強(qiáng)夯法地基處理設(shè)計(jì)探析

中億豐建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇蘇州 215008

摘要：強(qiáng)夯法施工具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，適用范圍廣，經(jīng)濟(jì)可行，節(jié)省材料，工期短、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法；地基處理；設(shè)計(jì)

一、強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法又可以稱(chēng)作動(dòng)力壓實(shí)法或者動(dòng)力固結(jié)法。此方法為反復(fù)將重錘（一般10-40t）提到高處使其自由落下（一般落距為10-40m）夯擊地基，從而導(dǎo)致地基的強(qiáng)度提高、壓縮性得到降低的方法。強(qiáng)夯法適用于淺層軟弱土基的處理。它具有工期短，造價(jià)低，工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。按夯擊區(qū)域分為滿(mǎn)夯和點(diǎn)夯兩種。強(qiáng)夯法加固地基，近年來(lái)被廣泛使用，適用于濕陷性黃土、砂土、碎石土、軟土、一般粘性土及生活或者工業(yè)廢品等各類(lèi)填土地基。強(qiáng)夯在非飽和土地基加固方面效果尤為顯著，另外再在呈流塑狀的淤泥中拋填碎石（鋼渣、礦渣）方面進(jìn)行強(qiáng)夯擠淤效果也較好。

強(qiáng)夯法施工前應(yīng)依據(jù)加固范圍及地基土的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載大小、要求處理的深度首先試驗(yàn)確定夯擊能、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、間隔時(shí)間及夯點(diǎn)布置等各項(xiàng)參數(shù)。對(duì)飽和土地基加固效果的好壞，關(guān)鍵在于排水，如飽和砂土地基滲透性好，超孔隙水壓力容易消散，夯后固結(jié)快。對(duì)于飽和粘土或淤泥質(zhì)土，由于滲透性差，必須慎重對(duì)待

二、強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)

（一）強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)總體思路

強(qiáng)夯法地基處理對(duì)于消除沉降、減小工后使用變形、提高地基承載力和均勻性有較好的作用。所以，在強(qiáng)夯設(shè)計(jì)之前需要先明確地基處理的主要用途以及目的，然后結(jié)合各方面的綜合要求，再?zèng)Q定采用強(qiáng)夯或者夯置換法，依據(jù)具體的工程地質(zhì)條件與加固深度確定適宜的能級(jí)、錘型、夯點(diǎn)間距、夯擊遍數(shù)和技術(shù)間歇時(shí)間。并根據(jù)預(yù)測(cè)處理效果，反演各項(xiàng)變形指標(biāo)是否滿(mǎn)足上部設(shè)計(jì)要求。

（二）強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、夯錘與施工機(jī)具選擇

一般常用夯錘直徑在2.2～2.6m，錘重10～40T，錘底平整，不得為鎖底形，錘身為柱形，不得使用梨形夯錘。異形錘一般直徑為1.1～1.3m，錘底平整，錘身圓柱形，錘重15～45T。夯錘選擇應(yīng)滿(mǎn)足方便運(yùn)輸、施工效率高、行動(dòng)靈活等要求。夯錘面積與有效加固深度關(guān)系密切，根據(jù)研究，在能級(jí)為10000kN·m、夯錘半徑為1.25m時(shí)的最大錘擊應(yīng)力比1.5m和1.75m夯錘半徑時(shí)分別提高37%和76%，為提高有效加固深度，可適當(dāng)減小夯錘半徑；高能級(jí)強(qiáng)夯時(shí)，重錘低落距有效加固深度和加固后地基的均勻性都優(yōu)于輕錘高落距。

2、強(qiáng)夯法的有效加固深度

強(qiáng)夯法的有效加固深度不僅是反映地基處理效果的重要參數(shù)，也是作為選擇地基方案的重要依據(jù)。一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。在缺少試驗(yàn)資料或經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按表1預(yù)估。

表1強(qiáng)夯法有效加固深度

3、強(qiáng)夯法單位夯擊能

強(qiáng)夯法單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類(lèi)別、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。

4、強(qiáng)夯法的夯擊次數(shù)

強(qiáng)夯法的夯擊次數(shù)除了按現(xiàn)場(chǎng)夯沉量關(guān)系曲線與試夯得到的夯擊次數(shù)之外，還需要滿(mǎn)足以下條件：

（1）.最后兩擊沉降量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)小于100mm。

（2）.不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難。

（3）.夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起。

5、強(qiáng)夯間隔時(shí)間

強(qiáng)夯間隔時(shí)間由土中超靜孔隙水壓力的消失時(shí)間決定。實(shí)測(cè)資料不足時(shí)，這時(shí)由地基土的滲透性決定，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊，而對(duì)滲透性較差的粘性土地基間隔時(shí)間而言，則需3周～4周以上。

