强夯碎石桩法在市政公共建筑地基加固处理中的应用

周 涛

（兰陵县市政管理服务中心，山东 临沂 277700）

0 引言

市政公共建筑是指由政府或政府授权的机构在城市中兴建、维护或管理的建筑物，在为公众提供基本的社会服务和公共设施的同时，需具备极高的安全可靠性。地基工程是市政公共建筑工程施工中的关键组成部分，施工人员应给予充分重视，不断完善施工技术，从而提高地基部分施工质量，保证城市公共建筑的安全可靠。强夯碎石桩法适用范围广泛，在多种土质地基中有良好的应用效果，可显著提升地基强度。本文结合某市政公共建筑地基施工，对强夯碎石桩法施工技术要点进行分析。

1 工程概况

案例工程为某市政办公楼，采用框架剪力墙结构，长度为55m，宽度50.2m，高5层，根据地质勘察报告显示，地基部分表层土主要由房渣土构成，厚度为3.2~7.8m，未做填方设计，开展地基施工前需要对表层土进行处理，从而最大程度强化其作为持力层的作用。与此同时，经过试验和调查发现，原地基承载力特征值为75kPa，需要对地基进行加固处理，使其≥150kPa，地基各土层物理学指标见表1。

表1 地基各土层物理力学指标勘察报告（平均水平）

2 强夯方案确定

回填土厚度大，且质地松散，加之南侧和西侧存在永久边坡问题，预计后期沉降将达到1815mm，为避免其对建筑后续使用产生影响，需及时处理回填土，以控制沉降量，避免深层失稳问题，确保建筑整体稳定。结合现场基础桩试打结果发现，存在垮孔、成桩难问题，综合考虑施工造价、施工可行性操作、施工周期等因素，决定采用强夯碎石桩法处理填土，在整平场地后，结合填土层厚度，设计3套强夯方案，见表2。

表2 3套强夯方案比较

对上述强夯方案加固效果进行验证，为此开展静载和动力触深试验。试验结果表明，3套强夯方案处理后的地基土体在各自区域深度范围内均有所提高。方案1 和方案2 处理0～6.0m 填土效果良好，但是方案1夯后土体极限承载力仅为165kPa，无法满足最低180kPa的要求。对于饱和杂填土，采用强夯碎石桩法，不仅填土效果好，还可影响更深范围的土层，原因在于：

（1）强夯配合碎石桩施工，能够对软弱土体产生置换作用和振动加固效果；

（2）碎石桩能够促进夯击能向更深土体进行传递[1]；

（3）在饱和填土中，碎石桩能够促进水体消散，从而提高土体固结效果[2]。

综合来看，当填土厚度不超过6.0m，采用方案2。当填土厚度超过6.0m时，则采用方案3。

3 强夯碎石桩法施工技术要点

3.1 平整场地

在正式开展施工前，清理垃圾，用低推土机对场地进行平整，并根据场地情况，设置相应排水设施。因施工现场分布较多填方区域，且表层填土质地松软，如果遇到大雨，容易往低洼处下渗，经过深层回填土后雨水又无法及时下渗，强夯操作后可能形成橡皮土，无法实现良好加固[3]。因此，在对场地进行平整后，对表层填土进行轻微碾压，并在相应区域设置盲沟，方便雨季来临时进行施工。

3.2 碎石填充

碎石填充是强夯碎石桩法处理建筑地基的核心步骤。填充前应将填充用的碎石进行筛选和清洗。填充时需要控制碎石的均匀性和密实度，以确保填充的质量。填充深度应根据工程设计要求确定。填充完成后，需要进行平整，以确保碎石填充的表面平整度。

3.3 定位放线

在进行强夯碎石桩法定位放线之前，需要确定施工现场是否符合施工要求，如场地基础情况、场地平整度、场地地质状况等。同时，对桩分布位置、布点进行再次核实，检查夯点数量、夯桩间距、夯桩深度等是否满足施工要求。对施工现场周边情况进行分析，确定周边地下是否分布电缆及管线等，在施工过程中需要避开这些物体[4]。同时，检查配备的夯机数量、具体型号和参数，及时进行调整，避免机器设备带病工作。利用标线、标桩标记夯点位置，确定夯桩方向，确保桩与桩之间的定位准确。

3.4 夯机对位

夯机对位之前，确认夯机的位置和放置方向，确保夯机的垂直度与水平度，并对夯击频率参数进行确定，保证夯击次数和速度符合施工要求。确认夯桩点位和夯击方式，如单锤夯击、双锤夯击等。对夯桩深度进行有效控制，确保夯桩的承载力和稳定性。根据施工设计方案，对范围坐标进行处理，采用按照桩孔间距配合使用全站仪，对夯机位置进行标记。

