超大軟基加固處理工程中強夯法的應用探討

李 明

江西省地質工程(集團)公司/贛中南地質礦產勘查研究院，江西 南昌 330029

1 前言

我國的建筑工程在軟土地區的占比相對較大，實施工程的基礎就是加固處理軟質地基，如果沒有處理到位，會導致建筑結構發生大幅度不均勻沉降、傾斜、裂縫，嚴重的甚至會導致結構垮塌的重大安全事故，威脅到國家和人民的生命財產安全，因此軟基處理意義重大。

2 概況

2.1 工程概況

南方某鋼鐵公司300 萬噸薄板廠房工程，其建設場地位于該公司三期技改工程廠區內3 號地塊煉鋼區和熱（冷）軋區，該工業廠房，設計采用排架結構，獨立基礎，設計建筑高度為8～12m，場地面積達21 萬m2，場區地基地質條件大部為第四系軟質地基。設計采用強夯法對地基進行加固處理。

工程施工合同總工期55 天，其中關鍵工序上的強夯工程應在45 天內完成，項目任務重，工期短，質量標準高，具有相當的難度。

2.2 工程地質條件

根據場地巖土工程勘察報告資料顯示，擬建設場地位原始地貌單元為剝蝕殘丘和袁河沖積階地及山前沖溝，現經高挖低填已基本按設計標高整平，地勢相對比較平坦。其中場地內包含的埋藏地城有：礫巖、人工填土層、下伏基巖第三系泥質粉砂巖、第四系沖基層、第四系新近沖積層、第四系坡殘積層。

2.3 水文地質條件

場地內的地下水類型分為潛水和上層滯水兩個類型。其中潛水主要在第四系沖基層中賦存，而上層滯水主要在人工填土①中賦存。熱（冷）軋區穩定水位埋深為0.40～11.50m，煉鋼區的穩定水位埋深是3.40～13.40m。

3 強夯法施工設計

3.1 強夯工程技術目標

根據合同要求和設計單位《地基處理方案》的要求，本項目強夯的工程技術目標要求如下：

（1）強夯后地基承載力特征值fak 必須達到150kPa。

（2）強夯的有效影響深度在4～15m，設計建議填土厚度不大于8m 時有效加固深度采用8m，與此同時需要依據試夯的結果進行確定。

3.2 強夯、施工參數

3.2.1 強夯參數

（1）單擊夯擊能：①填土厚度＞10m 區：按施工合同的分區設定，對于填土厚度＞10m 的部位，點擊夯擊能宜進一步提高至3500～3600kN·m。②填土厚度＜10m 區：現場的素填土中，局部塊石粒的特點就是直徑較大，因此需要把此區域內的單擊夯擊能相對提高，可以應用設計建議點擊能級3000kN.m，取保守的修正系數，按其理論有效加固深度6～8m 控制。在有效加固層之下，存在一層具有一定厚度的強夯有效影響層，因土質和強夯工藝不同，其厚度也不同，因此強夯有效影響深度也不同，該加固影響不計入理論值，作為安全儲備。

（2）滿夯能級。所有滿夯夯擊能控制在2000kN·m。

3.2.2 點夯收錘標準

單擊夯沉量反映夯錘底下一定深度范圍內土被壓密的程度，以最后二擊平均夯沉量沉降幅度指標為停錘依據，即達到最大有效加固深度須滿足停錘條件。本工程夯點夯停錘標準滿足以下條件之一，即可停錘：

