強夯地基加固設計方案探討

鄭小剛

（深圳市工勘巖土工程有限公司四川分公司，四川 成都 610000）

1.工程概況。四川科倫藥業有限公司仁壽分公司1#和2#成品庫房位于仁壽縣工業園區，層高一層（H=7.80m），上部采用鋼結構，擬采用獨立基礎，基礎埋深-1.20m（±0.00以下）。現場區域基本已經達平場標高，上部新近填土沒有嚴格按規范分層碾壓，其結構松散，為欠固結土，具有濕陷性，后續自重固結過程中沉降變形大。因此需要進行地基加固處理。

2.場地工程地質、水文地質條件

2.1.場地巖土工程地質條件。該工程位于四川盆地的西南腹地，場地地形平坦、開闊。在鉆探深度范圍內的地層由素填土和第四系全新統沖洪積物以及白堊系上統灌口組泥巖組成，現從上而下按地層順序（編號）描述如下：

⑴ 素填土（Q4mL）：紫紅色、稍濕、松散。以粘性土、強風化泥巖塊、巖屑為主，局部地段含少量建渣，場地內除少量地段未分布外，其余地段均有分布，揭示厚度0.50m～12.80m，系人工堆填，堆填時間小于1年，自重固結未完成。⑵ 粉質粘土（Q4al+pl）:灰黑色、褐灰色、淺黃色，軟塑～可塑、濕～飽和，由粉粒和粘粒組成。根據土工試驗以及現場標貫測試表明該層可分為軟塑②1和可塑②2兩個亞層，軟塑狀粉質粘土含有機物與腐植物，有嗅味，稍有搖振反應，稍有光澤，切面較光滑，干強度較差，韌性較差，該層分布不連續，呈透鏡體狀產出，揭示最大厚度3.00m。可塑狀粉質粘土成分較純，局部地段見少量鐵錳質氧化物及結核，干強度中等，韌性中等。該層分布較連續，呈層狀或透鏡體狀產出，在場地大部分地段有分布，揭示最大厚度12.80m。⑶ 泥巖（K2g）:紫紅色，強～中風化，由粘土礦物組成，泥質結構，中～薄層狀構造，泥質膠結。易風化，遇水易軟化，失水易干裂，屬及軟巖。分布于整個場地，該層未揭露穿。

2.2 場地水文工程地質條件

2.2.1 地表水。場地地表水主要為羅板橋河河水，該河自西向東從場地南側通過。勘察期（2009年8月）該河水面寬約3.00～4.00m，水深約1.00～1.50m，流速約0.10～0.20m/s，現河水面低于場地約6.00m。根據現場踏勘及走訪調查表明：該河歷史最大洪水漲幅約1.00～2.00m，對場地不構成直接威脅，但由于場地臨河側為新近填筑層，密實程度差，易被河水沖刷掏空，故應在臨河側修筑人工河堤，以保證場地的安全。

2.2.2 地下水類型及其賦存條件

⑴孔隙潛水。場地內地下水主要為賦存于素填土中的上層滯水，不具統一的水位，它主要補給來源為大氣降水的下滲補給以及場外過水斷面的側向地下逕流補給，以地下逕流方式通過含水層下部排出場外，少部分以蒸發方式排泄，其水量小，勘察時僅僅在場地局部鉆孔中有揭露，切斷其補給來源后易于疏干。

⑵基巖裂隙水。根據鉆探以及附近基巖出露地段觀察表明：基巖裂隙水水量小，僅以點滴狀產出，其流通途徑差，故對場地影響小。

2.2.3 地下水滲透性及地下水、地表水腐蝕性評價。⑴地下水滲透性試驗：根據現場調查以及區域水文報告，該地區基巖裂隙水滲透系數k=0.10～0.50m/d；孔隙潛水滲透系數約k=20m/d。⑵地下水水化學類型及其腐蝕性評價：根據區域水文地質資料，該地區地下水對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均具微腐蝕性，為了驗證此結論，在場地內取水樣以及在羅板橋河河內取水樣進行水質分析，其腐蝕性按環境類型Ⅱ類并結合地層的滲透性，對照《巖土工程勘察規范》GB50021-2001第12.2節的評價標準進行評判，場地地下水水化學類型為HCO3--Ca2+型水，對砼、砼中鋼筋及鋼結構具微腐蝕性，但在干濕交替的氣候條件下，按工程經驗，土對鋼結構具弱腐蝕性，應對鋼結構進行防腐和防治。

2.3 場地地震效應

場地抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s。

本工程根據地勘報告，結合現場實際情況，我公司擬采用強夯法地基加固處理方案對地基進行加固處理。強夯處理后地基承載力特征值為fa≥120kPa，地基壓縮模量為Esp＞6MPa。具體加固處理設計方案措施如下。

3.設計總體技術要求。本工程擬采用強夯施工對該填土地基進行處理，作為基礎的持力層。強夯主要分為有庫房區域和附屬設施(過道、圍墻、室內地坪等)區域兩個部分。經強夯處理后，地基承載力特征值fa≥120kPa，地基壓縮模量Esp＞6MPa。根據規范要求，地基處理工程在正式施工前，通過現場試夯確定施工參數及證明加固效果滿足設計要求后方可進行正式施工。待地基處理后均進行檢驗，檢驗合格后方可進行下一步的施工，地基檢測都是具有資質的獨立設計和施工的第三方來完成，地基處理的方案設計、現場試驗、現場施工和施工后的質量檢測均按照相關規范的要求和規定進行。

