強夯法在建筑地基處理中的應用

李麗華

摘要：隨著我國經濟建設的高速發展，開發利用地質條件差的土地可有效地使用我國有限的土地。強夯法作為地基處理的一種方法，加固效果顯著，已廣泛應用于民用建筑、基礎設施等工程的地基處理中。本文根據相關文獻和規范，分析強夯法的加固機理，研究強夯法在實際工程中的設計計算方法，詳細分析有效加固深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、時間間隔、夯點布置、處理范圍等設計參數，并對實際工程中常見的問題提出處理方法，為實際工程中強夯法的運用提供參考和指導。

Abstract： With the rapid development of economic construction， the exploitation and utilization of land with poor geological conditions can effectively use the limited land in China. As a method of foundation treatment， the reinforcement effect of Dynamic Compaction Method is remarkable. Dynamic Compaction Method has been widely used in the foundation treatment of civil buildings， infrastructure and other projects. Based on relevant literature and specifications， this paper analyzes the reinforcement mechanism of Dynamic Compaction Method， studies the design and calculation method of Dynamic Compaction Method in practical engineering， analyzes in detail the design parameters of effective reinforcement depth， tamping energy， tamping times， tamping times， time interval， tamping point arrangement， processing range， and puts forward solutions to common problems in practical engineering， provides reference and guidance for the application of Dynamic Compaction Method in practical engineering.

關鍵詞：建筑工程;強夯法;地基處理

Key words： architectural engineering;Dynamic Compaction Method;foundation treatment

中圖分類號：TU47? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0134-03

0? 引言

近年來，我國經濟建設高速發展，而我國人口眾多，人均耕地面積少，如何有效使用土地成為一項難題[1]。隨著各地公路、鐵路、機場、港口碼頭的修筑、工業區的建造和商品房的開發，我國可使用的土地資源越來越少。因此，利用地質條件差的土地并對其采取的加固措施顯得尤為重要[2]。

強夯法作為地基處理的一種方法，加固地基的效果明顯[3]，可以提高土層的壓縮模量和地基承載力，減小地基的不均勻沉降[4]，并且消除特殊土地基的濕陷性以及膨脹性，防止砂性土地基發生振動液化，極大地改善了地基的地質條件，使地基經過強夯處理后可直接投入使用[5]。同時，強夯法主要運用推土機和起重機直接對地基進行處理，無需添加其他建筑材料，具有施工設備簡單，建筑用料節約，處理成本低，工期短等優點[6]，并可廣泛應用于建筑工程地基處理中[7]。

本文根據相關文獻和規范[8]，分析強夯法的加固機理，研究強夯法在工程中的設計計算方法，詳細分析設計參數，并對實際工程中常見的問題提出處理方法，為實際工程中強夯法的運用提供參考和指導。

1? 強夯法加固機理分析

強夯法亦稱動力壓實法或動力固結法，是利用起吊設備，反復將10至40噸的夯錘起吊到10至40m后自由落下，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層，使地基強度得到提高，壓縮性降低，從而使地基性能得到改善[9]。強夯法主要用于處理土質為碎石土、雜填土、砂類土、非飽和粘性土等建筑工程地基中[10]。

強夯法加固地基的原理復雜，主要利用自由下落的夯錘對地基產生沖擊，沖擊引起的振動在土體中以體波和面波的形式向地下傳播，使位于夯錘兩側的地基表層土發生松動，形成松動區，在夯錘下方和側方一定范圍內的地基土層振動密實，形成塑性加固區，而受夯擊影響較小的地基土層形成彈性變形區，如圖1所示。

2? 強夯法設計計算方法

目前強夯法尚無成熟的設計計算方法，主要設計參數大都是根據規范或工程經驗初步選定。強夯法設計步驟如圖2所示。

2.1 有效加固深度

有效加固深度常用于表示強夯地基的加固深度，主要由工程要求的加固深度和加固后要求達到的主要技術指標來確定[11]。計算公式如下所示：

由公式可知，夯錘重和落距決定了有效加固深度，而實際工程中夯擊次數、地基土性質、土層厚度以及地下水位等因素都可以影響有效加固深度。

我國引入強夯法后，通過大量工程實測及試驗研究發現，公式估算所得有效加固深度值偏大。因此，《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79-2012）[12]規定，應根據當地經驗或者現場試夯確定強夯法的有效加固深度。其中部分粗顆粒土和細顆粒土在不同單擊夯擊能作用下的有效加固深度預估值如表1所示。

