯法对高填方地基的加固效果及经济效益和社会效益，结果可供类似工程参考。
　　关键词：地基处理；强夯法；应用
　　
　　地基处理方法有换填法、预压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、托换法。强夯法是将重锤（一般为80-400KN）提升到一定高度处（一般为6-40M）自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。强夯法施工简便，效果显著。2007年，南平西区城市建设开发有限公司在某开发区学校对高填方土层地基采用强夯处理，取得了良好的技术经济效果，深受建设单位和有关专家们的好评。本文结合工程实例，主要介绍强夯法在工程施工中应用，以供同行参考。
　　
　　一、方案比较
　　
　　某开发区学校，拟建小学区和初中区。用地面积约34000m2，建教学楼二栋，办公楼、宿舍楼及综合楼各一栋，框架结构5-6层。该校用地范围均为高填方区，填方高度达12-60m，填筑材料为碎石、砂、卵石和少量崩坡积含碎石粉质粘土等，且回填土石方未进行回填夯实处理。根据该工程的地质条件，我们进行了多个方案比较：
　　第一，沉管灌注桩基础。采用桩基技术可保证，但基础不仅耗费大量建筑材料，而且工期长，工程造价高。打桩时遇到大的石块，这一不可预见的情况会给施工带来更大的困难，难以保证施工中桩的质量。第二，挖孔桩。考虑到该地基填土厚度有12-60m，加之拟建建筑物只有5-6层，荷载小，采用人工挖孔桩，既不能满足挖孔桩构造要求，又增加了造价，延长了工期。另外，福建省建设行政主管部门要求，人工挖孔桩不得超过15米。这样的方案不可取。第三，预应力管桩。打桩时一定会遇到较大的石块，且持力层达12-60m，这样施工就很难保证施工中桩的质量，且费用不经济。第四，强夯法。地基加固效果显著，使用设备简单，施工方便，速度快，投资省，既可以提高地基的承载力，又能增强抗液化稳定性。
　　上述方案对比研究后，确定采用强夯法对地基处理，再进行钢筋混凝土浅埋基础施工。经建设单位与设计单位协商，首先进行地基强夯处理，其次进行地质勘察，最后进行施工图基础设计。
　　
　　二、设计要求
　　
　　根据《建筑地基处理技术规范》第5.2.7条：强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。设计要求强夯处理范围每边超出建筑外轮廓的宽度应为7m。强夯加固目标要求如下：
　　第一，建筑区（A区）强夯后要求地基土承载力特征值，fnk≥150Kpa；基础底面8.5m内压实系数λc≥0.95。第二，室外运动场地部分或构筑物位置（B区）强夯后基础底面6M内场地压实系数λc≥0.94。
　　
　　三、强夯施工
　　
　　（一）强夯的单位夯击能量
　　根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等情况综合考虑，并通过现场试夯确定。试夯后确定如下：
　　第一，A区两遍点夯，一遍满夯。第一遍点夯夯击能为3000KN.m；第二遍点夯击能为3000KN.m；第三遍满夯，单点夯击能为1000KN.m。第二，B区施工，单点夯击能为1500KN.m，单点夯击不少于两击，锤印彼此搭接为0.3D（D为锤底直径）。
　　（二）夯距
　　夯击点位置可根据建筑结构类型，采用正方形布置。第一、二遍点夯按7m×3.5m跳点插夯，即第一遍点夯按7m×7m的夯距夯击；第二遍按7m×7m的夯距穿插其中进行夯击；第三遍满夯，夯锤印搭接0.3D（D为锤底直径）。
　　（三）夯点的夯击次数
　　根据现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：
　　第一，最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm。第二，夯坑周围地面不应发生过大的隆起。第三，不因夯坑过深而发生起锤困难。
　　夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2-3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。第一、二遍采用点夯，单点击数为6-8击；第三遍满夯不少于2击/点。各遍的单点击数应根据现场施工的具体情况（土料性质、含水量、填土层厚度、夯坑深度、夯点周边隆起状况等）再做调整。
　　（四）间隔时间
　　两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。本工程两遍夯间隔时间确定为7天。如果在施工中孔隙水消散情况较好，可酌情缩短间隔时间。对于渗透性好的地基土可连续夯击。
　　（五）收锤标准
　　采用双控办法，具体如下：
　　第一，按上述夯点的夯击次数进行击数控制；第二，按夯沉量控制，最后两击平均沉降量≤5-10CM，当夯沉量不能满足要求，且夯坑周边又过份隆起时，应及时调整强夯参数；第三，如夯坑太深以至拔锤困难，又达不到收锤标准应即填料再打，直到满足设计要求。
　　（六）夯锤选择
　　夯锤重为20T，其底面形式采用圆形。锤底静压力值可取40KPa，锤的底面对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250-300mm。
　　（七）强夯机械
　　强夯施工选用50T带自动脱钩装置的履带式起重机。在臂杆端部设置辅助门架，防止落锤时机架倾覆。
　　（八）强夯施工前准备工作
　　第一，查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。第二，因强夯施工产生的振动，对邻近建筑物或设备产生不利的影响时，在相邻建筑物之间用挖掘机挖宽2m、深4m的防振沟。
　　（九）强夯施工步骤
　　用施工机械装载机和人工配合清理并平整施工场地；标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；起重机就位，使夯锤对准夯点位置；测量夯前锤顶高程；将夯锤起吊到预定高度10m，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；重复步骤三至步骤六，完成第一遍全部夯点的夯击；用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。
　　（十）安技措施
　　强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作：
　　开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量；施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。
　　
　　四、质量检测
　　
　　第一，检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其他有效措施。第二，强夯施工结束，间隔10日后对地基质量进行检验。第三，建设单位委托岩土检测单位进行检测，根据土性选用原位测试和室内土工试验。第四，质量检测的数量，根据设计单位和质量监督部门建议：每个建筑物地基的检验点不应少于3处。第五，检测结果。一是建筑区（A区）强夯后检测结果：地基土承载力特征值fnk≥180Kpa；基础底面8.5m内压实系数λ＝0.95-0.96。二是室外运动场地部分或构筑物位置（B区）强夯后基础底面6m内场地压实系数λc＝0.94-0.96。
　　
　　五、结束语
　　
　　该项目建设地基处理工程已经完成，地基处理施工经验收合格，且未发生质量、安全事故。强夯施工工期30天，质量检测工期15天。地基强夯施工费用约50万元，质量检测费用约15万元。建筑基础设计为条形钢筋混凝土基础，经设计单位估算，该基础比地基未处理时设计方案的其他基础费用节约投资约150万元，室外运动场地节约投资约100万元以上。扣除强夯施工和检测费用，实际节约投资185万元。因此，高填方地基采用强夯法施工处理，经济效益好，施工和检测过程时间相对短，质量安全好控制，社会效益好。
　　
　　参考文献：
　　1、中华人民共和国行业标准JGJ79－200.建筑地基处理技术规范[S].
　　2、江正荣.地基处理便携手册·夯实法[M].机械工业