強夯法在高填方地基處理中的應用

　　摘要：文章結合實際工程，通過現場實驗，對強夯法加固地基的一些問題進行了探討，包括夯擊能量級別、夯點位置、合理間距及夯擊遍數的確定等，并分析了強夯法對高填方地基的加固效果及經濟效益和社會效益，結果可供類似工程參考。
　　關鍵詞：地基處理；強夯法；應用
　　
　　地基處理方法有換填法、預壓法、強夯法、振沖法、土或灰土擠密樁法、砂石樁法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法、托換法。強夯法是將重錘（一般為80-400KN）提升到一定高度處（一般為6-40M）自由落下，給地基以強烈的沖擊力和振動，使土體結構破壞，孔隙壓縮，土體局部液化，通過裂縫排出孔隙水和氣體，地基土在新的狀況下固結，從而提高承載能力，并降低其壓縮性。強夯法施工簡便，效果顯著。2007年，南平西區城市建設開發有限公司在某開發區學校對高填方土層地基采用強夯處理，取得了良好的技術經濟效果，深受建設單位和有關專家們的好評。本文結合工程實例，主要介紹強夯法在工程施工中應用，以供同行參考。
　　
　　一、方案比較
　　
　　某開發區學校，擬建小學區和初中區。用地面積約34000m2，建教學樓二棟，辦公樓、宿舍樓及綜合樓各一棟，框架結構5-6層。該校用地范圍均為高填方區，填方高度達12-60m，填筑材料為碎石、砂、卵石和少量崩坡積含碎石粉質粘土等，且回填土石方未進行回填夯實處理。根據該工程的地質條件，我們進行了多個方案比較：
　　第一，沉管灌注樁基礎。采用樁基技術可保證，但基礎不僅耗費大量建筑材料，而且工期長，工程造價高。打樁時遇到大的石塊，這一不可預見的情況會給施工帶來更大的困難，難以保證施工中樁的質量。第二，挖孔樁?？紤]到該地基填土厚度有12-60m，加之擬建建筑物只有5-6層，荷載小，采用人工挖孔樁，既不能滿足挖孔樁構造要求，又增加了造價，延長了工期。另外，福建省建設行政主管部門要求，人工挖孔樁不得超過15米。這樣的方案不可取。第三，預應力管樁。打樁時一定會遇到較大的石塊，且持力層達12-60m，這樣施工就很難保證施工中樁的質量，且費用不經濟。第四，強夯法。地基加固效果顯著，使用設備簡單，施工方便，速度快，投資省，既可以提高地基的承載力，又能增強抗液化穩定性。
　　上述方案對比研究后，確定采用強夯法對地基處理，再進行鋼筋混凝土淺埋基礎施工。經建設單位與設計單位協商，首先進行地基強夯處理，其次進行地質勘察，最后進行施工圖基礎設計。
　　
　　二、設計要求
　　
　　根據《建筑地基處理技術規范》第5.2.7條：強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。設計要求強夯處理范圍每邊超出建筑外輪廓的寬度應為7m。強夯加固目標要求如下：
　　第一，建筑區（A區）強夯后要求地基土承載力特征值，fnk≥150Kpa；基礎底面8.5m內壓實系數λc≥0.95。第二，室外運動場地部分或構筑物位置（B區）強夯后基礎底面6M內場地壓實系數λc≥0.94。
　　
　　三、強夯施工
　　
　　（一）強夯的單位夯擊能量
　　根據地基土類別、結構類型荷載大小和要求處理的深度等情況綜合考慮，并通過現場試夯確定。試夯后確定如下：
　　第一，A區兩遍點夯，一遍滿夯。第一遍點夯夯擊能為3000KN.m；第二遍點夯擊能為3000KN.m；第三遍滿夯，單點夯擊能為1000KN.m。第二，B區施工，單點夯擊能為1500KN.m，單點夯擊不少于兩擊，錘印彼此搭接為0.3D（D為錘底直徑）。
　?。ǘ┖痪?br/>　　夯擊點位置可根據建筑結構類型，采用正方形布置。第一、二遍點夯按7m×3.5m跳點插夯，即第一遍點夯按7m×7m的夯距夯擊；第二遍按7m×7m的夯距穿插其中進行夯擊；第三遍滿夯，夯錘印搭接0.3D（D為錘底直徑）。
　?。ㄈ┖稽c的夯擊次數
　　根據現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件：
　　第一，最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當單擊夯擊能量較大時不大于100mm。第二，夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。第三，不因夯坑過深而發生起錘困難。
　　夯擊遍數應根據地基土的性質確定，一般情況下，可采用2-3遍，最后再以低能量夯擊一遍。對于滲透性弱的細粒土，必要時夯擊遍數可適當增加。第一、二遍采用點夯，單點擊數為6-8擊；第三遍滿夯不少于2擊/點。各遍的單點擊數應根據現場施工的具體情況（土料性質、含水量、填土層厚度、夯坑深度、夯點周邊隆起狀況等）再做調整。
