回填土地基強夯法加固施工探討

魏 濤，黃曉輝

1.蘭州新區(qū)土地資產(chǎn)投資管理有限公司，甘肅 蘭州 730000

2.甘肅省有色工程勘察設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730000

隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市可利用的土地資源逐漸減少，建設(shè)用地向城市周邊擴展，使大量的山區(qū)、河道、丘陵等區(qū)域成為主要的建設(shè)場地。但是，由于上述場地進(jìn)行回填平整后地基不夠密實，其地基承載力往往無法滿足建設(shè)項目的基本需求。因此，如何高效、經(jīng)濟(jì)地加強回填土地基的處理是研究的熱點之一。

強夯法是借助起重機將夯錘提升至一定的高度后以自由落體的方式對地表土層進(jìn)行夯實的方法。該技術(shù)方法具有高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，能夠有效地將回填土地基夯實，使回填土地基的密實度顯著增大，進(jìn)而降低地基的壓縮性，提高巖土體的承載力。鑒于此，文章以強夯法為研究對象，進(jìn)一步分析該方法的應(yīng)用，為同類工程施工提供參考。

1 擬建項目概況

擬建項目位于城市周邊的開發(fā)區(qū)，占土地面積約5.2萬m2。擬建場地原狀為河道和山體丘陵，采用素土回填，且含有少量的建筑垃圾，回填深度為1.3～17.2m，地下水位變化在-5.3～-3.8m。擬建工程地基處理后的要求為，地基承載力特征值大于180kPa，地坪地基承載力特征值不小于80kPa，地基巖土體壓實度大于94%，地基沉降量不大于25mm，不均勻沉降量應(yīng)不大于1/1000。

2 工程地質(zhì)條件

對擬建區(qū)的工程地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，擬建區(qū)的地基各巖土體具有以下結(jié)構(gòu)特征：（1）素填土①層，深度約0.4～17.2m，顏色以淺黃色為主，稍濕，多呈松散狀，由砂石、碎石、含砂黏土及建筑垃圾（少量）組成，碎石粒徑少量大于10cm，一般在2.2～5.5cm，為新近期回填土，該層性質(zhì)不均勻，壓縮變形量大，根據(jù)調(diào)查結(jié)果及周邊臨近建筑參考值，建議該層的承載力特征值為50kPa。（2）粉質(zhì)黏土②1層，深度介于0.5～12.6m，以淺黃色為主，干，可塑性中等，強度中等，屬于中壓縮性土，性能相對較為穩(wěn)定，建議承載力特征值為180kPa，故可用于淺基礎(chǔ)持力層。（3）粉質(zhì)黏土②2層，深度為0～17.1m，以褐紅色為主，較硬，塑性高，為砂巖風(fēng)化形成的殘積土，屬于中低壓縮性土，建議承載力特征值為200kPa，該層也可作為淺基礎(chǔ)的持力層。（4）全風(fēng)化砂巖-強風(fēng)化砂巖-中度風(fēng)化巖③層，深度在0.8～16.2m，呈淺黃色，巖芯呈半土半巖狀，即原巖結(jié)構(gòu)破壞較嚴(yán)重，屬于低壓縮性土，建議承載力特征值為220～480kPa，該層可以作為受力層。

3 強夯法施工加固方法

擬建項目位于城市周邊的鎮(zhèn)開發(fā)區(qū)，距離開發(fā)區(qū)約2.7km，為挖山新開發(fā)土地，周圍無居民，采用強夯法產(chǎn)生的噪聲等對周邊臨近居民的影響不大，故滿足綠色施工的基本要求。此次強夯法主要針對素填土①層，強夯設(shè)計可分為兩個方面：一是針對回填深度7m以下的區(qū)域采用4000kN·m的夯擊能，夯擊3～5遍；二是針對回填深度7m以上的區(qū)域采用8000kN·m的夯擊能，夯擊3～5遍。夯實過程中的技術(shù)要求如下：（1）第一遍夯擊點之間采用3.5m的間距。（2）第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間，其夯擊間距可根據(jù)夯擊效果適當(dāng)減小。（3）擬建場地內(nèi)的部分樁基點位置可進(jìn)行強夯置換，此時夯擊能應(yīng)為8000kN·m，置換材料以良好的塊石、碎石等為主，置換深度以及置換數(shù)量應(yīng)根據(jù)底層巖土體的持力狀況綜合確定。

4 強夯法加固回填土地基施工

4.1 場地平整及施工準(zhǔn)備

場地平整及準(zhǔn)備施工是擬建場地地基施工的基礎(chǔ)，施工內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容：（1）調(diào)查擬建區(qū)域及周邊的地下管線、道路和臨建建筑物分布特征，做好強夯震害分析及監(jiān)測工作；（2）擬建區(qū)域山體開挖至地面標(biāo)高-70cm，填方區(qū)域平整后的標(biāo)高為+0.0m，且由于施工預(yù)測強夯后的沉降量為0.7m，故地坪設(shè)計為0.5m厚的碎石墊層和0.2m厚的混凝土；（3）場地平整過程中應(yīng)做好排水措施，將局部區(qū)域的淤泥、草皮、樹根、垃圾等清理干凈；（4）場地排水設(shè)置，臨時排水溝開挖深度應(yīng)大于2m，且溝底留坡處理，確保將水體順利導(dǎo)出基坑并消散。

