強夯法地基處理設計與應用

程會鋒，王 鑫

1.河南立新監理咨詢有限公司，河南鄭州 450053

2.中國電力技術裝備有限公司鄭州電力設計院，河南鄭州 450053

0 引言

近年來，鄭州市的經濟發展迅速，特別是一些大的產業集聚區的建設，更是日益增加。為了能與經濟發展要求相適應，變電站的建設也需隨之跟上。本變電站場地，位于鄭州市區東南部，地區地質條件差，地基土具有濕陷性，處于坑洼地帶。因此，對建設場地地基處理的設計和施工就提出了更高的要求。

1 建設場地地質、水文情況

場地原為耕地，地形整體呈西高東低，場地平均標高約132.50m，比周圍自然地面平均標高低2.0m左右。根據靜力觸探成果，勘探深度范圍內約4.0m以淺為第四紀全新世風積形成粉土、粉砂，約4.0m～25.0m為第四紀晚更新世沖洪積粉土、粉砂層；將勘察深度內的土層按其不同的成因，取前3層土層特征進行描述。

1）素填土（Q4ml）：層底埋深0.3m～2.8m，層底高程132.84m～141.65m，層厚0.2m～3.0m。一般厚度0.3～2.8m左右。地層呈黃褐色，局部為雜色，主要為新近堆填粉土、粉砂，稍濕，結構松散，力學性質不均勻。淺部多為耕土，含較多植物根系，及少量腐殖質斑點。

2）粉土夾粉砂（Q4eol）：層底埋深1.0m～8.6m，層底高程128.65m～140.75m，層厚0.6m～7.4m。地層呈褐黃色，稍濕，中密。無光澤，干強度低，韌性低，觸摸有砂感。偶見少量螺殼碎片。局部夾粉砂薄層，稍濕，中密，主要成份為石英、長石。本層局部發育有⑵-1粉土夾粉砂亞層。⑵-2粉土夾粉砂（Q4eol）：層底埋深 1.8m～4.5m，層底高程 133.24m～137.96m，層厚0.8m～3.0m。褐黃色，稍濕，中密，本層在場地內分布較廣泛，但分布不連續。

3）粉土夾粉砂（Q3al）：層底埋深4.0m～11.7m，層底高程127.41m～136.05m，層厚1.0m～8.8m。

地層呈褐黃色，稍濕，中密-密實。無光澤，干強度低，韌性低，觸摸有砂感。局部為粉砂，稍濕，中密。本層局部發育有⑶-2粉土亞層，褐黃色，稍濕，密實。⑶-2粉土（Q3al）：層底埋深5.4m～7.1m，層底高程130.12m～132.03m，層厚0.8m～2.0m。

另外，本場地屬非自重濕陷性場地，濕陷等級Ⅰ（輕微濕陷）級。判定濕陷土層主要為第（1）層素填土、（2）層粉土夾粉砂和（2）-1層粉土夾粉砂，濕陷深度為自然地面下約3.0m。

近五年最高地下水位埋深約8.0-18.0m（標高136.0m～144.0m）。地下水位埋深較深，對淺基礎設計、施工無影響。回填土較厚、地基土具有輕微濕陷性，地基如果處理不當，會引起地基沉降，危及工程安全。

2 強夯法設計

強夯法是指反復將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和抗震能量，將地基土夯實的地基處理辦法。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。主要用來提高土的強度,減少壓縮性,改善土體抵抗振動液化能力和消除土的濕陷性。

本變電站建筑為地上二層，地下一層的框架結構。建筑物長60m，寬20m。基礎埋深131.00m。基礎設計等級為丙級，基礎采用十字條形基礎。根據地基情況及場地周圍環境（場地距離周圍房屋為500m），決定采用強夯法進行地基處理。

1）夯擊能1500KNm，夯擊1遍，夯點間距為5m正方形，每點夯擊5次。之后再以滿夯能量滿夯1遍，滿夯采用鋼制錘每點夯擊2次，夯點中心距0.8D（D為夯錘直徑）。地基處理深度為5m，將濕陷性土層及回填土包括進了處理范圍內。夯擊后地基承載力不小于160kPa，地基承載力由第三方有資質單位進行檢測；2）現場強夯滿足以下標準方可收錘：a、最后兩擊的平均夯沉量小于50mm；b、周圍地面不應發生過大隆起；c、不因夯坑過深而發生提錘困難；3）現場強夯過程中如遇軟弱淤泥土造成夯坑過深或起錘困難或達不到收錘標準，應及時知會設計人員采取處理措施；4）填方區填土之前應清除包括植物根系、建筑垃圾等地表層土，回填土要求為不含雜物且為低飽和度的粉土，以確保夯擊效果。

3 強夯施工工藝

施工準備：

1）主要施工機具

（1）夯錘。強夯錘重取15t，底面形式采用圓形。夯錘的材質為鑄鋼，夯錘底面對稱設置若干個φ250mm～300mm與頂面貫通的排氣孔，以利于夯錘著地時坑底空氣迅速排出和起錘時減小坑底的吸力。錘底面積按土的性質確定，對于砂質土采用底面積為2m2較為合適；（2）起重機具。選用30t以上的履帶式起重機；（3）脫鉤器：要求有足夠強度，起吊時不產生滑鉤；脫鉤靈活，能保持夯錘平穩下落，同時掛鉤方便、迅速；（4）推土機：用T3-100型，用作回填、整平夯坑；（5）檢測設備：有標準貫入、靜載荷試驗、靜力觸探或輕便觸探等設備以及土工常規試驗儀器。

2）作業條件

（1）有強夯場地平面圖及設計對強夯的效果要求等技術資料；（2）強夯范圍內的所有地上、地下障礙物已經拆除或拆遷，對不能拆除的已采取防護措施；（3）場地已整平，并修筑了機械設備進出道路，表面松散土層已經預壓。雨期施工周邊已挖好排水溝，防止場地表面積水；（4）已選定檢驗區做強夯試驗，通過試夯和測試，確定強夯施工的各項技術參數，制定強夯施工方案；（5）當強夯所產生的振動對周圍鄰近建（構）筑物無影響。

3）操作工藝

（1）先在20m×20m范圍進行強夯試驗。一周后經第三方檢測，各項指標均滿足設計要求，并正式進行強夯；（2）起重機就位，使夯錘對準夯擊點位置。測量夯前夯錘高程，將夯錘自由落下；（3）將夯錘坑推平，待5min后繼續4.3中步驟。夯擊5次，繼續下個夯擊點。夯擊順序采用隔一夯一；（4）點夯夯擊完成后再進行滿夯，滿夯采用鋼制錘每點夯擊2次；（5）夯擊全部完成，進行檢測，承載力為170kPa。

[1]CECS 279-2010_強夯地基處理技術規程.

[2]《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002.