6、強(qiáng)夯法夯擊遍數(shù)

強(qiáng)夯法夯擊遍數(shù)取決于地基土的性質(zhì)，一般需2遍～3遍，最終再以低能量滿(mǎn)夯1遍。滲透性強(qiáng)的粗顆粒組成的地基，夯擊遍數(shù)可相對(duì)少些；相反，由滲透性弱的細(xì)顆粒土組成的地基，夯擊遍數(shù)可多些。

7、強(qiáng)夯法的處理范圍

基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散作用強(qiáng)夯的處理范圍應(yīng)不小于建筑物基礎(chǔ)范圍稱(chēng)作強(qiáng)夯法的處理范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度最好是設(shè)計(jì)處理深度的1/2～2/3，并應(yīng)該不大于3m。

8、強(qiáng)夯法夯擊點(diǎn)布置

施工費(fèi)用與夯實(shí)效果對(duì)強(qiáng)夯法夯擊點(diǎn)布置是否合理有著直接關(guān)系。夯擊點(diǎn)位置可依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型，使用等腰三角形、正方形或者等邊三角形布置。

三、強(qiáng)夯法地基處理設(shè)計(jì)

（一）工程概況

某工程為生產(chǎn)汽車(chē)輪胎專(zhuān)用的丁苯橡膠項(xiàng)目工程，全廠用地約200000m2，地基加固處理總面積200000 m2以上。地基加固方案是：對(duì)松散的雜填土和素填土進(jìn)行強(qiáng)夯，強(qiáng)夯范圍約21000 m2，主要強(qiáng)夯區(qū)域?yàn)閺S房基礎(chǔ)、地面及道路。

（二）地質(zhì)狀況

勘察報(bào)告反映施工區(qū)內(nèi)，工程地質(zhì)條件由地表至下，主要分為8個(gè)工程地質(zhì)層：

1、雜填土或素填土：由侏羅系殘積風(fēng)化土夾較多碎石組成，厚度0.58～8.5m，場(chǎng)地各部位厚薄不均。

2、人工填石層：主要為侏羅系中風(fēng)化巖碎塊，直徑為0.1～0.4m，最大者為1.0m，此層全場(chǎng)零星布置，厚度0.6～4.8m.

3、耕植土。

4、第四系沖積粉砂質(zhì)粘土：由黃褐色粉砂粘土組成，厚度2.3～10.0m。

5、第四系沖積圓礫層：由砂巖夾雜少量其它混合巖石礫石組成，厚度0.5～5.3m，平均厚2.40，頂板埋深4.9～10.5m。

6、殘積粉土：主要為粉砂質(zhì)粘土，平均厚度2.2m，埋深0.8～11.4m。

7、強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖：厚度0.4～9.3m，埋深0.5～15.0m，天然持力層。

8、中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖：厚度1.0～19.60m，頂板相應(yīng)埋深6.03～13.87m。

（三）試夯設(shè)計(jì)

1、夯擊能選擇

填土區(qū)厚度控制在8～10m，表面有機(jī)質(zhì)含量大于有可能存在10%的生活垃圾，所以不適合直接采用強(qiáng)夯后做基礎(chǔ)持力層，需清除，從基礎(chǔ)底標(biāo)高起夯，考慮到基礎(chǔ)埋深的問(wèn)題，基礎(chǔ)底面標(biāo)高不低于-2m，實(shí)際強(qiáng)夯最大加固深度控制在7m左右。當(dāng)考慮加固7m時(shí)，則計(jì)算如下：

夯擊能w×H=1960kN·m

本工程選擇的樁錘為20T，起吊高度為15m，其單擊能可達(dá)到3000kN·m，夯錘采用圓形，直徑為2.5m。在設(shè)立工具式支架時(shí)，可進(jìn)行6000kN·m夯擊能施工，有效加固深度可達(dá)到10-12m。

（2）試夯方案

試夯時(shí)根據(jù)我單位有關(guān)經(jīng)驗(yàn)及國(guó)內(nèi)資料，初步確定15擊和10擊及最后兩擊平均沉量不超5cm為標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)確定。

夯擊遍數(shù)：采用2遍法，針對(duì)本工程砂類(lèi)土質(zhì)的特點(diǎn)兩遍之間不需停歇，最后采用一夯壓半夯進(jìn)行低錘滿(mǎn)拍。

夯點(diǎn)間矩：一般為1.5-2.2倍錘底直徑，夯點(diǎn)間矩試夯時(shí)采用方案：3000kN·m夯擊能，夯點(diǎn)間距5m×5m，正方形布置，1000kN·m夯擊