探析強夯地基處理技術

徐德鐺 王凌君 李慧瑩

摘 要 部分土木工程施工區域的土體情況不甚理想（如碎石土、沙土、黏性土、濕陷性黃土、雜填土等），按照常規方式無法夯實地基。本文對強夯地基處理技術進行了介紹，圍繞施工材料和器具的選擇、施工中的注意事項、施工過程中需要遵循的原則等對強夯地基處理技術的施工要點展開分析，以供參考。

關鍵詞 強夯地基處理技術;土體情況;碎石土;濕陷性黃土

引言

強夯地基是指運用起重機（包含搭配三腳架、龍門架等）等設備，將8～10噸重的夯錘提升至一定的高度（最低不得小于6m，最高可達數十米）后，使其自由落下，借助落地過程中產生的巨大沖擊力，對施工區域的地基造成沖擊，目的在于強力壓縮土層中的空隙，液化局部土體，全面提升基地承載能力。

1強夯地基處理技術簡介

建筑地基是指建筑物下方起基礎支撐作用的土體或巖體，承受上部結構荷載影響。盡管地基不屬于建筑的組成部分，但對于保證建筑物的堅固、耐久具有非常重要的作用。隨著技術的不斷提升，現代土木工程涉及的范圍十分廣闊，面臨的土體結構也日益復雜。比如在一些土體松散處建立大型鋼結構廠房工程建筑體（例如陶瓷原料基地項目，為單層鋼結構廠房，門式鋼架結構，基礎采用獨立基礎，土體為回填土區域，采取強夯地基處理技術）。面對此種情況，強夯地基處理技術逐漸形成并一步步發展、完善，時至今日，已經成為現代建筑領域不可或缺的重要技術。運用強夯處理技術的目的在于，借助重型夯錘下降過程中對地面造成的巨大沖擊力，使土層中出現沖擊波和沖擊應力，壓實土層孔隙、液化局部土層的同時，還可以在夯擊點周圍生成裂隙，從而形成“自然”的排水通道，方便土層孔隙中的積水和氣體排出。之后，土層中的所有元素會重新排列，在時效性壓密的作用下，逐漸固結，最終使建筑地基的承載力得到加強。

2強夯地基處理技術的施工質量控制要點

2.1 施工材料和器具的選擇

在強夯地基處理技術對回填土料的要求較高，摻雜有機物質、含水量較高的黏性粉土、粉質黏土等均需排除在外;而柴油、機油、齒輪油、液壓油、鋼絲繩、電焊條等必須能夠與主機設備搭配使用。施工器具方面需要滿足如下要求：其一，夯錘的外殼必須為鋼板材質，內部采用鋼材質制成的骨架，焊接牢固后澆筑C30強度的混凝土;或者直接選用全鋼制的夯錘。根據建筑施工區域的具體情況，可以選擇圓形底面和方形底面兩種不同形態的夯錘。相較之下圓形底面夯錘出現旋轉的概率較低，穩定性較好。在實際運用時，夯錘底面積大小需要按照施工區域土體性質和夯錘自身的重量來決定。一般情況下，錘底靜態的壓力值應該控制在30～45kPa之間，如果土體由大量沙質土或者碎石類土組成，則壓力值可以適當調高。其二，為了提升夯實地基處理的成功率，保證施工現場的安全性，起重機的最小起重能力應該控制在150kN以上，以履帶式起重機為最佳。設備運轉時，夯錘的起吊高度必須達到既定要求，自動脫鉤裝置的強度、其他安全設置務必到位，最大限度保證施工的靈活性。其三，起重機起吊夯錘的過程中，夯錘脫鉤的瞬間可能出現起重臂后傾或臂桿振動驟然減小的情況，導致夯錘落地區域發生偏離，影響地基處理結果。為了避免此種現象，可以在起重機前方設置一臺推土機，起到地錨的作用。起重機的臂桿頂部與推土機之間應該采用至少兩根鋼絲繩進行連接，且鋼絲繩與地面的最大夾角應該在30°以下[1]。

2.2 施工中的注意事項

強夯地基處理過程中，必須重點關注下列事項，否則地基穩固程度不足，建設于其上的房屋建筑產生的荷載將會轉化為內部應力，使居住于其中的用戶隨時面臨房倒屋塌或墻體脫落之類的風險。首先，施工前應該對土體構成進行系統性勘探，確認是否采用強夯處理方式。其次，計算夯錘重量、夯錘底面直徑、最佳落地距離之后，進行實驗性的強夯處理。在此過程中，最終的下沉量以及基本夯實次數、累積總下沉量等參數務必精確，試夯結束后，有效夯實深度是否達到既定要求，也需要得出結論。再次，基坑的夯實范圍與施工區域基礎地面相比，應該略大。因此，在開挖地基時，基坑無論設置成何種形態，均需保證邊緣地帶的實際寬度多于設計寬度至少30cm，否則會對強夯處理造成困難。在夯實前，基坑底面應該高于設計標高，且預留土層的厚度原則上不得小于試夯過程中，土層的總下沉量外加5～10cm。待強夯處理完畢后，有關人員應該對基坑表面進行拍實處理（與設計標高保持一致）。最后，夯錘的重量、落地距離，夯點放線等參數務必保持精確，從而為工程審計提供依據。

2.3 施工過程中需要遵循的原則

強夯地基處理過程伴有一定的風險，故作業期間必須遵循如下原則：

（1）強夯過程中的減震、隔震原則。除了上文所述的嚴謹計算最佳落地距離等方式之外，還應借助多種方式，減小起重機等設備的震動速度，最大化發揮設備作用。在施工現場，與強夯地基處理同時進行的其他作業流程較多，部分精密儀器的敏感度極高，自然環境出現任何“風吹草動”，均會影響儀器的性能。在夯錘落地的瞬間，距離較近的儀器很可能在巨大沖擊波的影響下，出現屏幕碎裂、感應失靈等情況。因此，在夯實作業區的外圍地帶，應該增設隔震帶，減小夯錘落地的附加影響。一般來說，隔震帶的深度延伸至地下3m，即可阻止大部分沖擊波繼續外流。但具體深度應該充分考慮作業區的土體結構，土質松軟程度越大，隔震帶的深度也應隨之增加。

（2）按照方案完成強夯次數后，需要仔細檢查被夯地基的強度。此過程的重點在于地基載荷力。除了常規的重型動力觸探檢測（檢測最小深度應該為10m）之外，還可以借助三維協同勘探設計模式和模擬軟件，切實掌控地基夯實程度。

3結束語

強夯地基處理技術是一種針對特殊土體的方式，對于應用區域具有相對嚴格的要求。如果土體結構、密度已經處于理想范圍，則盲目使用強夯技術，會導致土體出現新的問題，反而影響建筑地基質量。因此，在實際運用強夯地基處理技術是，有關人員應該注意收集土體結構變化的各項參數，使方案設計更加科學。

參考文獻

[1] 欒明龍.瞬態瑞利波技術在地基強夯質量檢測中的應用效果[J].物探與化探，2020，44（3）：615-625.