4.地基處理設計方案

4.1 地基處理方案的選擇

勘察報告顯示場地素填土最大厚度為12.80m，平均厚度為4.67m，厚度中小平均值為2.34m，中大平均值為8.74m。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2002）提供的強夯法有效加固深度，我方對本工程場地依據素填土進行強夯設計，其中素填土厚度大于7.0m。

4.1.1 強夯設計。該場地為素填土厚度大于7m，設計時分兩層進行夯實，即開挖5.0～6.0m后進行第一遍強夯施工。采用3000kN·m的單擊夯擊能進行一遍點夯（每個夯擊點擊數為5～10擊），點夯夯點按正方形插檔布點，夯點間距5.0m×5.0m；點夯采用鑄鐵圓錘；強夯范圍大于建筑物邊線外延4～5米寬度范圍。

待該層強夯施工結束檢測合格后回填，回填土方至高出±0.00標高70～80cm后進行第二遍強夯施工：采用3000kN·m的單擊夯擊能進行點夯（每個夯擊點擊數為5～10擊），點夯夯點按正方形布點，夯點間距4.0m×4.0m；點夯采用鑄鐵圓錘；強夯范圍大于建筑物邊線外延4米寬度范圍。最后采用低能級1000kN·m的滿夯2遍，滿夯夯擊錘印1/4搭接。

4.1.2.圍墻地基強夯設計。圍墻地基強夯設計采用1000kN·m的沿線滿夯一遍，一點2～3擊，夯印1/2搭接。點夯采用鑄鐵圓錘；強夯范圍圍墻沿線。

4.2.強夯加固地基設計方案

4.2.1.強夯加固地基設計方案簡述

本工程夯前填土標高應高出夯后標高50～60cm。強夯采用 3000kN·m、1000kN·m兩個能級。采用3000kN·m和1000kN·m的夯擊能，圍墻地基采用1000kN·m的夯擊能，各能級強夯施工區域詳見施工圖。施工圖劃分各區域的施工能級時，已經考慮了強夯后填土將會被夯沉的因素。強夯施工參數根據試驗性施工確定在進行正式施工前應進行試驗性施工。

4.2.2.隔震溝設計。隔震溝位于強夯區域外15m，溝深2.0m，溝寬度1.5m。

4.2.3.強夯試驗性施工參數。本次強夯加固地基試驗性施工的施工區域選擇在夯擊能3000kN·m的施工區，其參數如下：采用1遍3000kN·m點夯進行夯擊的點夯方案和一遍低能級滿夯的滿夯方案。夯點按正方形插檔布點，間距4.0m×4.0m，且最后連續兩擊的平均夯沉量≤50mm，若不滿足夯沉量要求可適當增加擊數。點夯1遍后用1000kN·m滿夯一遍，每點2～3擊。滿夯夯印搭接1/4，不得留有空白。

4.2.4.強夯加固地基試驗性施工方案設計試驗性施工試夯區的布置為12.5m×12.5m的正方形區域，本工程選擇在場地上方、圍墻范圍內。試驗性施工的具體要求：確定夯點的最佳夯擊次數；地基變形沉降測試；主要確定強夯后的有效加固深度；承載力和變形模量。本次試驗的主要檢測設備可采用承壓板、千斤頂、力傳感器、百分表、數據采集儀等。為了滿足設計文件對強夯地基的技術要求，評價強夯地基加固的效果,需要對夯前和夯后的地基沉降變形和土體物理力學參數進行測試分析,主要進行的測試項目有:

①夯點的最佳夯擊次數。按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，通過該曲線（如圖1），可以確定夯點的夯擊次數，并同時滿足最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；夯坑周圍地面不應發生過大的隆起；不因夯坑過深而發生提錘困難的條件。

圖1

②地基變形沉降測試。測試點布置見圖2,在進行強夯試驗之前應對以上各點高程進行統一測量,并在各測點上撒上石灰做標記。在每次夯擊后進行一次測量,以便繪制觀測點夯擊次數與地基沉降的關系曲線；③動力觸探對比檢測主要確定強夯后的有效加固深度；④承載力和變形模量。

4.2.5.強夯加固地基檢測設計方案

本工程強夯加固處理后進行檢驗，待檢驗合格后方可進行下一步的施工。檢測工作由具有資質的獨立于設計和施工的第三方來完成。檢測時間視地基土孔隙水壓力消散的時間而定，要求強夯法施工結束7-14天后進行檢測工作。采用靜載荷試驗和圓錐動力觸探檢測承載力、灌水法檢測密實度。檢測方法滿足設計和規范的要求。經強夯處理，地基承載力特征值fa≥120kPa，密實度≥95%。

5.結論

結合本工程的實際情況，強夯處理后的地基經檢測，達到了預期的強夯加固效果，主要檢測參數和頻率如下：① 承載力值和變形模量：檢測頻率為每個建筑物場地不少于3個點，承壓板面積不小于1.0m2。② 大容重試驗或灌水法：檢測密實度，根據實際情況選擇多個點進行檢測。③動力觸探（N63.5或者N120）：根據實際情況選擇多個點進行檢測。

圖2

[1]《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002.

[2]《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002，J220-2002.

[3]《巖土工程勘察規范》GB 50021-2001.

[4]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202-2002.

[5]《成都地區建筑地基基礎設計規范》DB51/T5026-2001.