山区填方地基强夯处理方法

徐芳吉

（浙江省地质矿产研究所，浙江杭州310007）

山区填方地基强夯处理方法

徐芳吉*

（浙江省地质矿产研究所，浙江杭州310007）

强夯法是使用起重设备，将大重量和一定外形结构规格的夯锤起吊至某一高度后，自由下落，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使地基土产生强烈的振动和很高的动应力，从而在一定范围内使土体的强度提高，压缩性降低。结合工程实际对强夯的设计及施工中有关问题进行探讨。

山区填方；地基处理；强夯；施工

1 工程概况

浙江丽水市低丘缓坡开发较多，通过高挖大填整平场地进行建设。某企业需要建设1～2层的厂房与多层办公楼，荷载要求为305kN/m。建设场地位于填方区域，填方厚度差异大。直接采用浅基础会产生不均匀沉降问题，采用桩基础费用高、施工周期长，只有采用强夯进行地基处理比较经济。

2 工程地质条件

场地为低山丘陵地貌，经挖填整平后相对平坦，根据《勘察报告》，场地土分布情况如图1所示，岩土层特征如下：

①填土：色杂，干燥，松散。主要由残坡积土、风化岩、碎块石组成，最大块径2m，极不均匀，厚度0.6～13.1m。

②含碎石粘土：黄褐色，湿，稍密，碎石大小2～5cm，fak=150kPa。

③-1全风化凝灰岩：黄褐色，湿，稍密，呈砂土状，fak=200kPa。

③-2强风化凝灰岩：灰黄色，密实，呈碎石状，fak= 400kPa。

③-3中风化凝灰岩：灰色，块状，局部裂隙发育，fak=2000kPa。

场地地下水类型简单，地下水位较低。水位埋深随季节变化，地下水对砼不具侵蚀性。

图1 工程地质剖面图

3 强夯设计

3.1 设计依据

（1）工程总平面图，基础平面图；

（2）国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009版；

（3）《强夯地基处理技术规程》(CECS 279:2010)；

（4）国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012）；

（5）部门标准《建筑地基处理规范》（JGJ79-2012）；

（6）国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》（GB50202-2013）；

（7）其它有关设计计算规范、规程。

3.2 基本思路

对场地内回填区域进行强夯处理，提高回填土的承载力以作为建筑物的基础持力层。强夯施工拟采用2000kN·m夯击能，直径2.5m20t夯锤，强夯施工目标为夯后的地基土承载力特征值不小于160kPa。

3.3 设计参数

强夯施工分3遍进行，各遍次设计参数如表1所示。

表1 强夯施工设计参数

3.4 夯点布置

第一遍：梅花形布置，夯点间距4m。第二遍：梅花形布置，位置与第一遍错开，夯点间距4m（如图2所示）。第三遍：满夯，均匀布置，锤印搭接1/3(如图3所示)。

图2 主夯点布置示意图

图3 满夯夯点布置示意图

表层约0.5m范围内有起伏，应于全部强夯完毕后，采用铲车推平，在地基上铺300～500mm厚的碎石垫层，以改善传力条件，使荷载传递较为均匀。垫层施工按规范分层压实处理。

4 施工要求

4.1 施工设备

(1)冲锤：直径2.5m20t夯锤；

(2)升降机械：30t起重机；

(3)填料设备：铲车；

(4)其他设备：运输车，碾压设备，静载荷试验设备。

4.2 施工程序

强夯区域放样→第一遍主夯夯点放样→夯机就位→使夯锤对准夯点→起锤进行第一遍主夯点强夯→整平施工现场→第二遍主夯夯点放样→夯机就位→使夯锤对准夯点→起锤进行第二遍主夯点强夯→整平施工现场→进行低能级满夯→进行数据检测。

4.3 施工要求

开始前应对试夯区域进行清表和场地平整，挖除山皮土、耕植土、淤泥等，夯前测定并记录试夯区域场地标高。

每遍夯击完成后，将夯坑推平，两遍夯击完成后，进行一遍满夯，每遍2击，满夯夯击能见表，要求锤印搭接1/3。满夯完成后测定并记录夯后场地标高。应注意做好场地排水措施，修挖临时排水沟进行有序排水，每遍夯击完成后应及时推平，防止施工过程中夯坑积水。

