強夯加固法在深厚素填土地基處理中的應用

羅良華

強夯加固法在深厚素填土地基處理中的應用

羅良華

一、工程概述

某水利基礎設施長96 m，基礎形式擬采用整板基礎。場地東側為空地，南側、西側、北側均為工業區道路。設計要求地基土承載力特征值不低于150 kPa。場地表層為近期堆填的人工填土（素填土為主），現狀地面標高高于設計地面標高1.3 m，表層填土厚度6 m左右，松散，密實度低，填土成分主要為砂質粘土，局部含少量碎石、塊石。

二、工程地質條件

1.地層

據場地巖土工程詳細勘察報告，工程施工場地由上而下巖土層分別為：

①素填土層：褐灰，褐黃色，由場地整平時回填而成，時間約5年，主要成分為砂質粘土、局部含少量碎石、塊石。松散～稍密，結構松散、疏密不一，屬欠壓實地基土。該層分布于整個場地，厚度5.60～6.10m，fa=80 kPa。

②粉質粘土層：灰黃色，可塑～硬塑狀態，屬中等壓縮性土，力學強度較好。該層分布于整個場地，厚度3.30～5.10m，fa=180 kPa。

③粉砂夾粉土層：灰色～灰黃色，稍密為主，局部中密，力學強度一般，飽和。顆粒級配一般，該層分布于整個場區，厚度達5.90～6.70m，fa=150kPa。

④粉質粘土層：灰黃色，可塑狀態，局部硬塑，屬中壓縮性土，力學強度一般。該層分布于整個場地，厚度3.8～4.20m，fa=160 kPa。

⑤細砂與粉土互層：呈灰～黃灰色，層理清晰，細砂單層厚約3～5mm，粉土單層厚3 mm左右，中密狀。該層屬中等壓縮性土，天然狀態下力學強度較高，最大揭露厚度3m，fa=180kPa。

2.地下水水位

場地地下水有表層潛水，賦存于素填土層，水位埋深位于地表以下3.8m左右；深部微承壓水，賦存于粉砂夾粉土層中，水位埋深位于地表以下6.5m左右。

三、地基處理方法或基礎形式的選擇

淺部地基的處理方，最常用的是挖除換填法，該工程表層填土厚度達到5.60～6.10m，厚度較大，挖除換填法挖土外運和回填土方的工作量均較大，既不經濟又不利于對現有土體資源的有效利用，采用樁基（攪拌樁）也不經濟。根據該場地的地形條件和土層及水文地質條件，強夯加固法比較合適。綜合比較，最終采用強夯加固法進行地基處理。

四、強夯施工技術參數的擬定、試夯

1.單擊夯擊能、有效加固深度、夯點的夯擊次數

施工前，夯點夯擊次數根據現場試夯試驗來確定。試夯采用2000kN·m和4000kN·m兩個能級的夯擊能進行比較，采用4000kN·m的單點夯擊能及其對應的夯擊次數（5次）對場地的加固效果、加固工期都是最佳的。夯擊次數和夯沉量的關系見圖1所示的關系曲線。

圖1 現場試夯的夯擊次數與夯沉量關系曲線

同時根據本工程場地土層的性質，地基處理深度應達到①素填土層的層底，即應達到6.10m，《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）表6.3.3-1中規定，對于粉質粘土之類的需加固的土體，有效加固深度要達到6.0～7.0 m，單擊夯擊能應達到4000kN·m，表明試夯確定的單擊夯擊能與規范規定是相一致的。

2.夯擊遍數確定

因該場地填土的厚度較均勻，地下水位位于有效加固深度的下限，填土松散，密實度低，孔隙水不易消散，而夯后承載力要求提高的幅度較大，故按3遍考慮。

3.間歇時間

根據場內填料、夯擊遍數及孔隙水的排除消散考慮每遍間歇時間為7d，強夯全部結束，進行檢測的間歇時間為15d。

4.夯點布置、地基加固處理范圍的確定

根據已定的夯能和遍數確定夯點布置間距為4.0m（宜據試夯結果酌情調整），采用等邊三角形布置，第二遍夯點插入第一遍三角形之中，第三遍滿夯。

強夯加固范圍應超出基礎外邊緣設計處理深度的1/2～1/3，該工程按6m考慮。

5.試夯效果的檢驗

在場區選取20m×20m有代表性地段采用2000kN·m和4000kN·m兩個能級的夯擊能進行試夯，夯擊次數5次，夯擊3遍。試夯后對其分別采用標準貫入試驗對加固效果進行評價，結果見表1。