　　（四）間隔時間
　　兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔。間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。本工程兩遍夯間隔時間確定為7天。如果在施工中孔隙水消散情況較好，可酌情縮短間隔時間。對于滲透性好的地基土可連續夯擊。
　　（五）收錘標準
　　采用雙控辦法，具體如下：
　　第一，按上述夯點的夯擊次數進行擊數控制；第二，按夯沉量控制，最后兩擊平均沉降量≤5-10CM，當夯沉量不能滿足要求，且夯坑周邊又過份隆起時，應及時調整強夯參數；第三，如夯坑太深以至拔錘困難，又達不到收錘標準應即填料再打，直到滿足設計要求。
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　　夯錘重為20T，其底面形式采用圓形。錘底靜壓力值可取40KPa，錘的底面對稱設若干個與其頂面貫通的排氣孔，孔徑可取250-300mm。
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　　強夯施工選用50T帶自動脫鉤裝置的履帶式起重機。在臂桿端部設置輔助門架，防止落錘時機架傾覆。
　?。ò耍姾皇┕で皽蕚涔ぷ?br/>　　第一，查明場地內范圍的地下構筑物和各種地下管線的位置及標高等，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成破壞。第二，因強夯施工產生的振動，對鄰近建筑物或設備產生不利的影響時，在相鄰建筑物之間用挖掘機挖寬2m、深4m的防振溝。
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　　用施工機械裝載機和人工配合清理并平整施工場地；標出第一遍夯點位置，并測量場地高程；起重機就位，使夯錘對準夯點位置；測量夯前錘頂高程；將夯錘起吊到預定高度10m，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應及時將坑底整平；按設計規定的夯擊次數及控制標準，完成一個夯點的夯擊；重復步驟三至步驟六，完成第一遍全部夯點的夯擊；用推土機將夯坑填平，并測量場地高程；在規定的時間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。
　　（十）安技措施
　　強夯施工過程中應有專人負責下列監測工作：
　　開夯前應檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設計要求；在每遍夯擊前，應對夯點放線進行復核，夯完后檢查夯坑位置，發現偏差和漏夯應及時糾正；按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數和夯沉量；施工過程中應對各項參數及施工情況進行詳細記錄。
　　
　　四、質量檢測
　　
　　第一，檢查強夯施工過程中的各項測試數據和施工記錄，不符合設計要求時應補夯和采取其他有效措施。第二，強夯施工結束，間隔10日后對地基質量進行檢驗。第三，建設單位委托巖土檢測單位進行檢測，根據土性選用原位測試和室內土工試驗。第四，質量檢測的數量，根據設計單位和質量監督部門建議：每個建筑物地基的檢驗點不應少于3處。第五，檢測結果。一是建筑區（A區）強夯后檢測結果：地基土承載力特征值fnk≥180Kpa；基礎底面8.5m內壓實系數λ＝0.95-0.96。二是室外運動場地部分或構筑物位置（B區）強夯后基礎底面6m內場地壓實系數λc＝0.94-0.96。
　　
　　五、結束語
　　
　　該項目建設地基處理工程已經完成，地基處理施工經驗收合格，且未發生質量、安全事故。強夯施工工期30天，質量檢測工期15天。地基強夯施工費用約50萬元，質量檢測費用約15萬元。建筑基礎設計為條形鋼筋混凝土基礎，經設計單位估算，該基礎比地基未處理時設計方案的其他基礎費用節約投資約150萬元，室外運動場地節約投資約100萬元以上。扣除強夯施工和檢測費用，實際節約投資185萬元。因此，高填方地基采用強夯法施工處理，經濟效益好，施工和檢測過程時間相對短，質量安全好控制，社會效益好。
　　
　　參考文獻：
　　1、中華人民共和國行業標準JGJ79－200.建筑地基處理技術規范[S].
　　2、江正榮.地基處理便攜手冊·夯實法[M].機械工業