2.2 單擊夯擊能

實際工程中，單擊夯擊能可由場地的地質條件、工程使用要求、加固后所需地基承載力、加固深度來確定[13]。計算公式如下：

我國采用的單擊夯擊能大多為1000kN·m，最大單擊能為8000kN·m。國際采用過的最大單擊夯擊能為50000kN·m，設計加固深度達40m。

③夯擊次數。以夯坑壓縮量最大和夯坑周圍隆起量最小為原則，通過現場試夯得到夯擊次數。對于夯坑周圍隆起很小甚至沒有隆起的地基，可增加夯擊次數而減少擊遍數。

④夯擊遍數。夯擊遍數由地基土的性質確定。當地基土為滲透性好的粗顆粒土時，夯擊遍數少。當地基土為滲透性差的細顆粒土時，夯擊遍數多。工程中經常采用點夯2～3遍，然后用低能量滿夯2遍。

⑤間隔時間。為了使土中超靜孔隙水壓力完全消散，在完成一遍夯擊，進行下一遍夯擊前，需要有一定的時間間隔。所以間隔時間取決于超靜孔隙水壓力的消散時間。

工程中可根據地基的滲透性確定間隔時間。當地基土的滲透性差，間隔時間應不少于3～4周;若地基土的滲透性好，可不設置間隔時間。

⑥夯擊點的布置及處理范圍。夯擊點布置是否合理可以直接影響到夯實效果和施工費用。常用夯擊點布置形式為等邊三角形、等腰三角形或正方形。例如油罐等基礎面積較大的建筑物按等邊三角形或正方形布置夯點;辦公樓根據承重墻的位置布置夯點;單層工業廠房按柱基來設置夯擊點。夯擊點間距由地基土性質和要求加固深度來確定。

⑦處理范圍。強夯法是利用自由下落的夯錘對地基產生沖擊，振動密實地基土，施工過程中，土體會發生應力擴散作用。因此，強夯法作用的范圍應在建筑物的范圍外增加設計處理深度的1/2～1/3，并不宜小于3m。

3? 建筑地基處理中常見問題及其處理方法

當運用強夯法處理飽和淤泥、淤泥質土或者粉砂土時，可能會發生液化流動。這會使強夯后地基達不到下沉量控制指標，或者強夯最后二擊的下沉量超過規定下沉量指標。對于這一問題，可以在進行強夯前，在土層上鋪設0.5～2m厚的砂石，再進行強夯。

當地基土質不均，下部存在砂卵石夾層時，施工中部分夯擊能被吸收;選用錘重、落距過小導致夯擊能過小;夯擊點過密，在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向深部傳遞;間隔時間不足，土層內超孔隙水壓力未消散。這都會使強夯的實際加固深度局部或大部分未達到要求的影響深度，加固后的地基強度未達到設計要求。對于這一問題，應當在強夯前，勘查清楚地基的工程地質條件，對存在砂卵石夾層的地基適當提高夯擊能量;通過試夯確定錘重、落距等設計計算參數;粘土的強夯間隔時間為3周，工程地質情況良好的無水土層可只間隔1～2天。

若強夯過程中被機械行駛擾動;凍土層未清除，天暖融化形成松土;強夯后不對地基進行平整。這會使地基的表層土松散不密實，浸水后發生下陷現象。對于這一問題，在強夯過程中應避免重型機械行駛擾動，將凍土融化或清除，并在完成強夯后填平凹坑。

4? 結語

強夯法加固效果顯著，施工設備簡單，建筑用料節約，工程造價低，工期短，施工便捷，是一種有效的地基處理方法。本文強夯法的加固機理進行了分析，對強夯法在實際工程中的設計計算方法進行了研究，詳細分析了有效加固深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、時間間隔、夯點布置、處理范圍等設計參數的選定方法，并對實際工程中常見的問題提出了處理方法，為實際工程中強夯法的運用提供參考和指導。

參考文獻：

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