強夯法在某別墅區地基處理工程中的應用

何耘天

0 引言

強夯法又名動力固結法，強夯法適用于處理低飽和度的粉土、粘性土、素填土等地基，尤其適用于處理碎石土、砂土及開山所得石塊堆積而成的地基。但不適用于飽和度較高的粘性土，尤其不適用于淤泥和淤泥質土地基，對于淤泥和淤泥質土通常需采用強夯置換法或其他地基處理方法進行處理。

但是也應注意到，采用強夯法施工時由于其施工過程中振動及噪聲均很大，除施工地點應盡可能遠離居民區外，尚應在施工時做好必要的防振措施。同時由于強夯法的沖擊能很大，強夯過程中會振起部分砂石，因此施工時必須做好必要的安全防護工作。

本文結合強夯法在某別墅小區地基處理過程中的應用，論述了利用強夯法進行地基處理的思路及主要設計要點。

1 工程概況

某別墅小區位于廣東省某市郊區，該小區由 26棟獨棟別墅和 47棟聯排別墅組成，層數均為3層，現澆混凝土框架結構，總建筑面積 51 326.7m2。整個建設場地處于填方整平區，場地標高為10.800～11.300。工程地質條件自上而下依次為:

①素填土:主要由全風化含砂礫巖及少量中風化、微風化含砂礫巖堆填而成，局部夾雜碎磚及混凝土塊等建筑垃圾，欠壓實，呈松散狀，厚度3.7m～6.5m，平均層厚4.3m，樁側阻力特征值qsa= 10 kPa。

②粉質粘土:主要成分由粘粒和粉粒組成，局部含粉粒及砂礫較多，韌性及干強度中等，無搖振反應，層厚12.3 m～16.1m，平均層厚13.8m，承載力特征值fak=230 kPa，樁側阻力特征值qsa= 30 kPa。

③粉土:為下伏含砂礫巖風化而成，主要成分為粉粒，含少量砂、角礫等，韌性及干強度中等，密實狀為主，層厚8.2m～9.2m，平均層厚8.9m，承載力特征值fak=280 kPa，樁側阻力特征值qsa= 35 kPa。

④全風化含砂巖:原巖結構基本風化破壞呈粉土狀，密實，層厚10.1m～13.5m，標準貫入試驗標準值為N=29.970擊，承載力特征值fak=390 kPa，樁側阻力特征值qsa=70 kPa，樁端阻力特征值qpa=3 100 kPa。該場地地下水貧乏，勘察期間測得地下水穩定水位埋深為19.3m～25.5m。

現以本小區的B 11號樓為例闡述整個小區地基基礎的設計過程，B 11號樓建筑面積為 672.5 m2，首層室內地面標高為11.000，室外地坪設計標高為10.700，其框架柱、墻平面布置見圖 1。

2 基礎選型

B 11號樓在標準組合下的首層柱、墻柱底內力值詳見圖 1。結合本工程地質條件，初步決定對如下兩個方案進行綜合比較，從而確定最終的地基基礎形式。

方案一:

采用PHC管樁基礎，樁徑400，基礎埋深1.5m，自然地面標高按11.3m考慮，則①土層底標高為11.3-4.3=7.0m，樁頂標高為11.0-1.5=10.5m。鑒于本工程巖層埋藏較深，若采用端承樁，樁長勢必過長，從而造成浪費，故決定按樁長 15m的摩擦型樁對單樁豎向承載力特征值進行預估。樁進入①土層的長度為:10.5-7.0=3.5m，進入②土層的長度為11.5m。

根據DBJ 15-31-2003建筑地基基礎設計規范第10.2.9條第5款，將中性點以上的樁側摩阻力視為零，根據表 10.2.9-1本工程中性點距樁頂深度 ln應為 0.910，實際設計時取 10，偏于安全。

根據DBJ 15-31-2003建筑地基基礎設計規范式10.2.3，單樁豎向承載力特征值Ra=3.14×0.4×11.5×30=433.32 kN，設計時單樁豎向承載力特征值取400 kN，圖 1中框架柱處注釋橫線上方數值為柱底內力標準值，注釋橫線下方分別為設計所采用的樁數及所需樁數的理論值，經計算所需總樁數為 54根，總樁長 15× 54=810m，按當時市場價格120元/m計算，管樁部分造價為 810× 120=97 200元，其每平方米造價為:97 200÷672.5=144.5元/m2。

