强夯法在吹砂填海地基加固中的应用

徐 超

（唐山交通建设工程监理咨询有限责任公司，河北 唐山 063000）

0 引言

为了加快曹妃甸公路的建设速度，采用边吹填、边开发的模式进行施工建设。场地上部的吹填时间较短，形成厚度约为5m的海砂，场地没有排水压密，固结性较低，承载能力差，为了促进后续施工的顺利进行，选择合适的方案对地基进行处理。“提高加固效果，加快施工速度，降低工程成本”是施工单位的不断追求。在施工过程中，结合工程的具体情况，决定采用强夯法进行地基加固。该方法施工比较简单，而且成本低廉，效果良好。本文主要介绍该施工方法在地基加固的具体运用，希望能够引起人们对这一问题的进一步关注，并为类似工程的施工提供借鉴和参考。

1 工程地质条件

1.1 地形地貌

就地貌来看，施工场地为滨海浅滩，该地区为三角洲平原海岸，内侧为冲积海积平原，外侧为沙质海滩。场地进行人工吹填之后，地形平坦，地面高程在2.70～4.23m之间，平均高程为3.52m。

1.2 地层岩性

施工地区深度在20.0m范围内的地层主要为人工吹填砂和砂土类。最上面层为吹填土，呈松散状态，层厚为3.20～5.70m；往下一层是淤泥质粉质黏土，呈流塑状态，层厚为0.40～2.50m；再往下为粉细砂，呈稍密或中密状态，层厚为6.00～9.80m；最底层为细砂，呈中密或者密实状态，层厚为8.00～16.30m。

1.3 地下水

地下水位的埋深为0.5～1.5m，平均埋深为1.02m。

2 强夯试验

2.1 试夯参数

为了获得该地区的强夯参数，吹填完成之后，在工程场地进行了4个不同夯击能的强夯试验，主夯夯击能为1 500kN·m，夯点间距5m，夯击遍数2遍，夯击击数6～9，停锤标准≤10cm；夯击能2 000kN·m，夯点间距5m，夯击遍数2遍，夯击击数7～10，停锤标准≤10cm；夯击能3 000kN·m，夯点间距5m，夯击遍数4遍，夯击击数8～12，停锤标准≤10cm；夯击能4 000kN·m，夯点间距6m，夯击遍数4遍，夯击击数10～15，停锤标准≤12cm。满夯夯击能500kN·m，夯击遍数1遍，夯击击数1；满夯夯击能1000kN·m，夯击遍数1，夯击击数2。

2.2 试验结论

通过标准贯入、静力触探、面波、浅层平板荷载、强夯振动地面加速度测试等试验，发现夯后效果明显，具体参数统计如下：夯击能为1 500kN·m，有效加固深度6～7m，夯沉量0.20m，地基承载力特征值160kPa，强夯振害最小安全距离20～30m，夯后吹填土面波速度105～123m/s；夯击能2 000kN·m，有效加固深度7～9m，夯沉量0.25m，地基承载力特征值200kPa，强夯振害最小安全距离30～40m，夯后吹填土面波速度111～126m/s；夯击能3 000kN·m，有效加固深度8～9m，夯沉量0.39m，地基承载力特征值250kPa，强夯振害最小安全距离40～60m，夯后吹填土面波速度114～129m/s；夯击能4 000kN·m，有效加固深度8～9m，夯沉量0.43m，地基承载力特征值300kPa，强夯振害最小安全距离50～70m，夯后吹填土面波速度123～140m/s。通过地基土中孔隙水压力观测，夯后半小时内可消散孔隙水压力65%～80%，夯后4h内基本消散。所以，强夯每遍间隔时间不少于4h。通过计算标贯试验数据，强夯影响深度范围内砂层夯后液化现象消除[1]。

3 强夯方案选择及施工参数

3.1 强夯方案选择

在选择方案的时候，考虑到强夯试验结果和建筑物荷载的情况，大部分区域需要进行复合地基和桩基施工，地基承载力提高至220kPa，所以，场地主要采用3 000kN·m夯击能进行处理。道路区域的荷载较小，承载力为200kPa即可，采用2 500kN·m夯击能处理。

3.2 强夯施工

上部吹填土含水量大、承载力小，不利于施工，所以进行强夯处理首先需要解决排水问题。施工中通过开挖明沟，强力扰动进行排水，使得地下水涌出，大大提高了场地表层强度，再使用推土机强力碾压2～3遍，晾晒1～2d之后，再碾压1遍，大大提高强度，满足了施工的要求。另外，围堰出水口处积累了厚层黏性土，主要是淤泥质黏性土，含水量大，水分排出比较困难，在施工中采用山皮石修道挤入，换土混砂后强夯方案，妥善解决淤泥质黏性土问题，满足施工的要求。强夯参数如下：夯锤底直径2000～2500mm，高度1 000mm，夯锤质量20t，单击夯击能2500～3000kN·m，提升高度15.0～18.0m。主夯夯点间距5m×5m，4个点夹呈梅花形布置。点夯2遍，第1遍点夯8～10击，第2遍7～9击。夯锤落距=夯击能/锤重，停锤标准为最后两击夯沉量之和不大于10cm，满夯搭界为1/4锤底面积，夯击能1 000kN·m，夯击遍数1遍，夯击击数1击，每遍夯后间歇时间为3d。

