強夯碎石樁法在市政公共建筑地基加固處理中的應用

周 濤

（蘭陵縣市政管理服務中心，山東 臨沂 277700）

0 引言

市政公共建筑是指由政府或政府授權的機構在城市中興建、維護或管理的建筑物，在為公眾提供基本的社會服務和公共設施的同時，需具備極高的安全可靠性。地基工程是市政公共建筑工程施工中的關鍵組成部分，施工人員應給予充分重視，不斷完善施工技術，從而提高地基部分施工質量，保證城市公共建筑的安全可靠。強夯碎石樁法適用范圍廣泛，在多種土質地基中有良好的應用效果，可顯著提升地基強度。本文結合某市政公共建筑地基施工，對強夯碎石樁法施工技術要點進行分析。

1 工程概況

案例工程為某市政辦公樓，采用框架剪力墻結構，長度為55m，寬度50.2m，高5層，根據地質勘察報告顯示，地基部分表層土主要由房渣土構成，厚度為3.2~7.8m，未做填方設計，開展地基施工前需要對表層土進行處理，從而最大程度強化其作為持力層的作用。與此同時，經過試驗和調查發現，原地基承載力特征值為75kPa，需要對地基進行加固處理，使其≥150kPa，地基各土層物理學指標見表1。

表1 地基各土層物理力學指標勘察報告（平均水平）

2 強夯方案確定

回填土厚度大，且質地松散，加之南側和西側存在永久邊坡問題，預計后期沉降將達到1815mm，為避免其對建筑后續使用產生影響，需及時處理回填土，以控制沉降量，避免深層失穩問題，確保建筑整體穩定。結合現場基礎樁試打結果發現，存在垮孔、成樁難問題，綜合考慮施工造價、施工可行性操作、施工周期等因素，決定采用強夯碎石樁法處理填土，在整平場地后，結合填土層厚度，設計3套強夯方案，見表2。

表2 3套強夯方案比較

對上述強夯方案加固效果進行驗證，為此開展靜載和動力觸深試驗。試驗結果表明，3套強夯方案處理后的地基土體在各自區域深度范圍內均有所提高。方案1 和方案2 處理0～6.0m 填土效果良好，但是方案1夯后土體極限承載力僅為165kPa，無法滿足最低180kPa的要求。對于飽和雜填土，采用強夯碎石樁法，不僅填土效果好，還可影響更深范圍的土層，原因在于：

（1）強夯配合碎石樁施工，能夠對軟弱土體產生置換作用和振動加固效果；

（2）碎石樁能夠促進夯擊能向更深土體進行傳遞[1]；

（3）在飽和填土中，碎石樁能夠促進水體消散，從而提高土體固結效果[2]。

綜合來看，當填土厚度不超過6.0m，采用方案2。當填土厚度超過6.0m時，則采用方案3。

3 強夯碎石樁法施工技術要點

3.1 平整場地

在正式開展施工前，清理垃圾，用低推土機對場地進行平整，并根據場地情況，設置相應排水設施。因施工現場分布較多填方區域，且表層填土質地松軟，如果遇到大雨，容易往低洼處下滲，經過深層回填土后雨水又無法及時下滲，強夯操作后可能形成橡皮土，無法實現良好加固[3]。因此，在對場地進行平整后，對表層填土進行輕微碾壓，并在相應區域設置盲溝，方便雨季來臨時進行施工。

3.2 碎石填充

碎石填充是強夯碎石樁法處理建筑地基的核心步驟。填充前應將填充用的碎石進行篩選和清洗。填充時需要控制碎石的均勻性和密實度，以確保填充的質量。填充深度應根據工程設計要求確定。填充完成后，需要進行平整，以確保碎石填充的表面平整度。

3.3 定位放線

在進行強夯碎石樁法定位放線之前，需要確定施工現場是否符合施工要求，如場地基礎情況、場地平整度、場地地質狀況等。同時，對樁分布位置、布點進行再次核實，檢查夯點數量、夯樁間距、夯樁深度等是否滿足施工要求。對施工現場周邊情況進行分析，確定周邊地下是否分布電纜及管線等，在施工過程中需要避開這些物體[4]。同時，檢查配備的夯機數量、具體型號和參數，及時進行調整，避免機器設備帶病工作。利用標線、標樁標記夯點位置，確定夯樁方向，確保樁與樁之間的定位準確。

3.4 夯機對位

夯機對位之前，確認夯機的位置和放置方向，確保夯機的垂直度與水平度，并對夯擊頻率參數進行確定，保證夯擊次數和速度符合施工要求。確認夯樁點位和夯擊方式，如單錘夯擊、雙錘夯擊等。對夯樁深度進行有效控制，確保夯樁的承載力和穩定性。根據施工設計方案，對范圍坐標進行處理，采用按照樁孔間距配合使用全站儀，對夯機位置進行標記。

