山區(qū)填方地基強(qiáng)夯處理方法

徐芳吉

（浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，浙江杭州310007）

山區(qū)填方地基強(qiáng)夯處理方法

徐芳吉*

（浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，浙江杭州310007）

強(qiáng)夯法是使用起重設(shè)備，將大重量和一定外形結(jié)構(gòu)規(guī)格的夯錘起吊至某一高度后，自由下落，給地基土以強(qiáng)大的沖擊能量的夯擊，使地基土產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和很高的動(dòng)應(yīng)力，從而在一定范圍內(nèi)使土體的強(qiáng)度提高，壓縮性降低。結(jié)合工程實(shí)際對(duì)強(qiáng)夯的設(shè)計(jì)及施工中有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

山區(qū)填方；地基處理；強(qiáng)夯；施工

1 工程概況

浙江麗水市低丘緩坡開(kāi)發(fā)較多，通過(guò)高挖大填整平場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè)。某企業(yè)需要建設(shè)1～2層的廠房與多層辦公樓，荷載要求為305kN/m。建設(shè)場(chǎng)地位于填方區(qū)域，填方厚度差異大。直接采用淺基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題，采用樁基礎(chǔ)費(fèi)用高、施工周期長(zhǎng)，只有采用強(qiáng)夯進(jìn)行地基處理比較經(jīng)濟(jì)。

2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地為低山丘陵地貌，經(jīng)挖填整平后相對(duì)平坦，根據(jù)《勘察報(bào)告》，場(chǎng)地土分布情況如圖1所示，巖土層特征如下：

①填土：色雜，干燥，松散。主要由殘坡積土、風(fēng)化巖、碎塊石組成，最大塊徑2m，極不均勻，厚度0.6～13.1m。

②含碎石粘土：黃褐色，濕，稍密，碎石大小2～5cm，fak=150kPa。

③-1全風(fēng)化凝灰?guī)r：黃褐色，濕，稍密，呈砂土狀，fak=200kPa。

③-2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r：灰黃色，密實(shí)，呈碎石狀，fak= 400kPa。

③-3中風(fēng)化凝灰?guī)r：灰色，塊狀，局部裂隙發(fā)育，fak=2000kPa。

場(chǎng)地地下水類型簡(jiǎn)單，地下水位較低。水位埋深隨季節(jié)變化，地下水對(duì)砼不具侵蝕性。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

3 強(qiáng)夯設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）工程總平面圖，基礎(chǔ)平面圖；

（2）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）2009版；

（3）《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》(CECS 279:2010)；

（4）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2012）；

（5）部門標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ79-2012）；

（6）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2013）；

（7）其它有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范、規(guī)程。

3.2 基本思路

對(duì)場(chǎng)地內(nèi)回填區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯處理，提高回填土的承載力以作為建筑物的基礎(chǔ)持力層。強(qiáng)夯施工擬采用2000kN·m夯擊能，直徑2.5m20t夯錘，強(qiáng)夯施工目標(biāo)為夯后的地基土承載力特征值不小于160kPa。

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

強(qiáng)夯施工分3遍進(jìn)行，各遍次設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)參數(shù)

3.4 夯點(diǎn)布置

第一遍：梅花形布置，夯點(diǎn)間距4m。第二遍：梅花形布置，位置與第一遍錯(cuò)開(kāi)，夯點(diǎn)間距4m（如圖2所示）。第三遍：滿夯，均勻布置，錘印搭接1/3(如圖3所示)。

圖2 主夯點(diǎn)布置示意圖

圖3 滿夯夯點(diǎn)布置示意圖

表層約0.5m范圍內(nèi)有起伏，應(yīng)于全部強(qiáng)夯完畢后，采用鏟車推平，在地基上鋪300～500mm厚的碎石墊層，以改善傳力條件，使荷載傳遞較為均勻。墊層施工按規(guī)范分層壓實(shí)處理。

4 施工要求

4.1 施工設(shè)備

(1)沖錘：直徑2.5m20t夯錘；

(2)升降機(jī)械：30t起重機(jī)；

(3)填料設(shè)備：鏟車；

(4)其他設(shè)備：運(yùn)輸車，碾壓設(shè)備，靜載荷試驗(yàn)設(shè)備。

4.2 施工程序

強(qiáng)夯區(qū)域放樣→第一遍主夯夯點(diǎn)放樣→夯機(jī)就位→使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)→起錘進(jìn)行第一遍主夯點(diǎn)強(qiáng)夯→整平施工現(xiàn)場(chǎng)→第二遍主夯夯點(diǎn)放樣→夯機(jī)就位→使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)→起錘進(jìn)行第二遍主夯點(diǎn)強(qiáng)夯→整平施工現(xiàn)場(chǎng)→進(jìn)行低能級(jí)滿夯→進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)。

