建筑工程地基處理中強夯法的施工技術研究

陳祥龍 中鐵二十二局集團第四工程有限公司馮家川二期受煤工程項目部

1 引言

濕陷性黃土的土質較為特殊，土層結構比較稀松、具有發育的孔隙，土質在沒有受水分的浸潤時，通常具有較小的壓縮性，因此強度相對較高，但是一旦遇水且受到壓力作用，其土層結構就會被破壞，進而產生下沉，強度大大降低。因此，在濕陷性黃土土質上進行工程建設時，需要結合工程建設的實際情況，使用合理的施工技術進行地基處理，使承載力增強，確保建筑物的穩定性。強夯法在地基處理中的應用較為廣泛，而且從實際應用中能夠得知，這種施工技術具有簡單快捷的特點，應用效果良好。

2 濕陷性黃土土質的介紹

2.1 土質結構特點

我國黃土土質的分布較廣，大多具有濕陷性，也就是說這一類的土質在受到水分的浸潤后，同時在土層自重力以及外部荷載的作用下，會發生較大的沉降現象，土質結構被破壞。濕陷性黃土土層結構中的小顆粒如果是處在干燥或者是半干燥的環境下，相互之間具有較低的粘結度，而且其中具有發育的大小不一的各種孔隙，在自然狀態下就可以直觀的看出這些孔隙的分布，具有較好的透水以及吸水性能，土質顆粒之間的粘合力較差。

2.2 濕陷性黃土地基處理的要求

在受到水分浸潤的影響后，濕陷性黃土土層結構會松散，其結構強度會下降，進而發生下沉現象，失去穩定性，對建設的工程安全有較大的危害。因此，在濕陷性黃土土質上進行工程施工建設時，需要對地基進行處理。處理的要求是對土層中的孔隙結構進行破壞，使其性質能夠得到改變，使結構的穩定性得到增強。通常這種土質的地基處理使用方法有強夯法、墊層法以及灰土擠密樁法等，而其中強夯法由于施工便捷、效果良好得到了廣泛應用。

3 工程概況

本文主要以山西某煤炭儲運裝系統工程為例進行分析，工程地基處理分區施工，分為Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區以及推煤機房、材料庫，使用強夯法處理建筑物濕陷性黃土和填土地基，地基強夯處理共計76320m2；本次強夯試驗段選擇I 區標高869.00m，單擊夯能4000kN·m，單點夯擊2遍，夯點采用等邊三角形布置，夯點間距5m，隔行跳打，夯點共計47 個；滿夯夯擊能1500kN·m，滿夯兩遍，錘印搭接1/4（見圖1）。

圖1 夯點布置圖

4 強夯法施工技術的有關參數處理

4.1 夯擊次數

強夯法處理地基對施工效果產生影響的一個重要施工參數就是夯擊次數。在明確各個夯擊點進行強夯時，通過反復夯擊能夠使土層壓縮達到規范要求，次數的確定要結合試夯的次數以及下沉量、地基夯坑附近地面的隆起程度。

4.2 夯實厚度

簡單來講就是土層的壓縮量，利用重錘對地基進行夯實，達到夯實處理深度時距基礎地面的深度就是夯實厚度。在達到最終夯實厚度前，對土層進行強夯的效果從上到下越來越不明顯。

4.3 有效加固深度

有效加固深度主要按照現場試夯或者已有的經驗來進行確定，如果沒有有效的參考資料，這一參數D的確定可以按照濕陷性黃土土質施工建設的有關規范進行估計，利用公式計算得出：