3.5 钻孔

在钻孔前，确定每个桩的位置和深度，钻孔的深度根据工程设计要求确定，采用机械或手工方式进行。为保证钻孔质量和孔壁的平整度，需要使用水泥浆对孔壁进行加固。钻孔过程中，确保钻头与孔位的中心位置对正，并对钻具的垂直度加以矫正，每2m 进尺后对孔斜进行一次矫正，如果偏差过大，则及时停止，并进行调整，遵循先慢后快原则[5]。

3.6 强夯起锤高度测量

强夯是强夯碎石桩法处理建筑地基的最后一步，强夯时控制强夯机的冲击次数和冲击力度，以确保填充物的密实度和稳定性。通过夯锤将碎石填充进钢管桩中，并在夯击过程中不断挤压石料，形成高密度的桩身结构，以达到增强地基承载力的目的。夯锤起锤高度测量是关键环节，需严格按照规范进行操作，以确保施工质量和安全。起锤高度是指夯锤在夯击碎石桩时从一定高度落下的路程，其测量方法主要有以下2 种：

（1）直接测量法。即在夯锤的下端安装高度计或其他测高仪器，直接测量起锤高度，此法测量准确性较高，但操作难度较大，需要考虑到夯锤高度与钢管桩长度、管口处填充的碎石高度等因素的影响[6]。

（2）溢流量法。指利用夯锤落下时所产生的冲击波引起的水位变化来间接测量起锤高度，具体操作方法为，在夯锤下端的集水坑内安装水位计，记录夯击过程中水位的变化值，根据水位变化值计算出起锤高度。与直接测量法相比，溢流量法简单易行，但精度稍有欠缺。

3.7 夯沉量测量

夯沉量是指在夯击碎石桩的过程中，桩身下沉的深度，测量时主要采用理论计算法和直接测量法，其中理论计算法是根据施工时选择的夯锤重量、夯击次数、桩截面积、填充碎石的松密程度等参数，通过理论计算得出桩身的夯沉量，但该方法仅适用于施工前有较为准确桩身沉降量计算的情况。直接量测法则是在强夯碎石桩施工过程中，通过测量夯击前后桩顶标志的高度差来计算桩身下沉的深度。具体操作方法为，在桩顶标志处固定一个铁桩，施工前将其标记高度，施工过程中不断检查标志高度，夯击结束后再次标记其高度，通过两次标记高度差即可计算出夯沉量[7]。案例工程采用直接测量法。当确定夯沉量达到要求后，移机到下一个夯点。

3.8 质量验收

（1）施工前验收。现场勘察，确定桩基位置、桩长、桩径等参数。同时，要对场地的地质情况和地下水位等进行全面了解，检查施工方案的合理性。

（2）施工中验收。现场设备应符合相关标准，施工材料必须符合规定的质量标准；施工人员必须经过专业的培训和考核，施工操作必须符合相关标准[8]。

（3）施工后验收。对每个强夯碎石桩进行检测，确保其垂直度和水平度符合设计要求。检测夯击次数、夯击深度和碎石成形情况，保证其符合质量标准要求。施工质量标准见表3。

表3 案例工程强夯碎石桩法施工质量标准

4 地基加固效果

案例工程地基部分施工结束后，对地基填土力学指标进行检测，结果见表4。由表4 可知，经过强夯碎石桩法加固处理后的地基，压缩模量、黏聚力、内摩擦角均满足施工要求。填土达到稍密~中密状态，地基承载力大幅提升，加固效果良好。当然，施工过程中也发现个别孔因淤泥质含水量、厚度比较大而发生垮孔，因此采用钢护筒施工技术进行对应处理，其余部分施工顺利，不仅缩短施工周期，也明显降低地基加固处理所需费用。

表4 强夯碎石桩法地基加固前后填土力学参数变化

5 结束语

综上所述，市政公共建筑施工要求比较高，地基处理难度大，强夯碎石桩法结合施工规范及要求对桩位进行科学布置，通过强夯将碎石打入地下，形成碎石桩，并通过夯击桩间土形成复合地基。该工程的实践证实，采用强夯碎石桩法对市政公共建筑地基进行加固处理，工序简单，可明显降低地基土压缩性，不仅能够发挥地基挤密和排水固结作用，同时能够显著提升地基承载能力。但是，强夯法施工需反复夯击地基，合理安排工序，必要时设置隔振措施，以降低噪声污染。