強夯法施工在塊石回填軟土地基工程中的應用

摘要：強夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結的方法。文章介紹了強夯法施工在塊石回填軟土地基工程中的應用及其效果，并提出了針對性的建議。

關鍵詞：強夯法；軟土地基；地基處理；強夯；試夯 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）24-0120-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.059

1 強夯法概述

地基處理方法多種多樣，其中包括換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法、土擠密樁法、沖孔灌注樁法等。其中強夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結的方法。利用起吊設備，將10～25噸的重錘提升至10～25m高處使其自由下落，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實

土層。

2 某項目強夯法地基處理施工

下面以某項目為例介紹強夯法的具體應用。

2.1 附近場地地質條件

該建筑場地位于新建海堤附近，屬山前海涂灘地，灘地表面地形平坦，自2002年起開始回填塊石。場地內平均高程為8.329m，最大高差為0.3274m。根據勘察報告，在70.50m勘探深度范圍內，地層主要由塊石回填層、第四系海積淤泥質土，沖～海積粉質黏土、黏土，坡～殘積粉質黏土和基巖組成。其中塊石回填層厚度9m左右，分選性差，塊石粒徑大小不均，局部見少量黏性土和砂礫充填，呈松散―稍密狀態，具有明顯的大孔隙特征，回填時間約2年，密實度不均。淤泥質黏土層呈軟塑―流塑狀態，屬高壓縮性土，局部夾粉細砂、粉土薄層或團塊。該層土質差異較大，不均勻，局部為黏土層。前期固結壓力小于上覆土層自重壓力，超固結比（OCR）小于1，屬欠壓密土。在淤泥質土層中已打設塑料排水板，塑料排水板深度打穿淤泥層。下面各層分別為粉質黏土層，黏土層及凝灰質砂巖層。

鑒于上述地質條件，不良地質層有可能在塊石回填層，也可能在淤泥質黏土層，因此需主要考慮對這兩層采取必要地基處理措施，以確保建筑物處于良好的地基條件。

2.2 地基處理方案的選擇

針對該建筑下面的回填土地基，基本上有兩種意見，一是認為主要不良地質層在塊石回填層，由于回填層土體不密實，塊石與塊石之間存在縫隙，容易導致較大沉降的發生；二是認為主要不良地質層在淤泥質黏土層，該層易造成建筑物不均勻沉降，而塊石回填層由于塊石已相互擠壓牢固，不用擔心回填層的沉降問題。考慮到淤泥質黏土層已經進行過排水板處理，根據地基處理報告，該層固結程度較高，達到90%以上，且建筑物荷載的附加應力傳到該層已大為減小，因此經專家會評審得出一致結論，該項目采用回填塊石層作為持力層的天然地基方法，滿足建筑物承載力要求，不會對建筑物的安全性有影響。由于地質條件中回填層密實度欠佳，因此需采取有效措施提高回填層的密實度。考慮到采用強夯法處理天然地基相對于其他地基處理方法可節省大量費用及造價，且與已有的排水板處理軟基方法結合最為緊密，專家會一致通過了試夯方案。

2.3 試夯

試夯區域選擇擬建建筑范圍周邊位置，以防止對建筑地基的干擾。試夯區域大小為20m×20m左右，單擊夯擊能根據經驗選擇2000kN.m，有效加固深度6.0～7.0m。夯點位采用正方形布置，第一遍夯擊點間距取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。以后各遍夯擊點間距可適當減小。每次夯擊均記錄夯沉量，試夯結束后繪制夯擊次數和夯沉量關系曲線。夯點的夯擊次數的確定應同時滿足下列條件：（1）最后兩擊的平均夯沉量不宜大于50mm；（2）夯坑周圍地面不應發生過大的隆起；（3）不因夯坑過深而發生提錘困難。

第一遍夯擊完成并記錄數據后可連續進行第二遍夯擊。每遍夯完后推平，最后一遍夯完后，對地表疏松部分，用低能量拍平。

根據觀測數據整理，場區夯前平均標高為8.329m，夯后平均標高為7.953m，地基平均夯實下沉量為37.6cm。施工結果表明，強夯后地基土未出現異常現象，強夯效果明顯。