式中：

h——表示夯錘落距；

W——表示錘的質量；

α——表示有效加固深度修正系數。

計算公式可以用此表示。

5 強夯法施工

5.1 試夯

在正式施工前，需要選擇一個比較有代表性的區域作為試驗區，進行試夯，由此將夯擊次數、夯實厚度、有效加固深度等參數進行確定，同時也掌握地基承載力參數以及濕陷系數等，以便能夠為后續正式夯擊施工提供數據基礎。將相關數據記錄完整后，最終確定強夯法滿足地基穩固處理的有關要求。強夯施工起重最大量為50t，夯錘質量為33.6t。錘底面直徑2.5m，錘的底面有排氣孔，孔徑250mm。夯擊前做出夯點布置圖，夯點放樣用石灰標明位置，并測量標高。第一遍夯擊能4000kN·m，夯點間距是夯錘直徑的2 倍，按等腰三角形布設。第二遍夯點位于第一遍夯點之間。夯機設備準備好后，開始第一遍夯擊。將夯錘按設計夯擊能起吊到設置的預定高度，脫鉤下落，放下釣鉤測量錘底傾斜度，如果發現大于30o時，需要填平再進行夯擊。每點夯擊6～8次。然后進行下一點夯擊，直至完成第一遍施工。第二遍夯擊時，需要重新測量定位，同上述步驟一樣進行施工。施工完后，推平夯坑準備滿夯。滿夯處理范圍為全幅。夯點彼此搭接1/4（錘底面積），夯后測量標高以檢測沉降量及壓實度、加固深度、地基承載力的檢測。

5.2 正式施工

在各個分區內，先將場地進行平整至起夯面，施工后平整到設計標高，利用分層強夯，對低標高先進行施工強夯，施工完后再平整到夯后標高，直到達到合格要求后再進行上一層的回填強夯。Ⅱ區起夯面的標高設計為887.5m，單擊的夯擊能為6000kN·m，同樣進行隔行跳打，各個夯擊點的夯擊次數為6～8次，夯擊下沉量平均要小于0.15m，同樣夯擊點的設置為等邊三角形，各個夯擊點的間距不超過5m，滿夯時的夯擊能為2000kN·m，滿夯兩次。Ⅲ區起夯面的標高設計為879.2m，夯后的標高為878.7m，夯擊能為4000kN·m，各個夯擊點的夯擊次數為6～8次，夯擊下沉量小于0.1m，同樣采用等邊三角形設置夯擊點，隔行進行跳打，各個夯擊點的間距小于5m，滿夯時的夯擊能為1500kN·m，滿夯次數2次。推煤機房、材料庫的起夯面設計標高為887m，夯后的標高仍為887m，夯擊能為6000kN·m。在整個強夯施工過程中，需要結合濕陷性黃土土質地基處理的有關規范要求對土質的含水量進行控制，確保地基處理中強夯法施工的效果達到理想。

6 夯后檢測

地基進行強夯處理完工后，巖土工程檢測單位對處理后的地基進行承載力、濕陷性檢測。對濕陷性檢測主要是人工挖探井采取Ⅰ級試樣來進行土工試驗，這一工作的進行需要在強夯施工完7天后進行。承載力檢測主要是靜力載荷試驗，這一工作的進行需要在強夯施工完的14天后進行。利用夯后檢測得出地基處理后的承載力特征值和濕陷性消除程度。

6.1 土工試驗

在對地基處理后的濕陷性進行檢測時，選取一定量的原狀土以及強夯后的土樣，Ⅰ區869.00m 區域開挖探井3 個，夯后檢測面選在夯后整平面下1m 開始，間隔1m 取土試樣1 件，取樣位置在3個點夯之間形心點部位處。取樣完成后，用原土對探井進行分層夯填。根據試驗方法的有關標準對各個物理力學指標進行確定，最終得出，試驗段Ⅰ區869.00m 基礎地面7m 深度范圍內的土質其濕陷性完全消除，使用4000kN·m 夯擊能進行強夯處理的效果能夠滿足設計要求，在地基處理深度內，濕陷系數δs<0.015，承載力特征值fak 不小于200kPa，從這些指標中來看，夯實的效果都滿足要求。地基主要物理力學性質指標統計結果見表1。

6.2 靜力載荷試驗

靜力載荷試驗主要是確定處理后的地基承載力特征值，除了儲煤分區內的地面，在每個建筑地基處選擇3個以上的檢測點，使用油壓千斤頂加荷載，對壓力進行測定，最終測定的承載力特征值符合要求中的>200kPa。平板靜載試驗結果表2。

表1 地基主要物理力學性質指標統計結果

表2 平板靜載試驗結果（I區869.00m）

7 結束語

在濕陷性黃土地基處理中，使用強夯法施工，能夠使黃土的濕陷性以及地基承載力得到有效改善，確保地基強度能夠滿足要求，增強工程的安全穩定性。可為同類地質條件下的地基處理施工提供借鑒。