4 强夯检测结果及分析

4.1 夯前指标

统计分析夯前场地勘察报告，得出各层土的力学参数。第一层吹填土标贯为7.5击，静探2.5～3.6kPa，剪切波速117m/s，压缩模量4.2MPa，地基承载力特征值80kPa；第二层淤泥质粉质黏土标贯为3.2击，静探0.66kPa，剪切波速110m/s，压缩模量2.6MPa，地基承载力特征值60kPa；第三层粉细砂标贯为13.5击，静探10.2kPa，剪切波速152m/s，压缩模量6.5MPa，地基承载力特征值130kPa。第一层处于松散状态，第三层处于松散-稍密状态，地基承载力低，查阅相关的规范可以得知，第一层、第三层粉细砂处于中等-严重液化现象。

4.2 强夯处理

采用3 000kN·m夯击能处理之后，区域内各地层力学参数如下：第一层吹填土标贯为20.2击，静探10.1kPa，剪切波速165m/s，压缩模量19.2MPa，地基承载力特征值220kPa；第二层淤泥质粉质黏土标贯为4.8击，静探1.36kPa，剪切波速123m/s，压缩模量4.5MPa，地基承载力特征值120kPa；第三层粉细砂标贯为23.3击，静探15.45kPa，剪切波速280m/s，压缩模量20MPa，地基承载力特征值250kPa。

根据处理前和处理后的数据进行对比分析，可以得知：采用3 000kN·m夯击能时，各层土力学性能比没有处理之前都得到了显著的提高。第一层提高幅度最大，标贯击数和静探锥头指标提高了150%，地基承载能力提高了160%，压缩模量增加了3倍。第二层和第三层地基承载力提高了90%以上，第一层和第三层还消除了液化现象。经过2 500kN·m夯击能处理后，得出相应的参数，通过对比分析可以得知：各层土的力学性能都有明显的提高，但提高幅度与3 000kN·m夯击能处理相比而言，幅度要小一些[2]。

4.3 淤泥质土影响

采用3 000kN·m夯击能处理，得出各地层力学参数指标：第一层吹填土静探8.24kPa，剪切波速138m/s，地基承载力特征值220kPa；第二层淤泥质粉质黏土静探1.32kPa，剪切波速121m/s，地基承载力特征值60～80kPa；第三层粉细砂静探10.3kPa，剪切波速215m/s，地基承载力特征值160～200kPa。通过分析这些数据可以得知，处理之后各层土的力学指标都有提高。

5 结语

通过以上的介绍和分析，结合施工经验，可以得出以下几点结论。

（1）与其他地基加固方法相比，强夯法具有显著的优势，不仅施工设备简单，施工操作方便，而且施工的周期短、成本低廉、效益高，是类似地基加固工程的首选方案。

（2）采用强夯法进行施工建设，加快了地基固结的速度，缩短了工程建设的时间，促进了施工的顺利进行，取得了良好的施工效果，为后续施工做了良好的准备。

（3）通过相关的试验，并对比分析实验结果，可以得知强夯影响深度可达10m，影响范围内的地层力学指标都得到了提高，地基承载能力提高了100%以上，并且不会出现场地液化现象，取得了明显的施工效果，地基经过处理之后还具有良好的均匀性[3]。

（4）如果对大范围堆载区域进行处理，应该进行分级堆载，在加载之前，要等地基土强度满足下一级荷载下地基稳定性要求之后，才能进行加载，这样能够保护地基，避免地基受到破坏。

（5）如果施工场地出现局部淤泥质土较厚的区域，在设计的时候应该考虑其带来的不利影响，并在施工中采取相应的处理措施：如果是道路区域，可以运用换填法处理；为加快排水，提高软土固结速度，可以采取增加排水沟、袋装砂井等方式；为提高地基的承载能力，可以采用复夯的方式，即根据淤泥土厚度确定夯击次数的方式来实现；在地基处理过程中，还可以运用真空堆载预压法或者真空动力固结法进行，这样能够满足工程建设的要求，收到更好的地基处理效果。

[1] 肖勇.低能量强夯法在港口工程软基加固中的应用[J].水运工程， 2004（5）：35-40.

[2] 林雄斌.强夯法加固地基机理分析与强夯吹填砂性地基试验研究[D].南京：河海大学，2006.

[3] 曾力娟.强夯法在吹砂填海地基加固中的应用分析[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2010（6）：67-70.