填海地层强夯法的应用及机理研究

李帅 李世 吴勇 温淼

1.大连市市政设计研究院有限责任公司 辽宁大连 116000 2.国网大连供电公司 辽宁大连 116000

1 工程概况

本工程位于辽宁沿海区域，场地原地貌单元为山前坡地地貌单元，后经人工回填平整后形成现状地貌，根据勘探资料，地层由上至下划分为：①素填土：灰褐色，其成分主要由全风化、强风化花岗闪长岩、碎石及粘性土等组成，本层新近回填，于场区分布普遍。②中砂：浅黄色，由石英、长石颗粒组成，稍密-中密，稍湿-饱和。层厚0.50-3.00m，层底埋深5.00-6.50m。③粉质粘土：灰黑色，软塑-可塑，湿。含少量有机质，略具腥臭味，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。层厚0.30-1.20m，层底埋深3.50-5.50m。④强风化花岗闪长岩：黄褐色，结构大部分破坏，矿物成分发生显著变化，碎块用手可折断，遇水易软化。揭露层厚2.00m，层底埋深2.00-9.00m。该带于场地普遍分布。

2 强夯施工工艺以及参数的选择

强夯施工工艺的选择与场地地质工程条件密切相关，应根据不同的工程地质条件进行强夯工艺以及参数的选择。

2.1 有效加固深度

式中H－－有效加固深度（m）；M－－夯锤质量（kN）；h－－落距（m）；

由上式估算的有效加固深度较实测值大,可采用0.34-0.8的修正系数进行修正。影响有效加固深度的因素除夯锤重和落距外，还有单击夯击能、夯击次数、锤底单位压力、地基土的性质、不同土层的厚度、埋藏顺序和地下水位等。

2.2 最佳夯击能

可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数关系来确定最佳夯击能。夯点的夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，根据上述地层描述情况，沉降主要发生地层为素填土层、中砂、粉质粘土层，厚度最深可达7.00m，故夯击能选用至少为300t.m。

2.3 夯击遍数

夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯2-3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯两遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。

2.4 夯击点布置

夯击点一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5-3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。

2.5 承载力确定

强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定,初步设计时也可根据夯后原位测试和土工试验指标按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定确定。

3 强夯质量检验

（1）强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。

（2）强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取7-14d；粉土和粘性土地基可取14-28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。

（3）强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。

4 强夯技术机理研究

（1）一般认为，强夯的结果导致在地基中沿深度通常形成性质不同的三个作用区。在地基表层受到界面波和剪切波的干扰形成松动区；在松动区下面某一深度，受到压缩波的作用，使土层产生沉降和土体的压密，形成加固区；在加固区下面，冲击波逐渐衰减，不足以使土产生塑性变形，对地基不起加固作用，称为弹性区。

（2）对于饱和粘性土地基，近年来发展了强夯置换法，这是利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基，提高地基承载力和减小沉降。

（3）强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土等地基上对变形要求不严的工程。通过碎石骨料的置换、相当于给软弱土中进行补强，减少了压缩性，从而减少沉降量发生。

5 强夯施工中的注意事项

（1）对于某些土层沉降量过大的土层，一次夯击的沉降量可达50cm以上，从而因夯坑过深而无法提锤甚至丢锤，这时应该考虑在场地先铺上一层碎石褥垫层，再次进行强夯，碎石层选择应具备风化强度弱、岩质坚硬级配粒径良好等特点，再次强夯发生沉降量较大情况后，用碎石进行回填夯坑，回填满后，继续进行强夯，反复这个过程，直至满足规范沉降要求。碎石间隙为良好的排水通道，有利于水分蒸发。一般来说，可以取得较好效果。

（2）对于设计要求承载力较高的局部区域，可采取强夯碎石置换的施工方法，甚至可根据工程需要采取护夯，防止夯击土体侧向滑移剪切破坏。对于局部含水量大，承载力极低的软土（淤泥质土）等，可采用局部换填的方法。最终地基处理方法应根据设计要求以及场地土体实际特点结合而定，并根据现场实际情况进行动态设计、动态施工，保证工程质量。

（3）对于某些对于场地整体均匀性要求较高的区域，待强夯施工完毕后，采用挖掘机将夯点间的软弱土挖出，最终利用级配粒径良好、岩质坚硬、风化程度弱的碎石，回填至略高于设计标高后进行满夯[1]。

（4）强夯时会产生较大的振动，其对周围附近居民产生较大噪音，另外，当风力条件较弱，地表较干旱时，强夯施工会造成较大烟尘，难以散去，对环境污染较大，因此不适于市内人聚集区域施工。

（5）如拟建场区周围有建筑物，应该采用挖取隔振沟等措施防止对周围建筑物的振动破坏。

（6）另检测强夯效果时，应采用浅层平板试验进行检测，应注意，冬季冻土解冻时，会对试验数据产生较大影响。故可选择重型动力触探或超重型动力触探试验进行。