試夯檢測。首先是通過對強夯區域附近的孔隙水壓力的監測，了解強夯施工對軟土地基的影響。從孔隙水壓力監測的數據來看，第一遍強夯施工引起超靜孔隙水壓力的變化值在0.4kPa左右，到第三遍強夯時該值已降為0.07kPa。由此可見，超靜空隙水壓力消散很快，強夯施工對下部軟土層僅存在短暫影響。

其次是通過對比強夯前、后的容重試驗，確定強夯效果。從容重試驗結果來看，土層整體干密度從強夯前的1.8g/cm3增加到強夯后的2.0g/cm3以上，強夯施工提高了土層密實度。

最后是通過淺層平板載荷試驗，確定強夯前與強夯后地基土的承載能力和地基土的變形模量，并比較分析試夯所取得的效果。

從平板載荷試驗結果來看，試夯區內3點試樣在荷載作用下規律相似，與未經過強夯的試點成果相比，在同樣的荷載作用下變形要小得多。試夯區內3個試驗點的地基土承載力基本值均滿足設計要求，地基土變形模量值大大提高。經過試夯檢測，可以看出土層密實度、承載能力均有所提高。強夯施工所采用的各項參數合理，對軟土下臥層的影響較小，通過強夯可使回填層塊石更加密實適于建筑。檢測結果符合推斷，可以在本工程中實施強夯。

強夯施工。根據工期要求施工采用30T及40T履帶式起重機各1臺，夯錘選用18T和12T兩種夯錘。施工順序遵循從西到東、從南到北、完成第一遍施工方可進行第二遍施工的原則。強夯采用試夯后確定的各項參數進行施工。

強夯結果表明，實施強夯以后，整體場地標高下降了0.387m，強夯效果明顯，且與試夯數據吻合。在夯擊能的影響下，通過P波和S波的作用，土體顆粒互相靠攏，重新排列，回填層在動荷作用下被擠密壓實，壓縮性降低，基本消除了回填土的不均勻性。強夯結果表明：強夯施工有效增強了回填層地基的承載能力，滿足了設計對地基的承載力要求，是行之有效的地基處理

方法。

3 對在軟土地基回填區上使用強夯法施工的建議

強夯法是軟基回填區域上建筑地基處理方式中較為經濟可行的一種方案。但考慮到其未對下層軟土地基進行處理，后續可能產生沉降等問題，使用此方法需要一定的限制條件。對于軟土地基回填區上的強夯法施工，考慮到其施工特性及已有的工程經驗，有以下建議：

第一，強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、黃土、素填土和雜填土等地基，對于軟土不適用（易產生彈簧土現象），對于軟土上的塊石回填區則為有條件適用。

第二，對于一些4F以下、建筑體型簡單的次要建筑，若持力層軟基已經過有效固結，地基處理可采用強夯法處理。對于5F以上的建筑或者雖然在5F以下但建筑體型復雜、重要級別較高的建筑，則沖孔灌注樁法更為適用。另外，對于一些地質條件復雜的軟土地基，或者軟土層厚度不均，軟土層固結不夠或固結不均勻的軟土地基，應盡量避免使用強夯法，而應使用樁基處理。

第三，考慮到強夯施工會對土體產生強烈的震動，故在強夯法施工期間，應嚴密監測周邊建筑物的沉降數據，防止強夯導致周邊建筑物沉降。

第四，由于強夯法夯擊能量較大，如強夯下地基存在軟土地基，則需要謹慎確定夯擊能，防止因夯擊能過大導致下層土體擾動形成彈簧土，導致地基一段時間內不可用。如可能，應在強夯的同時加強對軟土層土體的監測。

第五，建議對于需進行強夯處理的建筑物，由于其基礎形式為淺基礎，為增加結構整體性，減少不均勻稱降，應盡量采用筏板基礎形式，盡量避免采用簡單條基處理。

參考文獻

[1] 某項目巖土工程勘察報告[R].2005.

[2] 某項目地基處理施工監測成果分析報告[R].2005.

[3] 某項目強夯檢測報告[R].2006.

作者簡介：高志達（1983-），男，山東聊城人，中核集團三門核電有限公司工程管理處工程師，研究方向：土建施工技術。

（責任編輯：蔣建華）