（1）以打夠設計擊數為主，結合拔錘困難程度和夯坑周圍隆起情況（＞30 cm）及時收錘。

（2）滿足最后二擊平均夯沉量≤10 cm。

（3）打夠一定的夯坑深度，如2.0m。

（4）在填土層厚度大于10m 區域，若不發生拔錘困難，單點夯擊數應取上述單點擊數設定值之大值。

3.2.3 間歇時間

根據試驗對擊實土質的強度和最佳含水率值的恢復時間綜合進行確定。也可結合以往工程經驗，按照天氣狀況，按以下情況確定各擊數之間間歇時間進行參考控制［1］：

（1）晴天：工程各遍夯之間的間歇時間按3 天考慮；

（2）雨天：應及時除出場地或夯坑內的積水，并晾曬1～2天后方可繼續下遍夯擊施工。注意每遍施工結束后，應及時用挖機等機械整平場地，以免夯坑被雨水浸泡。

3.2.4 強夯施工參數確定

（1）夯擊能參數確定。綜上所述，根據強夯區域以10m 填土厚度值為夯擊參數分區，并結合加固目標設計值、地質條件和施工經驗等因素，綜合確定本工程強夯參數，如表1 所示。

表1 強夯施工參數表

（2）夯錘及錘落距參數確定。本工程試夯采用自行設計的鑄鋼夯錘，錘形為下底面略小的倒圓臺型，錘底面積5m2，錘底直徑Φ2.52m。該種錘形的優點為：易起錘，落點重迭性好，落點準確，不宜偏斜，且夯擊后，坑壁不易塌土。

4 強夯法應用方法

4.1 強夯工藝流程［2］

場地清理及平整→強夯分區測量定位→起夯面標高測量、并作調整→點夯夯位放樣（一遍）→點夯施工（一遍）→推填夯坑并平整場地→再次點夯夯位放樣→再次點夯施工→推填夯坑并平整場地→滿夯工作面標高調整→滿夯施工→最終場地平整→地基加固效果檢測→辦理交工驗收。

4.2 關鍵工序

4.2.1 強夯點夯工序

（1）夯位放樣，用白灰或有色塑料袋等其他標志物標出明確的夯點位置。

（2）夯機就位穩車后，將臂桿的角度調整到65°左右。

（3）將水準儀設立在距離夯點30m 以外的地方。

（4）落距標定后，將脫鉤器提升同時敵對脫鉤器的鋼絲繩長度進行鎖定。

（5）將夯擊點的地面高程進行測量和記錄。夯錘就位后，對夯前錘頂高程進行測量。（6）將夯錘提升后，脫鉤器打開，夯錘自由落下。（7）用推土機或挖機就地推填夯坑并將場地平整。（8）間隔時間設定后，按照以上操作逐次完成。

4.2.2 滿夯工序的施工方法

（1）將各排的夯點基準線放出，其必須嚴格依據錘印的搭接要求。

（2）將夯機就位后，對落距進行鎖定。

（3）每排的第一個夯點均為基準，按照要求將各個夯點錘印互相搭接，夯到規定的擊術，同時逐點推進，直到完成全部夯點。

（4）應用隔排推進或逐排推進的方法，完成滿夯。

5 控制強夯質量的措施

（1）每個夯點需要完成規定的擊數。最后兩擊平均夯沉量≤設計控制值的夯坑即認為合格，夯機可移至下一點夯擊。

（2）每個夯點完成規定的擊數后，如果最后兩擊的平均夯沉量仍比設計的控制值大，則需要增加擊數，直到滿足實際要求。

（3）每點打夠或未打夠規定擊數，如夯坑太深不好拔錘或將要夯成橡皮土時，則應往夯坑填滿石料，再繼續夯擊至最后兩擊平均夯沉量滿足要求為止。

6 強夯效果檢測驗證

在滿夯完成二周后，需要依據設計要求、國家規范，同時需要委托檢測單位（有相應的資質）檢測此次強夯地基處理的效果。檢測手段宜以原位測試為主，如平板靜載荷試驗、標貫試驗或動力觸探試驗。

7 結束語

綜上所述，強夯法也存在加固地基深度有限的局限性，一般情況下加固地基深度控制在6～8m 深度范圍技術經濟效益最佳，超過10m 深度軟基加固的沖擊能必須成倍加大，造成施工成本大幅增加，且地基底部加固效果不明顯。另一缺點是該法施工噪聲、振動偏大，因此城市地帶工程及超10m 深度地基加固應慎用該法，建議采用其他地基加固處理法。