强夯法在抛石填海地基加固中的应用

王磊 温德乐

【摘 要】本文介绍了强夯法在北海船厂抛石填海地基加固处理中的应用，并对强夯施工方法，以及强夯后地基加固的效果加以论述。通过载荷试验、瑞雷波检测、超重型动力触探等方法验证了该加固方法的可行性和适用性，并进行了相互对比验证， 准确评价了填土强夯地基处理后的工程特性，为后续类似工程的加固处理积累了经验。

强夯法在国际上称动力固结法或动力压实法，这种方法是反复将很重的锤提到一定高度使其自由落下给地基以冲击和振动能量进行强力夯实，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地基性能。由于强夯法处理地基设备简单、施工方便、适用范围广泛，而且加固速度快，效果好，投资省，是当前较经济简便的地基加固方法之一。本文对北海船厂抛石填海地基采用强夯法进行加固处理，通过载荷试验、超重型动力触探、瑞雷波检测等方法检验，强夯加固达到了预期效果，证实了该加固方法的可行性。

1. 工程概况

（1）北海船厂拟在抛石填海区新建船体车间。船体车间长153m，宽78m，车间为单层，行车为5～32吨，为地基承载力要求较高、地基沉降敏感的建筑物。

（2）区内地层较为简单，上部为开山碎石填土层（第①层），主要以10cm～100cm块石为主，厚度为6.3～8.5m，填土下部局部为抛石挤淤的残留体，主要为淤泥质粘土（第②层），厚度为0.0～2.2m，基岩以花岗岩为主。

（3）设计要求加固后地基承载力特征值fak≥200KPa ，变形模量E0≥20MPa。地基加固目的：达到建设场地的整体稳定和挤淤的目的；处理后地基承载力满足设计要求；处理后地基变形满足设计要求。

2. 强夯施工参数

2.1 单击夯击能的选择。需要加固的上覆土层厚度为6.8～9.0米，被处理土层主要为抛石回填土，根据我国《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中的规定，选择单击夯击能为4000KN.m，有效加固深度为8.0～9.0m。

2.2 夯点布置。夯点为梅花形布设，夯击间距：横向和纵向均为6m。

2.3 夯击次数和夯击遍数的选择。最佳夯击次数应以夯坑压缩量最大、夯坑周围隆起量最小的原则确定。通过现场4000KN.m能量强夯试验。夯击次数根据最后两击的夯沉量之差不大于50～80mm确定，第一遍重点点夯，夯击次数为11～13击；第二遍辅助点夯，夯击次数为9～10击；第三遍为满夯，夯击次数为3 击。

2.4 间歇时间。两遍点夯之间的间歇时间取决于夯点间超静孔隙水压力消散情况，夯点间距小孔隙水压力消散较慢，夯点间距大孔隙水压力消散快。鉴于本工程的地质情况确定夯击遍数时间间隔为3天。

3. 强夯效果检验

3.1 平板载荷试验。在强夯区范围内完成了3个载荷试验点，它主要反映承压板下1.5～2.0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状。主要试验设备及试验要点如下：承压板面积为1 m2圆形；采用60t水箱提供反力；采用慢速维持载荷法，连续2小时内，每小时沉降量小于0.1mm时方可施加下一级荷载；加荷采用QW100型千斤顶施加，荷载采用联于千斤顶的压力表测定油压，根据千斤顶率定系数计算而得；沉降观测采用MP06-90型高精度位移测量仪进行。

3.1.1 载荷试验成果。根据单级加载P（KPa）与相对稳定沉降量s（mm）实测值，绘制各试验点p-s原始曲线，对原始曲线进行修正后，得到各试验点PLT测试p-s曲线（见图1、图2、图3）。

图2 2号点P-S曲线 3.1.2 地基承载力值fak的确定。根据p-s曲线分析可知，各点试验曲线无明显比例界限点，结合相类似工程检测经验，承载力特征值采用相对沉降法确定，取沉降量与承压板直径比值s/b=0.005～0.007所对应的荷载值作为各试验点承载力特征值，各试验点部位地基土承载力特征值见表1。