4.2 超深回填區(qū)碎石樁施工

超深回填區(qū)碎石樁施工是強夯法加固回填地基的基礎(chǔ)，通過碎石樁可有效地將夯擊能量向回填區(qū)深部傳遞，進(jìn)而使深部回填土體的孔隙率顯著降低，即能夠有效地提高回填土體的密實度。在擬建場地強夯加固過程中，對于回填深度大于11m的區(qū)域，采用振沖加固方式，選擇5～50mm的碎石，其中含泥量應(yīng)小于5%。超深回填區(qū)施工首先進(jìn)行碎石樁施工，碎石樁的樁位與強夯點位重合，夯錘下落時應(yīng)落在碎石樁的正中心。此外，一般強夯置換最小深度設(shè)置為2m，由于擬建區(qū)域工程地質(zhì)條件較差，其置換深度控制在6～8m。在置換施工過程中，對夯點處進(jìn)行普通夯擊，直至形成一定深度的夯坑，然后向夯坑內(nèi)回填相同配級的砂石，進(jìn)而對置換材料進(jìn)行夯擊處理，可在回填土體中形成大直徑的砂石坑墩。另外，若地基中央未設(shè)計相應(yīng)的碎石樁，則強夯置換點應(yīng)位于地基中央位置；若地基中央設(shè)計有碎石樁，則強夯落錘點應(yīng)位于碎石樁的正上方。

4.3 強夯施工

強夯施工一般采用由深至淺的夯擊順序，即先用8000kN·m能級對深度大于7m區(qū)域的回填土進(jìn)行夯實施工，再用4000kN·m能級對深度小于7m的區(qū)域進(jìn)行夯實處理。但是，為了提高施工效率和盡可能地縮短施工周期，在進(jìn)行8000kN·m能級夯實處理的同時，可以對安全距離以外的7m以下區(qū)域進(jìn)行同步夯實施工。由于擬建區(qū)域7m以下區(qū)域與挖方區(qū)接壤，孔隙水消散較快，故此次設(shè)計夯擊4遍，每遍5擊。對于7m以上回填區(qū)域，由于孔隙水壓力消散較緩慢，故此次采用夯擊3遍、每遍4擊的處理方式。

強夯施工完成后，由于在夯錘下落擊打地淺表的過程中極易產(chǎn)生巖土體擾動現(xiàn)象，同時夯坑回填等均使得地表巖土體仍然存在一定深度的松土，故應(yīng)對該部分松土進(jìn)行夯實處理。但是由于該層土厚度較小，導(dǎo)致夯實加固的厚度小，故只能采用低能量夯擊方式，同時夯擊點應(yīng)有一定的搭接，此次施工設(shè)計夯擊點的搭接距離為1/4錘徑。

4.4 強夯效果檢測

強夯效果檢測是確保地基質(zhì)量的基礎(chǔ)，此次采用平板荷載試驗對地基質(zhì)量進(jìn)行分析。地基平板荷載試驗選用的試驗面積為2m2，承壓板采用1.4m×1.4m的方形厚鋼板，試驗最大荷載為地基承載力的2倍，即360kPa。試驗加載采用維持荷載法，分級荷載值為最大荷載的1/8，即45kPa。此次加載試驗過程中第一級荷載加載采用分級荷載的2倍，即90kPa；之后每級荷載均按照分級荷載量進(jìn)行加載，且每次加載完成后按照5min、15min、30min、45min和60min的時間測量承壓板的沉降量，當(dāng)沉降量區(qū)域穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時再進(jìn)行下一級荷載試驗。

荷載試驗結(jié)果顯示，當(dāng)A1軸試驗點的加載荷載為360kPa時，承壓板的累計沉降形變量為14.36mm，當(dāng)荷載卸載為零時，承壓板的殘余沉降形變?yōu)?.89mm，故A1軸試驗點的回彈量為6.47mm，180kPa承載力特征值對應(yīng)處的沉降量為4.96mm；同時沉降曲線未出現(xiàn)突然陡降現(xiàn)象，說明A1軸試驗點處的強夯效果良好，完全滿足擬建工程對地基承載力的基本要求。當(dāng)A2軸試驗點的加載荷載為360kPa時，承壓板的累計沉降形變量為13.32mm，當(dāng)荷載卸載為零時，承壓板的殘余沉降形變?yōu)?.16mm，故A2軸試驗點的回彈量為6.16mm，180kPa承載力特征值對應(yīng)處的沉降量為5.03mm；同時沉降曲線未出現(xiàn)突然陡降現(xiàn)象，說明A2軸試驗點處的強夯效果良好，完全滿足擬建工程對地基承載力的基本要求。

5 結(jié)束語

強夯法在回填土較厚的地基加固施工中應(yīng)用較為廣泛，具有高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。文章分析了某擬建場地強夯施工加固實例，2處檢測點的平板加載試驗結(jié)果顯示，當(dāng)加載荷載為最大荷載時，承壓板的沉降量介于13.32～14.36mm；當(dāng)施加荷載卸載至零時，殘余沉降量介于7.16～7.89mm，回彈量介于6.16～6.47mm。試驗結(jié)果表明，通過強夯處理后的地基承載力特征值完全滿足擬建工程對地基承載力特征值的基本要求，說明此次工程所選方法是合理的。