強夯置換法在地基處理中的應用

孫 剛

(太原市龍城發展投資有限公司，山西太原 030002)

1 強夯置換法作用機理

強夯置換法是一種比較成熟的地基處理工藝，其作用機理是使用吊升設備將很重的錘起吊至一定高度后，使其自由落下，產生巨大的沖擊能量(錘重×起吊高度)，形成柱坑，在夯坑內不斷填加碎石等粗顆粒材料，再次進行強夯，在對坑底及周邊土體進行擠密的同時，在軟土地基中形成大于夯錘直徑的碎石墩，這種碎石樁不但有置換作用，而且有強夯擠密作用，從而形成柱墩、柱間土整體受力，大大提高了土體承載力。同時，由于土體的擠密孔隙水隨著夯點逐漸擴散，從而大大增加了樁間土的強度，使整個地基土的承載力大幅增強。

2 工程實例

1)工程概況。

太鋼加工廠冶金除塵灰資源化工程豎爐強夯區域位于太鋼第一煉鋼廠南側，魚雷罐檢修車間東側，建筑面積約11 000 m2，±0.000相當于絕對標高800.65 m。該處地段位于汾河流域東側，土質主要屬于粉質粘土層，且水位較高。為節約造價，縮短工期，設計時除了豎爐本體外的其余構筑物全部采用強夯置換進行地基處理。強夯能量級為3 500 kN·m。本次強夯區設計目標加固深度約為7 m，地基承載力特征值不小于200 kPa，夯點間距是按夯錘底面直徑為2.5 m設計的，錘重不小于20 t。本設計夯點布置為等腰三角形布點，采用隔行隔點夯。待第一遍強夯點達到設計要求后，采用推土機進行場地回填整平，然后強夯機再倒至已回填區域進行第二遍點強夯，直至達到設計要求。最后一遍滿夯，能量級1 200 kN·m，每點3擊，縱橫夯印搭接1/3錘底面直徑。如此進行流水作業，至設計底標高。

2)強夯施工順序。

打井降水→平整場地→測量放線→夯機就位→測量起吊高度→夯錘自由落體→測量夯坑高程→裝載機填料→往復夯擊，根據夯機次數及下沉量，完成一個夯點的夯擊→跳打夯擊，重復上述施工夯擊→挖土取平場地標高→低能量滿夯，將場地表面土體夯實。

3)打井降水。

由于施工場地水位較高，土體含水率較高，強夯受到很大影響，因此強夯前進行打井降水。考慮到強夯過程中對周邊土體的擠密作用，降水井的布置距離強夯邊點位大于5 m，并采用壁厚12 mm鋼管井。

4)場地整平。

由于強夯機械自身較重，夯錘重達幾十噸，場地要保證夯機的行走，同時，強夯時要保證場地的平整度，否則將影響強夯落點的垂直度。因此，強夯前采用推土機對場地進行整平，并進行壓實。

5)測量放線。

場地清理整平完畢，進行測量放線，標出第一遍夯點位置，同時測出場地標高。

6)強夯施工。

由于工期緊張，本工程強夯分北部、中部、南部三個區域分段同時進行，共設置3臺夯機。強夯時從中央向四周進行，隔點跳打。

a.根據需要的能量級確定落距，并在龍門架上做出標志。

b.在強夯過程中要隨時檢查夯錘排氣孔情況，發現氣孔堵塞要及時清理。

c.在強夯過程中，若出現偏心的情況，要及時進行調整，當夯坑過深而發生起錘困難時停夯，向坑內填料直至與坑頂平。

d.強夯停打標準為:最后兩擊的平均沉降量，當單擊夯擊能不大于4 000 kN時沉降量不大于50 mm，若最后一擊打完尚不滿足50 mm夯沉量，則現場增加擊數，直至滿足要求。控制夯坑周圍土體的沉降量。

e.冬季強夯時要清除凍土層，并在強夯完畢后進行覆蓋。

f.認真做好相關記錄。

g.為了減小對周圍建筑物的影響，在強夯區域四周設減震溝，根據現場實際情況，強夯區域邊線，西面距鐵路僅3 m左右，東側距綜合管網2.5 m，北側已到現有道路，為防止強夯施工對東側管道造成影響，在東側設置了1.5 m寬，深度4 m的減震溝。

3 加固效果分析

1)承載力。

施工結束后，實驗檢測單位對強夯實驗點進行了檢測，通過對單墩夯點進行靜載檢測，確定了地基承載力特征值為:fpk=220 kPa，檢測結果證明，加固后地基已完全滿足了設計要求。

2)沉降觀測。

在所有建(構)筑物施工完畢后，運行過程中進行了沉降觀測，經實測，沉淀池沉降最小為10 mm，最大為20 mm，遠遠小于規范要求的允許沉降量。

4 結論

1)由于強夯置換施工一般采用擠土置換法，由于錘底面積小，置換率低，而且容易使地面產生較大隆起，且置換深度有限。我們根據大量的工程實踐，采用排土置換法，即在強夯置換前先挖一個直徑略大于夯錘直徑的坑，坑深3 m左右，然后向坑內填入碎石進行強夯置換，這樣使用錘底靜壓力為30 kPa～50 kPa的夯錘，既可使置換深度達到5 m～6 m，而且使面積置換率大大提高，樁間土的隆起也大大減小。

2)強夯置換的影響深度應由置換樁的長度和樁下被加密的土層組成，前面的實例中軟土層厚度為8 m，而置換樁的長度一般為7 m，根據沉淀池的沉降觀測記錄，其沉降非常小，由此可見，樁底的軟土得到了加密，使其承載力、沉降變形均得到了一定的改善。

3)由于高飽和土所處的地域地下水位一般都比較高，為保證強夯置換的施工質量，前面的實例在強夯前已對施工區域及時降水作業，以保證土體合理的含水率。

5 結語

強夯置換法綜合了樁基和復合地基的優點，在滿足設計要求承載力的同時，大大加快了地基處理速度，且施工設備、工藝簡單，適用范圍廣泛，而且具有效果顯著、節省投資、節約材料和加固效果好等優點，是一種比較理想的地基處理方式。目前已被廣泛應用于工業民用建筑、倉庫、油罐、儲倉、公路鐵路路基、飛機跑道等地基處理工程中。

［1］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.