強夯處理在實際工程中的應用

【摘要】強夯法是加固地基的一種有效方法，常用來加固濕陷性黃土、碎石土、砂土、粘性土、雜填土等各類地基。現以中國石油慶陽石化分公司270萬噸/年煉油搬遷改造集中加工項目中401單元污水處理場為例，對強夯法地基處理中易碰到的問題和采取的措施進行闡述、進一步說明強夯法地基處理在實際工程中的應用。

【關鍵詞】強夯；地基處理；應用；濕陷性黃土

1、前言

強夯法又稱動力固結法或動力壓實法，是將很重的夯錘（一般為100～400KN，目前國外最重已達到了2000KN）從高處自由落下（落距一般為6～40m）給地基以沖擊力和振動，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。強夯法在開始時僅用于加固砂土和碎石地基土，經過二十幾年來的應用與發展，它已適用于加固從礫石到粘性土的各類地基土。在我省強夯法經常用來加固濕陷性黃土場地，下面就中國石油慶陽石化分公司270萬噸/年煉油搬遷改造集中加工項目401單元（污水處理場）這個工程項目為例來簡單說明強夯法地基處理的全過程。

2、概況及設計依據

擬建工程為中國石油慶陽石化分公司270萬噸/年煉油搬遷改造集中加工項目401單元（污水處理場），設計根據《巖土工程詳細勘察報告》（中國石油天然氣華東勘察設計研究院巖土工程公司2007勘-14）進行施工圖設計，現以401單元化學水處理站為例說明。

根據地質勘察報告，在本場區勘探深度范圍內，揭露的地層自上而下分述如下：

（1）層：粉質粘土（黑壚土 Q4）：該層層厚為 0.40～2.00m，平均厚度為 1.47m；層底標高為1350.59～1357.49m。該層因為村民取土，在 748、750、751、752、785 孔處缺失。

（2）層：粉質粘土（馬蘭黃土1段 Q3）：該層層厚為 0.20～2.50m，平均厚度為1.94m；層底標高為1348.39～1355.64m。該層本區內普遍分布。

（3）層：粉質粘土（馬蘭黃土1段 Q3）：該層層厚為 0.20～2.50m，平均厚度為1.94m；層底標高為1348.39～1355.64m。該層本區內普遍分布。

（4）層：粉質粘土（古土壤1 Q3）：該層層厚為 2.00～3.60m，平均厚度為 2.81m；層底標高為1339.20～1346.85m。該層本區內普遍分布。

（5）層：粉質粘土（離石黃土1段 Q2）：該層層厚為1.80～4.00m，平均厚度為 2.86m；層底標高為1336.50～1343.92m。該層本區內普遍分布。

（6）層：粉質粘土（古土壤 2段Q2）：該層層厚為 1.70～3.60m，平均厚度為 2.46m；層底標高為1333.78～1341.32m。該層本區內普遍分布。

（7）層：粉質粘土（離石黃土 2 段 Q2）：該層層厚為 1.80～3.50m，平均厚度為 2.55m；層底標高為1330.98～1338.40m。該層本區內普遍分布。

（8）層：粉質粘土（古土壤3段 Q2）：該層層厚為 1.90～3.50m，平均厚度為 2.79m；層底標高為1327.93～1335.91m。 該層本區內普遍分布。

（9）層：粉質粘土（離石黃土 3段 Q2）：該層層厚為 2.10～4.80m，平均厚度為 3.55m；層底標高為1325.88～1332.36m。 該層本區內普遍分布。

（10）層：粉質粘土（古土壤4段 Q2）：該層層厚為 2.50～3.80m，平均厚度為3.24m；層底標高為1323.15～1325.80m。該層本區內普遍分布。

（11）層：粉質粘土（離石黃土4段 Q2）：該層未揭穿，最大揭示厚度為 2.10m。該層本區內普遍分布。

擬建場地地形較開闊平緩，場地內的濕陷性土層在平面分布不均，厚度變化較大，且同一層土濕陷程度也有很大差異，結合當地已有的勘察資料，綜合判定擬建場地屬于自重濕陷性-非自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅰ～Ⅱ級，黃土濕陷性程度輕微～中等，勘探孔揭示濕陷性土層濕陷性黃土底界埋深基本上小于15m，濕陷性黃土厚度基本上小于5m，場地內地層土為中壓縮性土。場地土類型：上部10m內為中軟土，中軟土～中硬土，下部為中硬土，場地類別屬于Ⅱ類。勘察場地內地下水埋深 30m左右，且不存在液化土層。根據地質報告，擬建場地為非自重濕陷性-自重濕陷性場地，濕陷等級屬于Ⅰ-Ⅱ級， 壓縮模量Es≥20MPa。