3.5 鉆孔

在鉆孔前，確定每個樁的位置和深度，鉆孔的深度根據工程設計要求確定，采用機械或手工方式進行。為保證鉆孔質量和孔壁的平整度，需要使用水泥漿對孔壁進行加固。鉆孔過程中，確保鉆頭與孔位的中心位置對正，并對鉆具的垂直度加以矯正，每2m 進尺后對孔斜進行一次矯正，如果偏差過大，則及時停止，并進行調整，遵循先慢后快原則[5]。

3.6 強夯起錘高度測量

強夯是強夯碎石樁法處理建筑地基的最后一步，強夯時控制強夯機的沖擊次數和沖擊力度，以確保填充物的密實度和穩定性。通過夯錘將碎石填充進鋼管樁中，并在夯擊過程中不斷擠壓石料，形成高密度的樁身結構，以達到增強地基承載力的目的。夯錘起錘高度測量是關鍵環節，需嚴格按照規范進行操作，以確保施工質量和安全。起錘高度是指夯錘在夯擊碎石樁時從一定高度落下的路程，其測量方法主要有以下2 種：

（1）直接測量法。即在夯錘的下端安裝高度計或其他測高儀器，直接測量起錘高度，此法測量準確性較高，但操作難度較大，需要考慮到夯錘高度與鋼管樁長度、管口處填充的碎石高度等因素的影響[6]。

（2）溢流量法。指利用夯錘落下時所產生的沖擊波引起的水位變化來間接測量起錘高度，具體操作方法為，在夯錘下端的集水坑內安裝水位計，記錄夯擊過程中水位的變化值，根據水位變化值計算出起錘高度。與直接測量法相比，溢流量法簡單易行，但精度稍有欠缺。

3.7 夯沉量測量

夯沉量是指在夯擊碎石樁的過程中，樁身下沉的深度，測量時主要采用理論計算法和直接測量法，其中理論計算法是根據施工時選擇的夯錘重量、夯擊次數、樁截面積、填充碎石的松密程度等參數，通過理論計算得出樁身的夯沉量，但該方法僅適用于施工前有較為準確樁身沉降量計算的情況。直接量測法則是在強夯碎石樁施工過程中，通過測量夯擊前后樁頂標志的高度差來計算樁身下沉的深度。具體操作方法為，在樁頂標志處固定一個鐵樁，施工前將其標記高度，施工過程中不斷檢查標志高度，夯擊結束后再次標記其高度，通過兩次標記高度差即可計算出夯沉量[7]。案例工程采用直接測量法。當確定夯沉量達到要求后，移機到下一個夯點。

3.8 質量驗收

（1）施工前驗收。現場勘察，確定樁基位置、樁長、樁徑等參數。同時，要對場地的地質情況和地下水位等進行全面了解，檢查施工方案的合理性。

（2）施工中驗收。現場設備應符合相關標準，施工材料必須符合規定的質量標準；施工人員必須經過專業的培訓和考核，施工操作必須符合相關標準[8]。

（3）施工后驗收。對每個強夯碎石樁進行檢測，確保其垂直度和水平度符合設計要求。檢測夯擊次數、夯擊深度和碎石成形情況，保證其符合質量標準要求。施工質量標準見表3。

表3 案例工程強夯碎石樁法施工質量標準

4 地基加固效果

案例工程地基部分施工結束后，對地基填土力學指標進行檢測，結果見表4。由表4 可知，經過強夯碎石樁法加固處理后的地基，壓縮模量、黏聚力、內摩擦角均滿足施工要求。填土達到稍密~中密狀態，地基承載力大幅提升，加固效果良好。當然，施工過程中也發現個別孔因淤泥質含水量、厚度比較大而發生垮孔，因此采用鋼護筒施工技術進行對應處理，其余部分施工順利，不僅縮短施工周期，也明顯降低地基加固處理所需費用。

表4 強夯碎石樁法地基加固前后填土力學參數變化

5 結束語

綜上所述，市政公共建筑施工要求比較高，地基處理難度大，強夯碎石樁法結合施工規范及要求對樁位進行科學布置，通過強夯將碎石打入地下，形成碎石樁，并通過夯擊樁間土形成復合地基。該工程的實踐證實，采用強夯碎石樁法對市政公共建筑地基進行加固處理，工序簡單，可明顯降低地基土壓縮性，不僅能夠發揮地基擠密和排水固結作用，同時能夠顯著提升地基承載能力。但是，強夯法施工需反復夯擊地基，合理安排工序，必要時設置隔振措施，以降低噪聲污染。