建筑工程地基強夯處理措施與結果檢測分析

剌億輝

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

強夯處理法又被稱為動力固結法或是動力壓密法，其是基于重錘夯實而發展起來的處理地基的方法［1］。利用此方法通常來說是通過8 t～30 t的重錘以及與地面產生距離為8 m～20 m的落差，而對地基產生一股巨大的沖擊力［2］。利用此方法所產生的沖擊波以及動應力不但可以將地基土的強度大大提高，而且可將地基土的壓縮性降低。另外，強夯處理法所產生的巨大沖擊力還可將地基土的均勻度提高，使得施工后出現差異沉降的機會更少。

1 工程情況

下面依據具體實例來解析強夯處理的措施及其檢測方法和分析結果。

擬建場地面積達3萬m2，擬建住宅層高在5層～7層之間，且為框架結構。因場地土質松軟，為保證地基的承載力，需加固地基。擬建場地從外觀上來看屬丘陵地帶，而原場地是池塘或是沼澤濕地，相對來說，地面比較平坦，且地勢呈北高南低狀，高度差在2 m以內。經過對地質進行勘探可知，擬建場地的土層結構自上而下分別為素填土、粉細砂、淤泥、粉質粘土及中粗砂等。其中素填土主要由粘土、粉質粘土及碎石構成，其密實度比較均勻;粉細砂呈灰黑色、松散狀態;淤泥則是因池塘的長期積淀或是未清理干凈所留下的殘物而形成;粉質粘土呈褐紅色，有一定濕度，分布于可塑～硬塑，且其結構為網紋狀;中粗砂呈褐黃色，密實度處中密以內。所有土層當中，粉細砂及淤泥質粘土的工程性質最不利于建筑工程的實施，因此，對地基實施強夯處理的關鍵也在此。經勘探，擬建廠的地下水深3m～4 m，也就是說此地的粉細砂深埋度在5 m～10 m之間，且其狀態呈現松散飽和狀。

對于地基進行強夯處理的最關鍵地方在于減少土體因振動或沖擊力而產生的液化作用，加強地基的穩定性，以保護建筑物的穩固。因擬建場地的土體呈松散狀態，因此采取現場原位測試的方法進行強夯處理，并檢測其結果，結合標貫試驗及靜力觸探試驗［3］。標貫試驗及靜力觸探試驗結果見圖1，圖2。

對圖1及圖2進行分析可知，在天然狀態下，擬建場地的標貫擊數在1擊～4擊之間，其平均擊數為3.1擊;靜力觸探比貫入阻力在2 MPa～3.5 MPa之間，其平均阻力為3.0 MPa;進行動探擊數在2擊～4擊之間，其平均擊數為3.4擊。按照有關規范進行計算，可得到以下結果:

1)依照《建筑抗震設計規范》［4］中的標貫差別式來對擬建場地的粉細砂進行計算，在7度地震產生的情況下，該地的粉細砂液化指數為20.5，可劃分為液化“嚴重”地帶。

2)在7度地震產生的情況下此地基的液化點為4.1 MPa，而依照所得的靜力觸探比貫入阻力可知，此地屬“液化”地帶。

3)對組成土體的顆粒進行分析發現其顆粒較細且比較均勻，其不均勻系統在2.5～4.5之間，可判定為不良級配。其平均料徑為dso=0.064/0.11 mm，相對來說比較容易產生液化。其粘料含量達8%，仍屬易液化土質。

經過上述分析我們了解到，擬建場地在7度地震產生的情況下還是比較容易液化的，因此需要夯實加固地基。

2 對地基進行強夯處理

2.1 強夯處理的主要技術參數

去除地基表面2 m厚的粘性土，再利用粒徑在50 cm的渣進行回填，高度要達到設計要求以作為強夯處理的墊層;其厚度要達到1 m～2 m，以作為起夯面。經分析，其平均夯沉量定為60 cm。夯點按3.5 m長的正方形進行分布;夯擊能量為2 240 kN/m，滿夯能量達640 kN/m。采取點夯兩遍滿夯一遍的工藝實施，點夯為12擊，夯坑深度要超過1.6 m，且擊沉量平均差要在5 cm以內;滿夯為3擊，相互搭接距離為50 cm。夯錘底部的靜壓力要超過350 kPa。在滿夯完畢之后，要整平、碾壓地基表面。

2.2 施工工藝

強夯處理的主要步驟如下:

1)要清理、整平施工場地;2)要標出夯點位置并對場地高程進行測量;3)放置好起重機，夯錘對準夯點;4)在強夯進行前對錘頂的高程要進行測量;5)將夯錘提升到預設高度，夯錘脫鉤下落后將吊鉤放下，對錘頂高程進行測量，若有歪斜則需要及時調整;6)不斷重復以上步驟，直到完成此夯點的夯擊;7)更換夯點，照第3)～第6)程序完成此夯點的夯擊;8)填平夯坑，測量場地高程;9)有一定時間間隔后再按上述步驟將所有夯點的夯擊遍數完成。最后使用低能量進行滿夯，將擬建場地表層的松散土質進行夯實，完成后測量場地高程。