做好安全生产、文明施工。

4.4 施工准备

强夯之前应先清除夯击范围内表面耕植土及草皮树根、局部的腐殖土和淤泥至老土，同时做好现场排水措施。清理场地并整平，修出夯机行走的道路，根据甲方放出的控制桩，进行施工放点。

组织施工管理人员熟悉图纸及有关技术规范和标准,认真掌握施工方案具体施工要点，向有关施工机组及作业人员进行施工前技术交底及质量、安全交底。

施工前由施工员在施工图上对夯点进行编号，施工时每一点都要与施工图对号进行，防止漏夯。设备进场调试正常，具备施工条件，同时向监理单位提交开工前所需各种报验、报表。

在雨期施工时，随时做好明沟排水工作。

测量人员在施工前备好仪器和记录表格等现场技术资料。根据建设方提供的控制桩放出地基外扩定位线和主夯夯点。

确定夯锤落距，将脱钩器拉绳在夯击能预定高度处锁定。夯锤落距在施工前由机组测量员，机长共同施测，并做标识，质检员复测确认，施工过程中由测量员控制。

夯击数由测量员控制，并具体负责签写《强夯施工记录》。《强夯施工记录》应如实填写锤重、落距、夯击数、每击的夯沉量及总夯沉量等，质检员检查并签字认可后，才可作为核算完成工作量的依据。

4.5 大面积施工

各项施工参数确定下来后,可开始大面积施工。施工前，先平整场地，平整度和表面硬度应满足重型施工设备安全行走要求。复测场地标高，满足设计起夯面标高要求后，用经纬仪向施工场区内引测施工图角点控制坐标，经监理工程师验核无误后，再按施工图布置夯点，并用白灰标出夯印。

强夯主机和夯锤就位后，要对夯锤的落距进行测量，并在要求高度处锁定，使其在夯击过程中落距始终保持不变，确保每击均能达到设计单击夯击能，同时测量就位后的锤顶面标高和地面标高，锤顶面至自然地面的高度，以计算每击的夯沉量和夯坑深度。

将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩，夯锤夯击地面，测量夯锤顶面标高，减去夯锤就位时的顶面标高就是第一击的夯沉量，如此反复进行，直至最后3击的平均夯沉量满足设计和规范控制标准后，停止夯击，进行移位。移位时，应先将主机后退一定距离，再起吊夯锤，使锤底与夯坑底面脱离，靠惯性使锤移动到下一夯点，此时应立即脱钩，随时调整主机位置，使主机的吊杆、门架和夯锤保持最合理的受力结构状态，再起吊夯锤，进行夯点施工。重复上述步骤，直至所有第一遍夯点全部完成。同样的步骤，满足间隔期要求后完成第二遍夯点施工。

4.6 地面隆起和翻浆，形成橡皮土原因分析

(1)夯点选择不合适，使夯击压缩变形的扩散角重叠。

(2)夯击有侧向挤出现象。

(3)夯击后间歇时间短，空隙水压力未完全消散。

(4)夯击数过多易出现翻浆(橡皮土)。

(5)雨期施工或土质含水量超过一定量(一般为20%内)时，出现夯坑周围隆起及夯点翻浆现象。防治措施：

①调整夯点间距、落距、夯击数等，使之不出现地面隆起和翻浆为准。

②施工前进行试夯确定：各夯点相互干扰的数据；各夯点压缩变形的扩散角；各夯点达到要求效果的遍数；每夯一遍空隙水压力消散完的间歇时间。

③根据不同土层不同的设计要求，选择合理的操作方法(连夯或隔行间夯等)。

④对于易翻浆饱和粘性土，可铺填砂石垫层，以利空隙水压消散。

⑤尽量避免雨期施工，必须雨期施工时，要挖排水沟，设集水井，地面不得有积水；减少夯击数，增加空隙水的消散时间。

4.7 冬、雨期夯击效果差，不能满足设计要求深度内的密实度的原因分析

(1)冬期施工土层表面受冻，强夯时冻块夯入土中，这样消耗了夯击能量又使未经压缩的土块夯入土中。

(2)雨期施工地表积水或地下水位高，影响了夯实效果。

(3)夯击时在土中产生较大冲击波，破坏原状土结构，产生液化(可液化的土层)。

(4)遇有淤泥或淤泥质土，强夯无效果，虽有裂隙出现，但空隙水压不易消散掉。

防治措施:

