關于強夯法對雜填土地基處理效果的實例分析

陸羽翀

摘 要 本文以工程實例進行分析，通過對雜填土地基的處理方案進行篩選，并對強夯法的相關指標進行確定，最后對施工過程進行闡述，并對處理效果進行驗證，繼而為相關領域的應用提供參考。

關鍵詞 強夯法；雜填土地基；地基處理效果

1 地基工程的地質條件分析

在本次研究的地基工程所在地土層主要由細砂、中砂構成，其中存在較多的雜填土。其層序及各層土的特征如下：①雜填土。其顏色為灰黑色，成分難以進行有效的分辨，其中可能包含的有：磚瓦碎塊、煤渣、礦石、混凝土塊、生活垃圾等，其會產生強烈的刺鼻性氣味，其分布較為分散。層底埋深在0.4～12.6m之間、層底標高在372～386m之間。②細砂。起顏色為灰黃色，其上部表層夾雜少量黃土狀土，主要成分包含：石英、長石，厚度在1.5～5.5m之間、層底埋深在5.5～5.9m之間、層底標高在379～380m之間。③黃土狀土。其顏色為灰黃色，存在少數的大型孔隙，其主要分布于鉆孔處，厚度約3m、層底埋深5.6m、層底標高約380m。④中砂。其顏色為黃褐色-黃色，主要成分包括：石英、長石、云母。本層顆粒自上而下不斷變粗，上部分夾雜粉土、粉細砂透鏡體，其呈現出中密-密實狀態。該砂層未穿透，最高暴露深度為20m，暴露厚度為7.2m。

由室內試驗土工實驗及野外原位測試結果，通過數據統計得到主要土層物理力學性質指標統計值，并對土質類型進行闡述：①雜填土。其主要有建筑的廢氣土與生活垃圾組成的，其中土質較為分散、成分復雜，實際的夯擊次數為2～8.7擊，平均夯擊次數為3.6擊，呈松散-稍密狀態，其性能較差。②細砂。試驗夯擊的次數為11～21擊，平均夯擊次數為16.6擊，呈稍密-中密狀態，其性能較好。③中砂。試驗夯擊次數為19～59擊，平均擊數為34.6擊，呈中密-密實狀態，其性能優良。

2 強夯法對雜填土地基處理的方案分析

2.1 篩選地基處理的方案

當前地基的處理方法主要有六種，①排水固結法雖然理論完善，但是其需要壓荷載，且預壓時間很長，此方案在工期短、壓載匱乏的工程中不適用；②深層攪拌法在加固黏土中比較實用，但需要的水質較高，且會造成一定污染；③水泥土攪拌法既能增強地基承載力，還能降低地基沉降量，但是此方案造價高、水泥用量大；④石灰樁法在石灰生產地較為適用，但此方案所需的施工工藝還不夠成熟，并會產生污染問題；⑤振沖碎石樁法雖有排水固結、置換擠密的效用，但是側向約束力較低、透水性差，軟土擠壓后結構出現變化，無法滿足預期加固要求；⑥強夯法主要應用與地基處理，其不僅施工簡便快捷、成本少、效果好，但是此方法在施工中會出現一定的噪聲及振動，而且還會造成一定的污染[1]。

2.2 強夯法處理的設計指標分析

（1）地面設計承載力估算

按照上林路市政工程施工圖設計可知，此工程道路規劃紅線寬50m，道路紅線外兩邊各設置5m寬綠化帶，道路斷面為三塊板形式，其中機動車道寬23m，隔離帶2×2.5m，非機動車道2×5m，綠化帶2×3m，人行道2×3m。按照相關資料可知輪胎接地壓強為700kPa，擴散角設置為35°，而地基受到輪胎接地壓強產生的荷載為25kPa，其中l為0.455m。所以基底附加應力就是地基自重加上輪胎接地壓強的總和為40kPa，其與雜填土的承載力特征值相比較少。可見地基強度條件符合以下處理地基的變形條件。

（2）確定有效加固深度

通過勘探報告顯示，需要處理地基的長度l=140m、寬b=50m。通過對承載力估算確定地基的荷載為40kPa，若壓縮深度z=10m，基于此可獲得地基中心點的附加應力，所以l1=l/2=140/2=70m，b1=b/2=50/2=25m，l1/b1=70/25=0.8，z/b1=10/25=0.4。以此可知附加應力與自重應力為：σz=4acp=4*0.24414*40=39.0624kPa。σs=γz=20*10=200kPa。σz/σs=39.0624/200=0.195312<0.2，所以壓縮深度為10m。

（3）夯錘的選擇與落距的設置

單擊夯擊能為錘重落距的乘積，其表達的公式為E=Mh=（H/a）2*10=（10/0.8）2*10=1563kN·m。其中E為夯擊能、M為錘重、h為落距、a為修正系數、變動范圍為0.35～0.8、飽和軟土為0.45～0.5、黏土為0.5、砂土為0.7、填土為0.6～0.8、黃土為0.35～0.5。在E相同時，增大W的效果比增大h效果更加顯著，但是錘重大需要的起吊設備質量越高，所以選擇錘重12t，落距為13m，夯錘直徑為2.5m。