从表2可以看出，夯后土体变形模量为21.4～26.9MPa，检测点变形模量达到了设计要求的20MPa。

3.2 瞬态瑞雷波测试。应用瞬态瑞雷波法对强夯地基进行夯前、夯后进行检测，以了解整个强夯区地基的均匀性，同时对强夯地基加固影响深度作出评价。

3.2.1 采用设备及技术参数。采用吉林大学工程技术研究所研制生产的SE2404E型综合工程探测仪对场区夯前、夯后进行检测，根据测试内容安装激振器和拾振器，在振源同一侧应放置两台间距为L的竖向传感器，接收由振源产生的瑞雷波信号，改变激振频率，测试不同深度处土层的瑞雷波波速。根据瑞雷波波速擬合计算地层横波（剪切波）速度Vs，绘制频散曲线Vr-H，根据频散曲线对强夯地基进行评价解释，分析各测点在垂直方向上的强夯效果。技术参数设置：采样长度：1024K；采样率：0.5ms；高切：500Hz；12道检波器；道间距：0.50m，偏移距2/5m；测试环境要求：100米内无强夯等强震动施工。

3.2.2 瞬态瑞雷波资料处理。

（1）按设计要求，夯前对场区内6个典型点进行瑞雷波测试，夯后在整个场区布置3条瑞雷波测线，共计完成24个测点，由于篇幅限制仅给出3个典型点夯前、夯后数据，见表3。

（2）从夯前和夯后瑞雷波检测数据中可以看出：强夯后土体剪切波速提高， 反映了强夯后土体被挤密加固。夯前抛石填土区平均剪切波速范围133.2m/s～144.5m/s，夯后场填土平均剪切波速范围240.5m/s～263.6m/s，对比夯前、夯后测试成果，在强夯影响深度内夯后场地填土剪切波速值提高80.1%。强夯加固后场地填土密实程度增加明显。

3.3 超重型（N120）动力触探检测。

（1）采用自动落锤装置，在每一检测点深度方向连续贯入，每10cm测读一次锤击数N120。根据探头贯入的难易程度判定土层的性质。根据动力触探指标，利用地区经验，对地基土的变形模量、地基承载力作出评价。动力触探试验点在强夯后总计布设21个点位。由于篇幅限制仅给出5个典型超重型动力触探检测数据，见表4。

（2） 采用连续的圆锥动力触探检测，结果显示夯实土的承载能力得到很大的改善。在碎石填土层内所做超重型触探击数变化较大，根据夯区所做重型触探击数统计计算，土层承载力达到200KPa以上，满足设计要求。

4. 结语

4.1 实践证明， 强夯法地基处理技术具有设备简单、施工方便、速度快、节省原材料、投资省、适用范围广等优点， 特别对于以块石、碎石填料为主的抛石填海地基处理具有明显的优势。

4.2 通过对本工程检测的研究， 可以得知对于强夯地基效果的检测， 需使用综合的检测方法。采用载荷试验获得表层的地基承载力和变形模量； 采用连续的圆锥动力触探得到自上而下地层密实度， 经处理后得到地层的承载力和变形模量；利用瑞雷波测试试验来确定加固土层影响深度及强夯有效加固深度。把每种检测方法得到的结果进行对比分析和综合互补， 这样强夯效果检测评价结论才能准确可靠。

参考文献

[1] 张永均等，建筑地基处理技术规范（ JGJ 79- 2002） [ S ] ， 北京： 中国建筑工业出版社， 2002.

[2] 《地基处理手册》编写委员会. 地基处理手册（第二版） [M ].北京： 中国建筑工业出版社， 2000.

[3] 詹金林，强夯法地基处理设计及夯后检测[ J ]，北京：施工技术，2008.6.

[4] 程建伟，填海造陆地基强夯效果检测评价的研究[ J ]，北京：工程勘察，2010.3.