4.3 施工要求

開(kāi)始前應(yīng)對(duì)試夯區(qū)域進(jìn)行清表和場(chǎng)地平整，挖除山皮土、耕植土、淤泥等，夯前測(cè)定并記錄試夯區(qū)域場(chǎng)地標(biāo)高。

每遍夯擊完成后，將夯坑推平，兩遍夯擊完成后，進(jìn)行一遍滿夯，每遍2擊，滿夯夯擊能見(jiàn)表，要求錘印搭接1/3。滿夯完成后測(cè)定并記錄夯后場(chǎng)地標(biāo)高。應(yīng)注意做好場(chǎng)地排水措施，修挖臨時(shí)排水溝進(jìn)行有序排水，每遍夯擊完成后應(yīng)及時(shí)推平，防止施工過(guò)程中夯坑積水。

做好安全生產(chǎn)、文明施工。

4.4 施工準(zhǔn)備

強(qiáng)夯之前應(yīng)先清除夯擊范圍內(nèi)表面耕植土及草皮樹(shù)根、局部的腐殖土和淤泥至老土，同時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)排水措施。清理場(chǎng)地并整平，修出夯機(jī)行走的道路，根據(jù)甲方放出的控制樁，進(jìn)行施工放點(diǎn)。

組織施工管理人員熟悉圖紙及有關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)真掌握施工方案具體施工要點(diǎn)，向有關(guān)施工機(jī)組及作業(yè)人員進(jìn)行施工前技術(shù)交底及質(zhì)量、安全交底。

施工前由施工員在施工圖上對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，施工時(shí)每一點(diǎn)都要與施工圖對(duì)號(hào)進(jìn)行，防止漏夯。設(shè)備進(jìn)場(chǎng)調(diào)試正常，具備施工條件，同時(shí)向監(jiān)理單位提交開(kāi)工前所需各種報(bào)驗(yàn)、報(bào)表。

在雨期施工時(shí)，隨時(shí)做好明溝排水工作。

測(cè)量人員在施工前備好儀器和記錄表格等現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)資料。根據(jù)建設(shè)方提供的控制樁放出地基外擴(kuò)定位線和主夯夯點(diǎn)。

確定夯錘落距，將脫鉤器拉繩在夯擊能預(yù)定高度處鎖定。夯錘落距在施工前由機(jī)組測(cè)量員，機(jī)長(zhǎng)共同施測(cè)，并做標(biāo)識(shí)，質(zhì)檢員復(fù)測(cè)確認(rèn)，施工過(guò)程中由測(cè)量員控制。

夯擊數(shù)由測(cè)量員控制，并具體負(fù)責(zé)簽寫《強(qiáng)夯施工記錄》?！稄?qiáng)夯施工記錄》應(yīng)如實(shí)填寫錘重、落距、夯擊數(shù)、每擊的夯沉量及總夯沉量等，質(zhì)檢員檢查并簽字認(rèn)可后，才可作為核算完成工作量的依據(jù)。

4.5 大面積施工

各項(xiàng)施工參數(shù)確定下來(lái)后,可開(kāi)始大面積施工。施工前，先平整場(chǎng)地，平整度和表面硬度應(yīng)滿足重型施工設(shè)備安全行走要求。復(fù)測(cè)場(chǎng)地標(biāo)高，滿足設(shè)計(jì)起夯面標(biāo)高要求后，用經(jīng)緯儀向施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)引測(cè)施工圖角點(diǎn)控制坐標(biāo)，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)核無(wú)誤后，再按施工圖布置夯點(diǎn)，并用白灰標(biāo)出夯印。

強(qiáng)夯主機(jī)和夯錘就位后，要對(duì)夯錘的落距進(jìn)行測(cè)量，并在要求高度處鎖定，使其在夯擊過(guò)程中落距始終保持不變，確保每擊均能達(dá)到設(shè)計(jì)單擊夯擊能，同時(shí)測(cè)量就位后的錘頂面標(biāo)高和地面標(biāo)高，錘頂面至自然地面的高度，以計(jì)算每擊的夯沉量和夯坑深度。

