強(qiáng)夯置換地基應(yīng)用實(shí)例及經(jīng)濟(jì)分析
——以山東省濟(jì)寧市保障性住房眾和花園為例

王淑芳 山東省濟(jì)寧市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局住房保障中心，濟(jì)寧 272000

1 工程概況

眾和花園小區(qū)工程為山東省濟(jì)寧市2012年度保障性住房項(xiàng)目，建設(shè)用地選址位于濟(jì)寧市任城區(qū)任通路北側(cè)，科苑路西東側(cè)，交通便利，但該場(chǎng)地為原濟(jì)寧市水泥制品廠廢棄窯坑。該項(xiàng)目建設(shè)用地3萬(wàn)平方米，規(guī)劃建筑面積6.6萬(wàn)平方米，6棟小高層，1棟高層。

2 工程地質(zhì)條件及地基技術(shù)方案確定

該工程場(chǎng)區(qū)勘察時(shí)，發(fā)現(xiàn)建設(shè)區(qū)域地質(zhì)情況比較復(fù)雜，場(chǎng)地主要為原廢棄窯坑人工回填，并且回填深度3～18.1米不等，填土成分混雜多變，既含有黏性土、生活垃圾、建筑垃圾，又有大塊破碎樁頭、建筑廢漿等。從鉆孔中測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深8.47～12.02m，穩(wěn)定水位標(biāo)高在28.51m左右。存在均勻性差、力學(xué)性質(zhì)差等不良工程特征，不宜直接作為擬建筑物的天然地基持力層。（參見(jiàn)圖1）

針對(duì)此種地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)部門在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中兩難選擇，采用筏板基礎(chǔ)，須挖出全部填土再用灰土或砂石回填至基礎(chǔ)標(biāo)高，但回填量過(guò)大，厚度超過(guò)5米，回填質(zhì)量不好控制，控制均勻性沉降有難度，并且降水、回填投資大，施工難度大，周期不可控制；采用樁基基礎(chǔ)，受雜填土建筑垃圾等影響不可排除個(gè)別樁很難直接成樁，同時(shí)存在樁側(cè)負(fù)摩阻力等問(wèn)題，質(zhì)量、投資不好控制。鑒于此種情況，開(kāi)發(fā)建設(shè)部門為減少財(cái)政投資，與設(shè)計(jì)部門多方咨詢清華大學(xué)等各大院所和請(qǐng)專家論證，確定采用筏板基礎(chǔ)，并對(duì)地基用強(qiáng)夯置換法進(jìn)行加固處理，設(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯處理后應(yīng)達(dá)到地基承載力特征值220kPa。

3 強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用

強(qiáng)夯置換法的加固機(jī)理與強(qiáng)夯法不同，它是利用重錘高落差產(chǎn)生的高沖擊能將碎石、片石、礦渣等性能較好的材料強(qiáng)力擠入地基中，在地基中形成一個(gè)一個(gè)的粒料墩，墩與墩間土形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減小沉降。在強(qiáng)夯置換過(guò)程中，土體結(jié)構(gòu)破壞，地基土體產(chǎn)生超孔隙水壓力，但隨著時(shí)間的增加，土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)得到恢復(fù)。粒料墩一般都有較好的透水性，利于土體中超孔隙水壓力消散產(chǎn)生固結(jié)。強(qiáng)夯置換的加固原理為下列三者之和：強(qiáng)夯置換=強(qiáng)夯（加密）+碎石墩+特大直徑排水井，因此，墩間和墩下的粉土或黏性土通過(guò)排水與加密，其密度及狀態(tài)可以改善。強(qiáng)夯置換的加固深度由兩部分組成，即置換墩長(zhǎng)度和墩下加密范圍。（參見(jiàn)圖2）

圖1 地質(zhì)勘探報(bào)告

圖2 強(qiáng)夯置換法現(xiàn)場(chǎng)