（4）確定夯擊遍數與次數

通常按照地基土的性質來確定夯擊遍數，在粗粒土構成的滲透性高的地基中，夯擊的遍數可適當減少；在細粒土構成的滲透性較低的地基中，夯擊遍數要適當增多。通常在碎石、砂土、雜土中可夯擊2～3遍，粉土夯擊的遍數為3～8遍，泥炭夯擊3～5遍。此工程的夯擊次數為9次，夯擊遍數為2遍，最后再通過35t的壓路機振動壓實。

（5）夯擊點的設置標準

按照長期的處理經驗第一輪夯點間距為夯錘直徑的2.5～3.5倍，對于一些特殊的工程，可將第一輪夯點的距離稍微拓寬，而第二輪夯點設置于第一輪夯點之間。

（6）兩輪夯擊的暫停時間

對于第一輪夯擊與第二輪夯擊的間隔時間由土體中的水壓力消失時間決定的，若施工場地主要為砂土，其空隙水壓力的消失時間為3～4min，就可繼續施工無須停滯；若為細粒土就要按照地基土的滲透性進行確定；對于粉土及黏土等排水能力較低的場地，需要停滯3～4周，而本次工程設定的間隔時間為一周[2]。

3 強夯法對雜填土地基的施工分析

3.1 施工設備

采用強夯法進行地基施工的設備有：夯錘、起重機、脫鉤裝置等。在施工過程中履帶式起重機空車停放時對地面形成的壓力是80～100KPa，行駛時的壓力為100～190KPa，起重時產生的壓力為170～300KPa。所以為了確保其中期施工的有效性，就要在地基鋪上0.5～2m厚度的墊層。然后用推土機推平并壓實，從而構建一層硬質路面最為施工通道，并用來放置重型施工設備。

3.2 施工流程

①試夯結束后要對施工場地進行清理，然后再對場地進行放線工作，清理區域要超過基礎外圍輪廓線，每邊延伸6m；②預先進行第一輪夯點位置的確定，然后用石灰對夯錘底部外圍輪廓線進行標注，并對場地高程進行測量；③將起重機置于合理的位置上，并將夯錘對準夯點位置，在石灰線內對夯前錘高程進行測量；④將夯錘以自由落體的方式夯擊地基，放下吊鉤后對錘頂高程進行測量，若因坑底不平導致夯錘傾斜，就要對坑底進行填平；⑤重復上一步驟，每個夯點夯擊9次；⑥重復步驟③④⑤，按照夯點規劃圖進行所有夯點的夯擊；⑦通過推土機填平夯坑，然后對藏地高程進行測量，并對第二輪的夯點位置進行標注；⑧暫停一周直至土體中的水壓下降后，進行第二輪的夯擊。最后利用35t振動壓路機壓實，并對夯后的高程進行測量。

4 強夯法施工要點及處理效果驗證分析

4.1 強夯法施工要點

通常強夯法產生的振動造成的影響范圍在10～15m，所以在此范圍內要應用有效的抗振對策，若設置填溝其溝底寬度在0.5m以上，填溝深度超過附近建筑物基底標高；在強夯法施工前要對地下構造及各類管線進行明確，從而制定有效的防護措施，避免施工對其造成損失；在強夯法施工前要對地面進行清理，還要在周邊設置排水溝，根據夯點進行放線來確定夯位，當地下水位升高時，要先降低水位后再施工；根據規定的要求來掌握起錘高度、錘擊數量，然后通過試夯后對沉降量進行控制；通常土體的航水量與塑限相近強夯發揮的效果越顯著，若地表土太過干燥就要進行灌溉，若地基土過澇就要進行減少含水量；夯錘上端排氣孔不通暢就要立即清理堵塞物；在強夯法施工中會出現重物飛擊情況，所以必須要多加注意；在強降雨天氣后要對施工場地的積水進行快速、有效的清除。

4.2 強夯法處理效果檢驗

此工程在竣工14天后對強夯法地基處理質量進行檢驗，此過程應用6組重型動力觸探、3組平板荷載試驗對地基處理效果進行檢測。

5 結束語

當前強夯法在地基處理中得到了廣泛的應用，其施工過程簡便快捷，而且經濟效益也就非常可觀。但美中不足的就是在施工中已出現強烈的振動，繼而對附近的建筑及結構產生不良的影響。同時強夯法在我國應用得不夠成熟，還要需要在施工前進行測試，方能確定有效的夯擊參數。本次研究的案例中，此工程通過強夯法處理后，土基回彈模量、承載力有了顯著的提升。

參考文獻

[1] 李浩，劉東甲，侯超群.強夯法對雜填土地基處理效果的實例分析[J].合肥工業大學學報：自然科學版，2012，35（6）：814-819.

[2] 陳德勇，王厚星.某雜填土地基處理工程實例分析[J].工程與建設，2016，30（4）：515-516.