將夯錘起吊至預(yù)定高度后自動(dòng)脫鉤，夯錘夯擊地面，測(cè)量夯錘頂面標(biāo)高，減去夯錘就位時(shí)的頂面標(biāo)高就是第一擊的夯沉量，如此反復(fù)進(jìn)行，直至最后3擊的平均夯沉量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn)后，停止夯擊，進(jìn)行移位。移位時(shí)，應(yīng)先將主機(jī)后退一定距離，再起吊夯錘，使錘底與夯坑底面脫離，靠慣性使錘移動(dòng)到下一夯點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)立即脫鉤，隨時(shí)調(diào)整主機(jī)位置，使主機(jī)的吊桿、門架和夯錘保持最合理的受力結(jié)構(gòu)狀態(tài)，再起吊夯錘，進(jìn)行夯點(diǎn)施工。重復(fù)上述步驟，直至所有第一遍夯點(diǎn)全部完成。同樣的步驟，滿足間隔期要求后完成第二遍夯點(diǎn)施工。

4.6 地面隆起和翻漿，形成橡皮土原因分析

(1)夯點(diǎn)選擇不合適，使夯擊壓縮變形的擴(kuò)散角重疊。

(2)夯擊有側(cè)向擠出現(xiàn)象。

(3)夯擊后間歇時(shí)間短，空隙水壓力未完全消散。

(4)夯擊數(shù)過(guò)多易出現(xiàn)翻漿(橡皮土)。

(5)雨期施工或土質(zhì)含水量超過(guò)一定量(一般為20%內(nèi))時(shí)，出現(xiàn)夯坑周圍隆起及夯點(diǎn)翻漿現(xiàn)象。防治措施：

①調(diào)整夯點(diǎn)間距、落距、夯擊數(shù)等，使之不出現(xiàn)地面隆起和翻漿為準(zhǔn)。

②施工前進(jìn)行試夯確定：各夯點(diǎn)相互干擾的數(shù)據(jù)；各夯點(diǎn)壓縮變形的擴(kuò)散角；各夯點(diǎn)達(dá)到要求效果的遍數(shù)；每夯一遍空隙水壓力消散完的間歇時(shí)間。

③根據(jù)不同土層不同的設(shè)計(jì)要求，選擇合理的操作方法(連夯或隔行間夯等)。

④對(duì)于易翻漿飽和粘性土，可鋪填砂石墊層，以利空隙水壓消散。

⑤盡量避免雨期施工，必須雨期施工時(shí)，要挖排水溝，設(shè)集水井，地面不得有積水；減少夯擊數(shù)，增加空隙水的消散時(shí)間。

4.7 冬、雨期夯擊效果差，不能滿足設(shè)計(jì)要求深度內(nèi)的密實(shí)度的原因分析

(1)冬期施工土層表面受凍，強(qiáng)夯時(shí)凍塊夯入土中，這樣消耗了夯擊能量又使未經(jīng)壓縮的土塊夯入土中。

(2)雨期施工地表積水或地下水位高，影響了夯實(shí)效果。

(3)夯擊時(shí)在土中產(chǎn)生較大沖擊波，破壞原狀土結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生液化(可液化的土層)。

(4)遇有淤泥或淤泥質(zhì)土，強(qiáng)夯無(wú)效果，雖有裂隙出現(xiàn)，但空隙水壓不易消散掉。

防治措施:

(1)冬季施工首先從施工方面入手，應(yīng)先清除地表的凍土層再進(jìn)行強(qiáng)夯施工，一是防止凍土夯入地基融化后形成地基土的疏松，二是防止凍土層過(guò)厚影響夯擊強(qiáng)度和強(qiáng)夯處理深度，如果厚度小于100mm但已形成硬殼層，也可以直接施工，但需相應(yīng)增加夯擊次數(shù)和夯擊能，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)承載力和影響深度。

(2)雨期施工時(shí)，地表不能有積水，增加排水通道，場(chǎng)地平整應(yīng)有泛水0.5%～1%，夯坑及時(shí)回填壓實(shí)，防止水滲入；場(chǎng)地外圍設(shè)圍埝，防止外部地表水浸入；四周設(shè)排水溝，及時(shí)排水。地下水位高時(shí)，可采用點(diǎn)井降水或明排水(抽水)等辦法降低水位。