表1 試夯前后標準貫入試驗錘擊數對比表

從表1可以看出，4000kN·m單擊夯擊能、夯擊次數5次、夯擊3遍對素填土的加固效果較好，能夠滿足設計對地基強度的要求。

五、強夯施工

1.強夯施工步驟

（1）清理并平整施工場地，做好場地內降水措施，包括挖排水溝、隔震溝及井點降水處理。

（2）強夯范圍測量放樣。

（3）標出第一遍夯點位置，并測量場地高程。

（4）起重機就位，使夯錘對準夯點位置。

（5）測出夯前錘頂點高程。

（6）夯錘起吊至預定高度，等夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發現坑底傾斜時，應及時將坑底填平。

（7）重復步驟（6），按規定的夯擊次數及控制標準，完成一個夯點的夯擊。

（8）換夯點，重復步驟（4）～（7），完成第一遍全部夯點的夯擊。

（9）用推土機將夯坑填平，并測量場地高程。

（10）在規定的間隙時間后，按上述步驟，完成全部夯擊遍數，最后用較低能量滿夯，將場地表層松土夯實，然后用壓路機碾壓密實，并測量夯后的場地高程。

2.強夯施工注意事項

（1）夯前先進行場地平整，清除障礙，要求高差不大于20cm，便于施工機械行走。施工過程中需回填土，必須在強夯界線外平整出堆放土所需的位置，便于回填土堆放。強夯機械進場前應進行檢修，機具進場組裝完畢后應進行試車合格后方能施工。

（2）施工前拆除管道、電纜、電桿，若因故不能拆除，應加強施工監測，必要時采取保護措施。

（3）對周圍的管道和構筑物采取挖隔震溝進行防護，隔震溝距構筑物或管道不小于10m。隔震溝中若有積水現象，應及時排除。可能時，隔震溝也可作為場地內的排水溝。施工中，要經常對周圍的管道和構筑物的位移進行觀測、記錄、整理，并隨時分析有無異常情況，若有問題，及時采取措施。

（4）為保證施工過程中水位符合規范要求，場地內應有排水措施（挖排水溝、井點降水等）。

（5）施工過程中若出橡皮土現象，須補填粗骨料（碎、塊石等）再繼續夯擊，直至達到要求為止，并認真做好夯擊擊數及夯后回填量的記錄，回填的碎石應有一定的級配。若夯擊過程中出現夯坑內積水現象，須做記錄并及時做好排水措施，嚴禁夯坑泡水。如果基坑底冒水量過大，把坑底土質泡爛，則回填前應把坑底軟土清除干凈。

（6）施工過程中若出現夯坑下沉量過大，夯擊過程中須回填土，再繼續進行夯擊，直至擊數達到設計要求。

（7）發現夯坑周圍有隆起現象，測量人員必須做好隆起位置、隆起值記錄，隆起值超過20cm應停止夯擊，待采取相應措施后方可繼續施工。

六、強夯效果檢驗

強夯施工完畢15d后，即按規范對強夯地基進行檢驗，通過現場原位測試和室內土工試驗表明，本次強夯法處理地基效果顯著，滿足設計要求（見表2）。

表2 強夯前后承載力、壓縮模量對比表

實踐表明，強夯加固法對深厚素填土地基處理效果顯著，具有施工簡便易行、經濟適用、見效快的特點。市政道路工程、公路工程、水利工程、工業廠房和倉庫用房等建筑的地基土經常會遇到深厚素填土的情況，在工程周邊環境條件允許的情況下，強夯法是一種有效、便捷和經濟的處理方法■

（作者單位：江蘇中設工程咨詢集團有限公司 214072）