在實際的操作過程當中，設專門的負責人來進行監測工作。其監測的主要內容有強夯前夯錘的重量及與地面的落差;檢查夯坑位置，并復核夯點的放線，以保證強夯的正確到位;對每個夯點所進行的夯擊次數及最終的夯沉量進行檢測。另外還要詳細記錄強夯處理進行時的各項參數及具體的施工狀況，注意機組間的最小操作距離要保持在30 m以上，以保證操作的安全性。

3 強夯處理的結果檢測及分析

對于強夯處理地基的結果一般是考察地基土體孔隙水的消散速度及夯沉量。

3.1 夯沉量的觀察

對強夯處理進行前中后的夯沉量測量，其夯沉量平均為88 cm，把石渣本身29 cm的壓縮量扣除后，土基的壓縮量為59 cm，符合設計標準。

具體強夯處理后的地基形狀可見圖3。

經過強夯處理后，夯坑的體積在10.3m3～20.1 m3之間，其隆起系數最高達到了32.2%，對于地基的壓密有效度達70%～80%。隆起部分主要由粘性土構成，在強夯進行后對隆起部分進行了開挖，發現其隆起的主要原因是受到石塊的擠壓。

3.2 進行原位測試的結果

將圖1與圖3進行比較可知，在進行強夯處理之后，粉細砂層的地基其標準貫入擊數提高到了6擊～12擊，其平均擊數為9.4擊，相比于強夯處理之前，其標準貫入的平均擊數提高了6.3擊，其增長率達203%;動探平均擊數也提高到了7.6擊，其增長率達123%;靜力觸探比貫入阻力平均提高到了5.5 MPa，其提高率即為83%。其各項值都已超過了在7度地震產生的情況下其抗液化值，對于地基的加固效果顯而易見。

在強夯進行之后也進行了取樣分析發現，地基下深10.5 m處1.5 m厚的淤泥質粘土的密實度也得到了提高，其各項指標也都有了1倍左右的提高。這表明，在擬建場地所進行的強夯處理的影響深度達到了地下12 m，其進行加固的有效深度達到了8 m～10 m。

3.3 孔隙水壓力測試結果

對于孔隙水壓力的測試隨機選取了一個夯點進行測試，具體情況見圖4。

從圖4中可看出，孔隙水壓力的基本走勢是隨著擊數的增加而上升的，在上升到某一擊數時其上升的幅度就逐漸緩慢下來。在夯錘到達地面之后，孔隙水的壓力也不是瞬間上升的，這與測點距離以及水的滲透強度有關;前5擊進行時，孔隙水的壓力都明顯提升，但是在5擊以后，其上升的速度明顯減慢，且由圖5中可看出此地的最大夯擊數為12擊;孔隙水壓力的消散通常來說需要幾個小時，在夯擊完畢后，孔隙水壓力達到了58 MPa，在經過70 min之后，其降至31.3kPa;在經過大概6 h后，孔壓基本全部消散;在對不同測點的孔壓進行測試后發現，間距為2.3m和2.9 m的線型大致一樣，2.3m處的孔壓比2.9 m處的要大，但其峰值接近。間距達5 m的孔壓在前兩擊時為2.3m和2.9 m，但在3擊以后其孔壓較小且增值也很小。這說明，強夯進行時對水平方向的影響不大且間距如果大于5 m，其孔壓不受擊數影響。

4 結語

實踐告訴我們，強夯法處理建筑工程地基不僅能將地基的承載力提高，而且還能有效減少建筑投入使用后地基的沉降量，同時也使得地基產生土內液化的可能性消除了，對于建筑工程地基的處理取得了良好的實際施工效果，使地基的承載力達到了工程設計所提出的基本要求，在實際的施工當中有利于施工的順利進行。但要注意，在目前的使用當中，強夯法還未有一套成熟的理論形成，且其計算方法也未得到統一，所以，在實際的使用當中，很多強夯參數都需要通過實踐來進行驗證。

［1］ 潘永玉，王艷江.強夯法在地基處理工程中的應用［J］.科技傳播，2010(13):27-28.

［2］ 黃金華，杜 勇.試論建筑工程中強夯法處理地基與分析［J］.科技致富向導，2011(14):51-53.

［3］ 劉 波.強夯法在建筑工程地基處理中的應用［J］.科技與企業，2011(8):39-40.

［4］ 石貞文.地基處理中強夯施工的應用［J］.經營管理者，2011(13):44-45.

［5］ 趙銘媛.談強夯法在地基施工中的應用［J］.山西建筑，2012，38(6):80-81.