建筑工程地基強夯處理措施與結果檢測分析

史紅珺

（青海建筑職業技術學院，青海 810012）

0 引言

現代化建筑施工現場中所采用的強夯處理技術方案，因其技術原理與施工效果被稱為動力壓密法或固結法，由重物捶打夯實方案逐步演變而來。經該技術方案處理完成后的施工現場地基土強度指標大大提升，極大地減少了建筑工程使用后的土地沉降風險。本文以葫蘆島臨海區域擎重廠區建設項目深厚碎石填土工程為例，從施工現場實際情況入手，對具體處理措施與結果檢測參數進行研究。

1 案例概述

1.1 工程概況

葫蘆島地區深厚碎石填土工程施工屬于葫蘆島臨海區域擎重廠區建設項目，該項目以建設沿海運輸廠區、員工食宿區域為目標，地處區域北部港口工業區，南北貫穿區域三號至五號公路，東西橫跨縱向三號公路與東部大壩。預計施工場地規格為460m×110m，其中廠房施工空間規格為420m×96m，計劃為目標港口運輸提供重、中、輕三類運輸能力的龍門吊運輸區域，其中重型龍門吊車的跨度規格為36m，而中型與輕型的跨度規格則為30m。施工場地西部空地預計建設輔助主要廠區生產的輔助廠房，其由噴丸室與管理室共同構成。

根據工程設計圖紙記載，工程建設預計重要性評級為二等，場地環境評分為二等，地基建設難度等級為二等，施工前巖土勘探結果等級分析為乙等。

1.2 土地施工條件

施工區域處于華北北部邊緣地帶，是燕臺山地區域內的褶皺所形成的山海關山體至綏中臺拱地形區域、同遼寧省西部臺陷落地形區域所相鄰的銜接地帶。因此，該地區所經受的巖漿地質作用較強，突出表現為地表存在大量以花崗巖為代表的侵入巖裸露。其具體地質構成如圖1 所示。

圖1 葫蘆島地區深厚碎石填土工程施工地質構造

施工現場的地形構成復雜，曾經有過人工填海造陸工程，實現了由沙灘向陸地的轉變，區域內部絕大多數的土壤為人工轉移而來的堆積土壤，其堆積時間為15d 以上。施工現場整體地貌起伏波動較小，原始地貌單元以海灘為主，土壤沉積效果主要是海陸動態交互。經設計人員實地勘探得知，目標施工區域內的地層結構復雜，由上至下主要包括人工填土、海灘淤泥、粗質砂土、復合花崗巖和煌斑巖脈。

2 強夯處理措施

2.1 12000kN·m 能級常規強夯

將施加12000kN·m 能級常規強夯技術的工程區域劃分為強夯試驗一區，該區域的施工目標為少量輕型裝置工作用地及工廠內綠化與交通用地，該區域的地基結構處理工藝具體設計如下：經強夯作業后的地基土承重載力特征數值≥250kPa,形變模量≥15MPa,實現加固作業深度≥10m[1]。根據上述施工現場數據條件，在輕型裝置工作用地內，采用由施工管理人員、甲方客戶及現場監理聯合指定的方式確定強夯試驗區域位置，案例工程內為強夯試驗一區所劃定的試驗施工面積總計達1600m2，夯實操作以隔行跳打的方式進行，設備共計啟動3 次。在設備啟動的前2 次作業期間，強夯操作設計能量為12000kN·m，同時樁結構布局以正方形進行，樁結構間隔距離為10m；在設備啟動后的第3 次作業期間，強夯操作設計能量為4500kN·m；如若在設備啟動后還需第4 次作業，強夯操作則將以滿夯的形式進行[2]。試驗一區內所施展的作業參數及強夯擊打點具體如表1、圖2 所示：

圖2 強夯試驗一區實際作業夯擊點布局設計

2.2 12000kN·m 能級常規強夯與8000kN·m 能級置換強夯聯合處理

將施加12000kN·m 能級常規強夯與8000kN·m 能級置換強夯聯合處理的工程區域劃分為強夯試驗二區，該區域位于案例工程施工圖紙所標示的zk88 地標附近，其地基結構處理工藝如下：經強夯作業后的地基土承重載力特征數值≥350kPa 形變模量≥20MPa 現實加固作業深度≥12m[3]。待置換強夯作業施工完畢后，對場地平整處理后進行12000kN·m 能級的點狀夯擊操作。在前2 次作業期間，強夯操作設計能量為12000kN·m，同時樁結構布局以正方形進行，樁結構間隔距離為10m；在設備啟動后的第3 次作業期間，強夯操作設計能量為4500kN·m；如若在設備啟動后還需第4 次作業，強夯操作則將以滿夯的形式進行，二區內的作業參數及強夯擊打點如表1、表2、圖3 所示。

表1 強夯試驗一區、二區實際作業參數

表2 強夯試驗二區8000kN·m 能級置換強夯實際作業參數

圖3 強夯試驗二區實際作業夯擊點布局設計

3 強夯承載力結果特征值檢測分析

在常規強夯工程中，承載力測量主要通過地基淺層土層平板區域內開展的承載負荷試驗進行，該試驗可以測定地基淺土范圍內土層壓力承重板下應力所影響區域內的整體承載力。根據國家規定和行業標準顯示，承壓板狀結構的面積需要大于0.25m2，而當此類結構處于淤泥結構軟土土質時，其面積則需要達到非軟土標準的2 倍，即0.5m2[4]。在置換強夯工程中，考慮到地基淺層平板區域內所開展的承載負荷試驗面積過大，為減輕工程施工量與最大限度節省工期，通常情況下使用置換墩輔助墩間承載負荷試驗，借助數學運算對面積進行相應置換得出最終結果，案例中自然沙灘+人工填土的復雜地基結構強夯所采用具體運算式如下所示[5]：

本次案例工程所處的小型結構淤泥黏性土質地基結構與施工現場的載重負荷試驗參考缺乏，目標工程提出了一項針對案例中復合結構地基的重載力特征數值估算計算式，具體公式表現如下：

案例工程所采用的強夯承載力結果特征值檢測試驗，在強夯工程施工作業完畢后的14d 進行，在實際檢測過程中，技術人員將兩組強夯試驗區各自細分為4組，其中2 組檢測點取夯點，2 組檢測點取夯間。在靜止荷載試驗及其內p-s 曲線不存在明顯的比例區域界線時，地基土沉降數量恒定取值為壓力承載板狀結構的矩形邊長或圓形直徑的0.01 所匹配的荷載負重數值（壓力承載板狀結構的矩形邊長或圓形直徑超過2m時，將其恒定取值為2.0m），使用0.01代表目標地基的承重載力特征數值。試驗中所需要的形變模量參照運算式進行具體數值計算。案例工程中填海造陸所用的土壤來自炸山工程中所得到的碎石結構土壤，因此，式中憑借施工團隊歷次工作經驗參考，將其恒定取值為=0.224。

目標工程對兩組強夯試驗區所進行的強夯承載力結果特征值檢測試驗最終結果表現如表4 所示：

表4 強夯試驗一區、二區作業后地基土承重載力及形變模量靜止承載試驗結果

4 結束語

地基施工是工程施工的基礎，施工效果的好壞關系到后續施工項目施工條件的情況。強夯工藝通過對施工現場土地進行處理，提升地基施工的穩定性與強度，使后續的沉降控制在一定范圍內，最大限度保證建筑工程的安全性，盡可能地延長建筑壽命周期。