7#樓下臥層置換強(qiáng)夯施工初步參數(shù)表

現(xiàn)以眾和花園7#樓地基處理方法作為案例，介紹強(qiáng)夯置換法在小高層基礎(chǔ)加固中應(yīng)用。7#樓為17層樓，是本小區(qū)中樓層最高的住宅樓，而且需處理的雜填土的深度為17.5米，比較有代表性。為確保強(qiáng)夯施工質(zhì)量，考慮到生活垃圾等有機(jī)質(zhì)分布無(wú)規(guī)律，采取如下措施：提高強(qiáng)夯置換率，加大單位面積夯擊能，最大限度地對(duì)生活垃圾等有機(jī)質(zhì)進(jìn)行置換。布點(diǎn)間距采用2.5m×2.5m，布點(diǎn)形式為正方形，強(qiáng)夯能量選用6000kN.m，點(diǎn)夯分四遍完成。通過(guò)強(qiáng)夯置換，不斷夯擊坑內(nèi)回填的建筑垃圾或煤矸石等粗骨料材料，使其形成連續(xù)的密實(shí)的強(qiáng)夯置換墩與周圍混有建筑垃圾的夯間土形成復(fù)合地基，既提高了地基承載力，又改善了排水條件，有利于軟土的固結(jié)。同時(shí)也對(duì)墩下的土層進(jìn)行加固，提高了墩下土層的密實(shí)度，使深部填土層得到全部加固。由于濟(jì)寧地區(qū)煤矸石儲(chǔ)量豐富，本著節(jié)省投資成本的原則，選擇煤矸石作為強(qiáng)夯置換材料。

7#樓強(qiáng)夯工程結(jié)束后，進(jìn)行了單墩靜載試驗(yàn)和重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，作為重點(diǎn)要求對(duì)7#分別做8組單墩靜載試驗(yàn)和8個(gè)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)（按照規(guī)范要求兩種檢測(cè)方式不少于3個(gè)點(diǎn)就可以），經(jīng)山東省建筑科學(xué)院工程質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)達(dá)到了地基承載力特征值220kPa以上，全部一次性合格，承載力及處理深度均達(dá)到了設(shè)計(jì)部門要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）整體開(kāi)挖預(yù)算

（2）強(qiáng)夯置換施工總造價(jià)

眾和花園項(xiàng)目原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)處理為整體開(kāi)挖，清除所有回填土和垃圾，開(kāi)挖深度達(dá)18米多，深基坑支護(hù)、降水難度很大。施工安全不好控制；回填質(zhì)量和沉降均難以控制，并且施工周期長(zhǎng)（預(yù)計(jì)周期8個(gè)月），投資大。該項(xiàng)目強(qiáng)夯置換法應(yīng)用，依據(jù)每棟樓雜填土埋深度，確定開(kāi)挖深度，該項(xiàng)目7棟樓平均開(kāi)挖8米左右，無(wú)需降水，節(jié)約降水費(fèi)用和深基坑支護(hù)費(fèi)用，并且強(qiáng)夯置換法，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，周期短，七個(gè)樓座和樓間距夯實(shí)完畢用時(shí)5個(gè)月，強(qiáng)夯消耗煤矸石量約8萬(wàn)立方米，造價(jià)大大降低，經(jīng)審計(jì)，強(qiáng)夯置換法比原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)處理整體開(kāi)挖灰土換填節(jié)約造價(jià)二分之一，工期縮短約三分之一，工程質(zhì)量也有保障。該項(xiàng)目于2015年7月竣工驗(yàn)收，沉降觀測(cè)等技術(shù)參數(shù)均在允許值范圍內(nèi)，強(qiáng)夯置換法應(yīng)用，不但給低收入家庭建造質(zhì)量可靠放心房，還為市政府節(jié)約投資，確保低收入家庭按期入住，給社會(huì)帶來(lái)很好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，該項(xiàng)目獲市級(jí)優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)杯工程。該項(xiàng)目建設(shè)單位濟(jì)寧市廣巨置業(yè)有限公司獲得山東省保障性安居工程建設(shè)優(yōu)秀建設(shè)單位，并獲山東省“富民興魯”勞動(dòng)獎(jiǎng)狀。

5 結(jié)語(yǔ)

眾和花園項(xiàng)目實(shí)踐證明，在這種復(fù)雜地質(zhì)條件下，采用強(qiáng)夯置換法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、施工工期短、造價(jià)低、適用范圍廣、加固效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為一種優(yōu)化創(chuàng)新的地基處理方法。