強夯法在民用建筑地基加固中的應用

摘 要：在民用建筑地基加固處理中應用強夯法，具有工期短、施工工藝簡單、工程造價低的優點。本文對強夯法各個施工工藝環節和質量控制要點進行了較為詳盡的分析探討，可為強夯法在地基加固應用提供參考。

關鍵詞：強夯法 民用建筑 地基加固

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0058-01

強夯法，也稱為動力固結法。強夯法處理地基是20世紀60年代末由法國路易斯梅那德技術公司首先創用的。強夯法就是以8～30 t的重錘，8～20 m的落距（最高為40 m）自由下落對土進行強力夯擊的一種地基加固方法。強夯時對地基土施加很大的夯擊能，在地基土中產生的沖擊波和動應力，可提高土體強度，降低土的壓縮性，起到改善砂土的振動液化性和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時，夯擊還能提高土層的均勻程度，減少將來可能出現的不均勻沉降。

強夯法是在重錘夯實的基礎上發展起來的，但其機理又不相同的一項技術，根本區別在于后者采用的夯擊能量較小，僅適用于含水量較低的回填土表層加固，影響深度為1～2 m，而強夯法主要是深層加固，加固深度和所采用的能量遠遠超過淺層重錘夯實法。

強夯法已廣泛應用于雜填土、碎石土、砂土、低飽和度粉土、粘性土以及濕陷性黃土等地基的加固中。它不但可以陸上施工，而且也可在水下夯實。工程實踐表明，強夯法加固地基具有施工簡單、使用經濟、加固效果好等優點，因而被各國工程界所重視。其缺點是施工時噪音和振動較大，一般不宜在人口密集的城市內使用。對高飽和度的粉土與粘性土等地基，當采用夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時，應通過現場試驗確定其適用性。

1 強夯法的加固機理

強夯法在實踐中雖已被證實是一種較好的地基處理方法，但到目前還沒有一套成熟和完善的理論和設計計算方法，許多參數的確定只參考經驗或半經驗公式。實踐表明，在夯擊過程中，由于巨大的夯擊能和沖擊波，土體中因含有許多可壓縮的微氣泡而立即產生幾十厘米的沉降；土體局部產生液化后，結構破壞，強度下降到最小值；隨后在夯擊點周圍出現徑向裂縫，成為加速孔隙水壓力消散的主要通道；粘性土具有的觸變性，使降低了的強度得到恢復和增強。這就是強夯法加固的機理。

在進行強夯時，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大，然后氣體有所膨脹，在孔隙水排出的同時，孔隙水壓力減少。根據試驗，每夯擊一遍，氣體體積可減少40%。土體的沉降量與夯擊能成正比。

相應于孔隙水壓力上升到與覆蓋壓力相等的能量級時，土體即產生液化，吸附水變成了自由水，此時土的強度下降到最小值，當所出現的超孔隙水壓力大于顆粒問的側向壓力時，致使顆粒間出現裂隙，形成排水通道，土的滲透系數驟增，孔隙水得以順利排出。當孔隙水壓力消散到小于土顆粒問的側向壓力后，裂隙自行閉合，土中水的運動又恢復常態。有規則的網格布置夯點，由于積聚的夯擊能量，在夯坑四周會形成有規則的垂直裂縫；而不規則的和絮亂的夯擊，將破壞這些排水通道的連續性。

隨著孔隙水壓力的消散，由于土顆粒間緊密接觸以及吸附水層逐漸固定，土的抗剪強度和變形模量就有較大幅度的增長。在觸變恢復期間，土體的變形（沉降）卻是很小的。

2 強夯法的施工設備和工作流程

2.1 強夯法的施工設備

強夯法施工過程中主要需要如下設備：（1）起重機。（2）鑄鐵錘或鋼殼包混凝土芯錘。（3）自動脫鉤裝置。（4）門支架。（5）水準儀。（6）水壓力觀察計。（7）經緯度儀。（8）推土機。

2.2 強夯法施工工藝流程

強夯法施工主要按照如下流程進行：（1）清理并平整施工場地，當表土松軟時可鋪設一厚度為1.0～2.0 m的砂石施工墊層。（2）標出第一遍夯點位置，并測量場地高程。（3）起重機就位，使夯錘置于夯點位置。（4）測量夯前錘頂高程。（5）將夯錘起吊到預定高度，待夯錘銳鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程。若發現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應及時將坑底整平。（6）重復步驟（5），按設計規定的夯擊次數及控制標準，完成一個夯點的夯擊。（7）重復步驟（3）～（6），完成第一遍全部夯點的夯擊。（8）用推土機將夯坑填平，并測量場地高程。（9）在規定的間隔時間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數，最后用低能量滿夯，半場地表層土夯實，并測量夯后場地高程。

3 強夯法的施工要點

強夯法施工應遵循如下要點：（1）一般情況下夯錘重可取10～25 t，其底面形式宜采用圓形。錘底面積宜按土的性質確定，錘底靜壓力值可取25～40 kPa，對于細顆粒土錘底靜壓力宜取較小值。錘的底面宜對稱設置若干個與其頂面貫通的排氣孔，孔徑可取250～300 mm。（2）強夯施工宜采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其他專用設備。采用履帶式起重機時，可在臂桿端部設置輔助門架，或采取其他安全措施，防止落錘時機架傾覆。（3）當地下水位較高，夯坑底積水影響施工時，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散性材料。夯坑內或場地積水應及時排除。（4）強夯施工前，應查明現場范圍內的地下構筑物和各種地下管線的位置及標高等，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成損壞。當強夯施工所產生的振動，對鄰近建筑物或設備產生有害的影響時，應采取防振或隔振措施。

強夯施工過程中應有專人負責下列監測工作：（1）開夯前應檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設計要求。（2）在每遍夯擊前，應對夯點放線進行復核，夯完后檢查夯坑位置，發現偏差或漏夯應及時糾正。（3）按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數和每擊的夯沉量。施工過程中應對各參數及施工情況進行詳細記錄。

4 強夯法的質量檢驗

檢查強夯施工過程中的各項測試數據和施工記錄，不符合設計要求時應補夯或采取其他有效措施。

強夯施工結束后應間隔一定時間方能對地基質量進行檢驗。對于碎石土和砂土地其間隔時間可取1～2周；低飽和度粉土和粘性土地基可取2～4周。

質量檢驗的方法，宜根據土性選用原位測試和室內土工試驗，對于一般工程應采用兩種或兩種以上的方法進行檢驗；對于重要工程應增加檢驗項目，也可做現場大壓板載荷試驗。

質量檢驗的數量，應根據場地程度和建筑物的重要性確定。對于簡單場地上的一般建筑物，每個建筑物地基的檢驗點不應少于3處；對于復雜場地或重要建筑物地基應增加檢驗點數。檢驗深度應不小于設計處理的深度。

5 結語

實踐證明，民用建筑地基加固中應用強夯法，加固效果好且施工簡單。強夯法必會以其省材、價低、工期短的優點成為重要的地基處理技術之一。

參考文獻

[1] 程懷江，章俊生.強夯法施工工藝在市政道路中應用[J].科技與生活，2011（1）.

[2] 王全峰.強夯施工加固地基的原理及工藝[J].交通世界（建養機械），2011（11）.

[3] 蘇銀城.淺談地基強夯法處理應注意的事項[J].商品與質量·焦點關注，2012（10）.

[4] 潘偉岸.淺析強夯法處理軟土地基的方法[J].科技致富向導，2011（19）.