3、地基處理

地基處理采用強夯法處理，處理后地基承載力特征值fak=250kPa

3.1地基加固處理范圍

由各有關單體設計院決定，根據《濕陷性黃土地區建筑規范》中有關規定，強夯范圍原則上寬出裝置邊界線不小于3.0m。

夯擊點平面布置示意圖

3.2地基加固的目的

通過地基加固處理使建設場地地基全部或部分消除濕陷性；地基加固處理后地基承載力滿足上部建、構筑物的使用要求；地基加固處理后地基變形滿足上部建、構筑物的使用要求。

3.3場地處理要求

地基正式處理前應先清除地表面的植被并查明場地范圍內的地坑、暗井、向陽院等不利地下埋設物，在對其進行預處理后方可進行正式地基處理。預處理方法為清除坑內雜草及表面土層，分層夯填素土，壓實系數不小于0.93，至地面標高。

根據全廠區豎向設計標高，各單元場地平整后場地標高可高出豎向設計標高0.50-0.60m。強夯處理后的地面標高不宜低于豎向設計標高以下1.0m。強夯回填土應采用素土或石渣。不允許回填淤泥質土等軟弱土。

地基處理應遵守《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002及《濕陷性黃土地區建筑規范》

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GB50025-2004中有關規定。

3.4地基加固能級

8000kN·m強夯區域

采用8000kN·m能級進行強夯擠密加固處理時，分5遍進行。第1、2遍為點夯，夯擊能為8000kN·m，點夯間距7.0m，呈正方形布置。夯點的夯擊次數，由現場的試施工確定，一般不宜少于8擊，夯點的收錘標準，以最后兩擊的平均夯擊沉降量小于200mm控制。第3遍為點夯，夯擊能為3000kN·m，點夯間距7.0m，呈正方形布置。夯點的夯擊次數，由現場的試施工確定，一般不宜少于6擊，夯點的收錘標準，以最后兩擊的平均夯擊沉降量小于50mm控制。最后采用1500kN·m夯擊能滿夯2遍，每夯點夯擊兩擊，要求夯錘地面積彼此搭接1/3。

設計要求加固處理后的地基承載力特征值fak≥250kPa，壓縮模量Es≥20MPa。有效處理深度不小8m。強夯處理后場地地面標高不低于設計豎向地面標高以下1.0m。每遍強夯夯擊的間隔時間為5～7天；

3.5強夯施工要求

強夯試驗施工、強夯施工和地基檢測期間，施工場地內應采取有效排水措施，避免雨水浸泡場地后，減低地基承載力和增加地基變形，影響施工加固效果。

3.6強夯加固地基的監測和檢測

地基處理的監測、檢測應由同時具有勘察甲級資質，建設部檢測資質和具有類似工程經驗的專業巖土公司承擔。檢測單位應根據本項目設計提出的地基處理目標和地基條件，對現場試驗性施工、試夯和整個地基處理施工過程進行動態監測和檢測；并對施工過程中出現的技術問題和異常情況及時提出處理建議和意見；根據設計要求制定檢測方案，并根據監測信息及檢測結果綜合評價地基處理效果，出具監測、檢測報告及結論，為設計、施工參數修改和調整提供依據，以便對地基處理進行過程控制，滿足設計要求，確保工程質量。

3.7其他事項

強夯加固的試夯和試驗性施工

根據《建筑地基處理技術規范》JGJ 79-2002第6.2.7條的要求，在大面積地基強夯加固處理前必須進行現場試驗，根據現場試驗監測、檢測結果確定地基處理設計和施工參數，用以指導大面積地基處理施工。

3.8強夯加固試驗性施工

進行試驗性施工，預知施工中可能出現的各類問題，及早提出相應解決措施，使大面積施工工期、成本和質量處于可控的良好狀態。

在強夯區域范圍內，分別先進行試驗性施工，以進一步確定一系列設計或施工參數。例如：強夯有效加固深度、夯點間距、夯擊次數、夯沉量、夯坑回填方式等，經確認調整后再進行正式施工。試施工區域在正式施工區域內選擇40m×40m范圍進行。