強夯法地基處理設計探析

中億豐建設集團設計研究院有限公司 江蘇蘇州 215008

摘要：強夯法施工具有設備簡單，施工方便，適用范圍廣，經濟可行，節省材料，工期短、效果明顯等優點，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、素填土和雜填土等地基。

關鍵詞：強夯法；地基處理；設計

一、強夯法

強夯法又可以稱作動力壓實法或者動力固結法。此方法為反復將重錘（一般10-40t）提到高處使其自由落下（一般落距為10-40m）夯擊地基，從而導致地基的強度提高、壓縮性得到降低的方法。強夯法適用于淺層軟弱土基的處理。它具有工期短，造價低，工藝簡單等特點。按夯擊區域分為滿夯和點夯兩種。強夯法加固地基，近年來被廣泛使用，適用于濕陷性黃土、砂土、碎石土、軟土、一般粘性土及生活或者工業廢品等各類填土地基。強夯在非飽和土地基加固方面效果尤為顯著，另外再在呈流塑狀的淤泥中拋填碎石（鋼渣、礦渣）方面進行強夯擠淤效果也較好。

強夯法施工前應依據加固范圍及地基土的性質、結構類型、荷載大小、要求處理的深度首先試驗確定夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、間隔時間及夯點布置等各項參數。對飽和土地基加固效果的好壞，關鍵在于排水，如飽和砂土地基滲透性好，超孔隙水壓力容易消散，夯后固結快。對于飽和粘土或淤泥質土，由于滲透性差，必須慎重對待

二、強夯法設計

（一）強夯法設計總體思路

強夯法地基處理對于消除沉降、減小工后使用變形、提高地基承載力和均勻性有較好的作用。所以，在強夯設計之前需要先明確地基處理的主要用途以及目的，然后結合各方面的綜合要求，再決定采用強夯或者夯置換法，依據具體的工程地質條件與加固深度確定適宜的能級、錘型、夯點間距、夯擊遍數和技術間歇時間。并根據預測處理效果，反演各項變形指標是否滿足上部設計要求。

（二）強夯法設計要點

1、夯錘與施工機具選擇

一般常用夯錘直徑在2.2～2.6m，錘重10～40T，錘底平整，不得為鎖底形，錘身為柱形，不得使用梨形夯錘。異形錘一般直徑為1.1～1.3m，錘底平整，錘身圓柱形，錘重15～45T。夯錘選擇應滿足方便運輸、施工效率高、行動靈活等要求。夯錘面積與有效加固深度關系密切，根據研究，在能級為10000kN·m、夯錘半徑為1.25m時的最大錘擊應力比1.5m和1.75m夯錘半徑時分別提高37%和76%，為提高有效加固深度，可適當減小夯錘半徑；高能級強夯時，重錘低落距有效加固深度和加固后地基的均勻性都優于輕錘高落距。

2、強夯法的有效加固深度

強夯法的有效加固深度不僅是反映地基處理效果的重要參數，也是作為選擇地基方案的重要依據。一般根據現場試夯或當地經驗確定。在缺少試驗資料或經驗時可按表1預估。

表1強夯法有效加固深度

3、強夯法單位夯擊能

強夯法單位夯擊能應根據地基土類別、結構類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現場試夯確定。

4、強夯法的夯擊次數

強夯法的夯擊次數除了按現場夯沉量關系曲線與試夯得到的夯擊次數之外，還需要滿足以下條件：

（1）.最后兩擊沉降量不大于50mm，當單擊夯擊能量較大時小于100mm。

（2）.不因夯坑過深而發生起錘困難。

（3）.夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。

5、強夯間隔時間

強夯間隔時間由土中超靜孔隙水壓力的消失時間決定。實測資料不足時，這時由地基土的滲透性決定，滲透性較好的地基可連續夯擊，而對滲透性較差的粘性土地基間隔時間而言，則需3周～4周以上。

6、強夯法夯擊遍數

強夯法夯擊遍數取決于地基土的性質，一般需2遍～3遍，最終再以低能量滿夯1遍。滲透性強的粗顆粒組成的地基，夯擊遍數可相對少些；相反，由滲透性弱的細顆粒土組成的地基，夯擊遍數可多些。

7、強夯法的處理范圍

基礎的應力擴散作用強夯的處理范圍應不小于建筑物基礎范圍稱作強夯法的處理范圍。每邊超出基礎外緣的寬度最好是設計處理深度的1/2～2/3，并應該不大于3m。

8、強夯法夯擊點布置

施工費用與夯實效果對強夯法夯擊點布置是否合理有著直接關系。夯擊點位置可依據建筑結構類型，使用等腰三角形、正方形或者等邊三角形布置。

三、強夯法地基處理設計

（一）工程概況

某工程為生產汽車輪胎專用的丁苯橡膠項目工程，全廠用地約200000m2，地基加固處理總面積200000 m2以上。地基加固方案是：對松散的雜填土和素填土進行強夯，強夯范圍約21000 m2，主要強夯區域為廠房基礎、地面及道路。

（二）地質狀況

勘察報告反映施工區內，工程地質條件由地表至下，主要分為8個工程地質層：

1、雜填土或素填土：由侏羅系殘積風化土夾較多碎石組成，厚度0.58～8.5m，場地各部位厚薄不均。

2、人工填石層：主要為侏羅系中風化巖碎塊，直徑為0.1～0.4m，最大者為1.0m，此層全場零星布置，厚度0.6～4.8m.

3、耕植土。

4、第四系沖積粉砂質粘土：由黃褐色粉砂粘土組成，厚度2.3～10.0m。

5、第四系沖積圓礫層：由砂巖夾雜少量其它混合巖石礫石組成，厚度0.5～5.3m，平均厚2.40，頂板埋深4.9～10.5m。

6、殘積粉土：主要為粉砂質粘土，平均厚度2.2m，埋深0.8～11.4m。

7、強風化凝灰質砂巖：厚度0.4～9.3m，埋深0.5～15.0m，天然持力層。

8、中風化凝灰質砂巖：厚度1.0～19.60m，頂板相應埋深6.03～13.87m。

（三）試夯設計

1、夯擊能選擇

填土區厚度控制在8～10m，表面有機質含量大于有可能存在10%的生活垃圾，所以不適合直接采用強夯后做基礎持力層，需清除，從基礎底標高起夯，考慮到基礎埋深的問題，基礎底面標高不低于-2m，實際強夯最大加固深度控制在7m左右。當考慮加固7m時，則計算如下：

夯擊能w×H=1960kN·m

本工程選擇的樁錘為20T，起吊高度為15m，其單擊能可達到3000kN·m，夯錘采用圓形，直徑為2.5m。在設立工具式支架時，可進行6000kN·m夯擊能施工，有效加固深度可達到10-12m。

（2）試夯方案

試夯時根據我單位有關經驗及國內資料，初步確定15擊和10擊及最后兩擊平均沉量不超5cm為標準，現場確定。

夯擊遍數：采用2遍法，針對本工程砂類土質的特點兩遍之間不需停歇，最后采用一夯壓半夯進行低錘滿拍。

夯點間矩：一般為1.5-2.2倍錘底直徑，夯點間矩試夯時采用方案：3000kN·m夯擊能，夯點間距5m×5m，正方形布置，1000kN·m夯擊