方案二:

采用柱下獨立基礎，但由于本工程回填深度較深，若以②粉質粘土層為地基持力層，將導致土方開挖量過大，占用工作面大，工期長，造價高，故不宜作為持力層采用，若采用柱下獨立基礎，則必須對現有建筑場地地基進行處理。綜合比較后決定采用強夯法進行地基處理，以處理后的土層為地基持力層，其強夯范圍如圖1所示，強夯需處理面積為(25.2+3+4)×(14.4+3+4)= 689.08m2，按當時的強夯市場價格 35元/m2計算，采用強夯進行處理后，強夯部分造價為 689.08×35=24 117.8元，其每平方米造價為:24 117.8÷672.5=35.9元/m2。

鑒于采用管樁基礎其承臺造價與獨立基礎造價基本相當，若采用方案二整個小區基礎部分造價將節約(144.5-35.9)× 51326.7≈557.4萬元;若采用方案一，打樁過程中難免會遇到填土中的較大石塊，造成斷樁，增加施工難度。經綜合比較，最終決定采用方案二，即利用強夯法進行地基處理后，采用柱下獨立基礎，要求基礎埋深不得小于0.6m，處理后的地基承載力特征值fak≥180 kPa，Es≥7 MPa。

3 強夯主要設計參數確定

3.1 夯擊能、夯擊次數

根據《地基處理手冊》(第2版)，H=αMh，其中，H為有效加固深度;h為落距;α為修正系數，取0.5，本工程有效加固深度按6.5m考慮，夯錘重20 t。

根據《建筑地基處理技術規范》表 6.2.1，強夯所需的單擊夯擊能取2 000 kN?m，最終要求夯錘落距不得小于10m，單位夯擊能不得小于3 500 kN?m/m2。

夯擊次數應通過現場試夯確定，應以夯坑的壓縮量最大、夯坑周圍隆起量最小為確定的原則，但最后兩擊的平均夯沉量不得大于50mm。

3.2 夯擊遍數及夯擊點布置

先以2 000 kN?m的夯擊能點夯兩遍，最后再以1 000 kN?m的夯擊能滿夯兩遍。要求第一遍夯擊點間距不大于 4.0m，正方形布置，且每個框架柱下必須有夯擊點。第二遍夯擊點可取第一遍夯擊點之間。

點夯完畢后，再進行滿夯兩遍，滿夯時要求錘重20 t，落距5m，夯擊錘印互相搭接不得小于500mm。

3.3 間隔時間

本工程場地滲透性好，但為徹底消散土中超靜孔隙水壓力，要求兩遍夯擊之間的間隔時間不得少于 2 d。

3.4 現場試夯

強夯正式施工前必須進行試夯，試夯結束一周后，對試夯場地進行檢測，與夯前數據進行對比，檢驗強夯效果，并據此確定各項強夯參數，若與設計要求不一致，應對設計參數進行修正。

4 結語

強夯完成 10 d后，在施工現場進行了標準貫入試驗及載荷試驗，其承載力特征值實測為208 kPa，Es標準值為7.3MPa。整個小區竣工驗收 12個月后，進行沉降觀察，其平均沉降僅為 12mm，各棟的沉降差最大值為 1.56mm，整體傾斜最大值為 2.7×10-3，均滿足設計要求。

實踐證明采用強夯法處理地基具有適用范圍廣、加固效果顯著、施工方便、施工工期短和施工費用低等優點。只要能根據工程的具體情況進行分析、設計和施工，就能在滿足規范和設計要求的前提下，創造明顯的社會和經濟效益。

[1] DBJ 15-31-2003，建筑地基基礎設計規范[S].

[2] JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[3] 《地基處理手冊》編寫組.地基處理手冊[M].第 2版.北京:中國建筑工業出版社，2000:9.

[4] 《地基與基礎》編寫組.地基與基礎[M].第 3版.北京:中國建筑工業出版社，2003:5.