(1)冬季施工首先从施工方面入手，应先清除地表的冻土层再进行强夯施工，一是防止冻土夯入地基融化后形成地基土的疏松，二是防止冻土层过厚影响夯击强度和强夯处理深度，如果厚度小于100mm但已形成硬壳层，也可以直接施工，但需相应增加夯击次数和夯击能，以确保达到设计承载力和影响深度。

(2)雨期施工时，地表不能有积水，增加排水通道，场地平整应有泛水0.5%～1%，夯坑及时回填压实，防止水渗入；场地外围设围埝，防止外部地表水浸入；四周设排水沟，及时排水。地下水位高时，可采用点井降水或明排水(抽水)等办法降低水位。

(3)若基础埋置较深时，可先挖除表层土，使起夯地表标高接近基底标高，减小夯击厚度，提高加固效果。

(4)夯点正方形网状布置，荷载较大的部位，可适当增加夯击点。

(5)外围夯点轮廓中心线，比建筑物最外轴线扩大l～2排夯点(取决于加固深度)。

(6)土层发生液化应停止夯击，此时的击数为该遍确定的夯击数或视夯坑周围隆起情况，确定最佳夯击数。

(7)间歇时间时保证夯击效果的关键，主要根据空隙水压力消散完来确定。

(8)当夯击效果不显著时,应铺砂石层，以利排水，增加加固效果。

(9)夯锤应有排气孔，以克服气垫作用，减少冲击能损耗和起锤时对夯锤吸力。

(10)在正式施工前，应通过试夯和静载试验，确定有关参数。

4.8 土层中有软弱土夹层，影响加固深度与加固效果的原因分析

软粘土弱夹层位于加固范围之内，则加固只能达到弱夹层表面，而在软弱夹层下面的土层很难得到加固，这是由于该层吸收了夯击能量难于向下传递所致。防治措施:

（1）尽量避免在软弱夹层地区采用强夯法，或代之以强夯置换法进行加固地基。

（2）加大夯击能量。

5 现场试验

5.1 单点夯击试验

试验方法是分别在夯锤上和夯坑周围地面相互垂直方向埋设观测标识，在夯击过程中，利用水准仪测量每击的夯沉量和地面水平方向、垂直方向的位移，直到最后3击平均夯沉量满足参数表内的要求，绘制夯击数和夯沉量关系曲线，计算有效夯实系数，确定最佳夯击数和夯点间距。

本工程在进行单点夯击试验时，在每个试夯区内设2个单点夯击试验点，并埋设地表变形观测网，每夯一击，应观测地表变形和每击夯沉量，做好沉降观测记录，并绘制锤击数与夯沉量的关系曲线，寻找出曲线趋于缓和的线段所对应的击数，即为该点地基土的最佳锤击数。

5.2 群点夯击试验

在单点夯试验的基础上，按设计确定的单击夯击能及夯击次数和布点间距分遍施工，并控制最后3击的平均夯沉量满足设计要求，使地基土在水平方向和垂直方向均得到有效加固。除了详细记录夯击数和每击的夯沉量，记录施工过程出现的异常情况以外，还要计算夯后场地的整体下沉量。通过对整个试夯区的群点夯击，求出平均夯沉量和总夯沉量，夯前夯后地面标高的变化，来确定整个工程的标高控制情况。

5.3 静载荷试验

按复合地基试验方法对施工完成后的地基静载荷试验。

[1] CECS 279:2010强夯地基处理技术规程[S].中国计划出版社，2010.

[2]工程地质手册[M].4版.中国建筑工业出版社，2011.

[3]丽水富岭开发区某企业岩土工程勘察报告[R].浙江省浙南综合工程勘察测绘院，2014.

[4]李春阳.浅析强夯法在块石回填土中的应用与效果[J].土工基础，2002，16（1）.

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徐芳吉（1962-），男（汉族），浙江衢州人，工程师，现从事地质矿产技术工作。