(3)若基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，可先挖除表層土，使起夯地表標(biāo)高接近基底標(biāo)高，減小夯擊厚度，提高加固效果。

(4)夯點(diǎn)正方形網(wǎng)狀布置，荷載較大的部位，可適當(dāng)增加夯擊點(diǎn)。

(5)外圍夯點(diǎn)輪廓中心線，比建筑物最外軸線擴(kuò)大l～2排夯點(diǎn)(取決于加固深度)。

(6)土層發(fā)生液化應(yīng)停止夯擊，此時(shí)的擊數(shù)為該遍確定的夯擊數(shù)或視夯坑周圍隆起情況，確定最佳夯擊數(shù)。

(7)間歇時(shí)間時(shí)保證夯擊效果的關(guān)鍵，主要根據(jù)空隙水壓力消散完來(lái)確定。

(8)當(dāng)夯擊效果不顯著時(shí),應(yīng)鋪砂石層，以利排水，增加加固效果。

(9)夯錘應(yīng)有排氣孔，以克服氣墊作用，減少?zèng)_擊能損耗和起錘時(shí)對(duì)夯錘吸力。

(10)在正式施工前，應(yīng)通過(guò)試夯和靜載試驗(yàn)，確定有關(guān)參數(shù)。

4.8 土層中有軟弱土夾層，影響加固深度與加固效果的原因分析

軟粘土弱夾層位于加固范圍之內(nèi)，則加固只能達(dá)到弱夾層表面，而在軟弱夾層下面的土層很難得到加固，這是由于該層吸收了夯擊能量難于向下傳遞所致。防治措施:

（1）盡量避免在軟弱夾層地區(qū)采用強(qiáng)夯法，或代之以強(qiáng)夯置換法進(jìn)行加固地基。

（2）加大夯擊能量。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

5.1 單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)

試驗(yàn)方法是分別在夯錘上和夯坑周圍地面相互垂直方向埋設(shè)觀測(cè)標(biāo)識(shí)，在夯擊過(guò)程中，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量每擊的夯沉量和地面水平方向、垂直方向的位移，直到最后3擊平均夯沉量滿足參數(shù)表內(nèi)的要求，繪制夯擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線，計(jì)算有效夯實(shí)系數(shù)，確定最佳夯擊數(shù)和夯點(diǎn)間距。

本工程在進(jìn)行單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)時(shí)，在每個(gè)試夯區(qū)內(nèi)設(shè)2個(gè)單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)點(diǎn)，并埋設(shè)地表變形觀測(cè)網(wǎng)，每夯一擊，應(yīng)觀測(cè)地表變形和每擊夯沉量，做好沉降觀測(cè)記錄，并繪制錘擊數(shù)與夯沉量的關(guān)系曲線，尋找出曲線趨于緩和的線段所對(duì)應(yīng)的擊數(shù)，即為該點(diǎn)地基土的最佳錘擊數(shù)。

5.2 群點(diǎn)夯擊試驗(yàn)

在單點(diǎn)夯試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)確定的單擊夯擊能及夯擊次數(shù)和布點(diǎn)間距分遍施工，并控制最后3擊的平均夯沉量滿足設(shè)計(jì)要求，使地基土在水平方向和垂直方向均得到有效加固。除了詳細(xì)記錄夯擊數(shù)和每擊的夯沉量，記錄施工過(guò)程出現(xiàn)的異常情況以外，還要計(jì)算夯后場(chǎng)地的整體下沉量。通過(guò)對(duì)整個(gè)試夯區(qū)的群點(diǎn)夯擊，求出平均夯沉量和總夯沉量，夯前夯后地面標(biāo)高的變化，來(lái)確定整個(gè)工程的標(biāo)高控制情況。

5.3 靜載荷試驗(yàn)

按復(fù)合地基試驗(yàn)方法對(duì)施工完成后的地基靜載荷試驗(yàn)。

[1] CECS 279:2010強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[2]工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]麗水富嶺開(kāi)發(fā)區(qū)某企業(yè)巖土工程勘察報(bào)告[R].浙江省浙南綜合工程勘察測(cè)繪院，2014.

[4]李春陽(yáng).淺析強(qiáng)夯法在塊石回填土中的應(yīng)用與效果[J].土工基礎(chǔ)，2002，16（1）.

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1004-5716(2015)09-0010-04

2015-07-27

2015-07-29

徐芳吉（1962-），男（漢族），浙江衢州人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)技術(shù)工作。