探析强夯地基处理技术

徐德铛 王凌君 李慧莹

摘 要 部分土木工程施工区域的土体情况不甚理想（如碎石土、沙土、黏性土、湿陷性黄土、杂填土等），按照常规方式无法夯实地基。本文对强夯地基处理技术进行了介绍，围绕施工材料和器具的选择、施工中的注意事项、施工过程中需要遵循的原則等对强夯地基处理技术的施工要点展开分析，以供参考。

关键词 强夯地基处理技术;土体情况;碎石土;湿陷性黄土

引言

强夯地基是指运用起重机（包含搭配三脚架、龙门架等）等设备，将8～10吨重的夯锤提升至一定的高度（最低不得小于6m，最高可达数十米）后，使其自由落下，借助落地过程中产生的巨大冲击力，对施工区域的地基造成冲击，目的在于强力压缩土层中的空隙，液化局部土体，全面提升基地承载能力。

1强夯地基处理技术简介

建筑地基是指建筑物下方起基础支撑作用的土体或岩体，承受上部结构荷载影响。尽管地基不属于建筑的组成部分，但对于保证建筑物的坚固、耐久具有非常重要的作用。随着技术的不断提升，现代土木工程涉及的范围十分广阔，面临的土体结构也日益复杂。比如在一些土体松散处建立大型钢结构厂房工程建筑体（例如陶瓷原料基地项目，为单层钢结构厂房，门式钢架结构，基础采用独立基础，土体为回填土区域，采取强夯地基处理技术）。面对此种情况，强夯地基处理技术逐渐形成并一步步发展、完善，时至今日，已经成为现代建筑领域不可或缺的重要技术。运用强夯处理技术的目的在于，借助重型夯锤下降过程中对地面造成的巨大冲击力，使土层中出现冲击波和冲击应力，压实土层孔隙、液化局部土层的同时，还可以在夯击点周围生成裂隙，从而形成“自然”的排水通道，方便土层孔隙中的积水和气体排出。之后，土层中的所有元素会重新排列，在时效性压密的作用下，逐渐固结，最终使建筑地基的承载力得到加强。

2强夯地基处理技术的施工质量控制要点

2.1 施工材料和器具的选择

在强夯地基处理技术对回填土料的要求较高，掺杂有机物质、含水量较高的黏性粉土、粉质黏土等均需排除在外;而柴油、机油、齿轮油、液压油、钢丝绳、电焊条等必须能够与主机设备搭配使用。施工器具方面需要满足如下要求：其一，夯锤的外壳必须为钢板材质，内部采用钢材质制成的骨架，焊接牢固后浇筑C30强度的混凝土;或者直接选用全钢制的夯锤。根据建筑施工区域的具体情况，可以选择圆形底面和方形底面两种不同形态的夯锤。相较之下圆形底面夯锤出现旋转的概率较低，稳定性较好。在实际运用时，夯锤底面积大小需要按照施工区域土体性质和夯锤自身的重量来决定。一般情况下，锤底静态的压力值应该控制在30～45kPa之间，如果土体由大量沙质土或者碎石类土组成，则压力值可以适当调高。其二，为了提升夯实地基处理的成功率，保证施工现场的安全性，起重机的最小起重能力应该控制在150kN以上，以履带式起重机为最佳。设备运转时，夯锤的起吊高度必须达到既定要求，自动脱钩装置的强度、其他安全设置务必到位，最大限度保证施工的灵活性。其三，起重机起吊夯锤的过程中，夯锤脱钩的瞬间可能出现起重臂后倾或臂杆振动骤然减小的情况，导致夯锤落地区域发生偏离，影响地基处理结果。为了避免此种现象，可以在起重机前方设置一台推土机，起到地锚的作用。起重机的臂杆顶部与推土机之间应该采用至少两根钢丝绳进行连接，且钢丝绳与地面的最大夹角应该在30°以下[1]。

2.2 施工中的注意事项

强夯地基处理过程中，必须重点关注下列事项，否则地基稳固程度不足，建设于其上的房屋建筑产生的荷载将会转化为内部应力，使居住于其中的用户随时面临房倒屋塌或墙体脱落之类的风险。首先，施工前应该对土体构成进行系统性勘探，确认是否采用强夯处理方式。其次，计算夯锤重量、夯锤底面直径、最佳落地距离之后，进行实验性的强夯处理。在此过程中，最终的下沉量以及基本夯实次数、累积总下沉量等参数务必精确，试夯结束后，有效夯实深度是否达到既定要求，也需要得出结论。再次，基坑的夯实范围与施工区域基础地面相比，应该略大。因此，在开挖地基时，基坑无论设置成何种形态，均需保证边缘地带的实际宽度多于设计宽度至少30cm，否则会对强夯处理造成困难。在夯实前，基坑底面应该高于设计标高，且预留土层的厚度原则上不得小于试夯过程中，土层的总下沉量外加5～10cm。待强夯处理完毕后，有关人员应该对基坑表面进行拍实处理（与设计标高保持一致）。最后，夯锤的重量、落地距离，夯点放线等参数务必保持精确，从而为工程审计提供依据。

2.3 施工过程中需要遵循的原则

强夯地基处理过程伴有一定的风险，故作业期间必须遵循如下原则：

（1）强夯过程中的减震、隔震原则。除了上文所述的严谨计算最佳落地距离等方式之外，还应借助多种方式，减小起重机等设备的震动速度，最大化发挥设备作用。在施工现场，与强夯地基处理同时进行的其他作业流程较多，部分精密仪器的敏感度极高，自然环境出现任何“风吹草动”，均会影响仪器的性能。在夯锤落地的瞬间，距离较近的仪器很可能在巨大冲击波的影响下，出现屏幕碎裂、感应失灵等情况。因此，在夯实作业区的外围地带，应该增设隔震带，减小夯锤落地的附加影响。一般来说，隔震带的深度延伸至地下3m，即可阻止大部分冲击波继续外流。但具体深度应该充分考虑作业区的土体结构，土质松软程度越大，隔震带的深度也应随之增加。

（2）按照方案完成强夯次数后，需要仔细检查被夯地基的强度。此过程的重点在于地基载荷力。除了常规的重型动力触探检测（检测最小深度应该为10m）之外，还可以借助三维协同勘探设计模式和模拟软件，切实掌控地基夯实程度。

3结束语

强夯地基处理技术是一种针对特殊土体的方式，对于应用区域具有相对严格的要求。如果土体结构、密度已经处于理想范围，则盲目使用强夯技术，会导致土体出现新的问题，反而影响建筑地基质量。因此，在实际运用强夯地基处理技术是，有关人员应该注意收集土体结构变化的各项参数，使方案设计更加科学。

参考文献

[1] 栾明龙.瞬态瑞利波技术在地基强夯质量检测中的应用效果[J].物探与化探，2020，44（3）：615-625.