強(qiáng)夯法在濱海軟土地區(qū)的應(yīng)用

董平洋，楊 陽(yáng)，熊煥偉,郝東旭

（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300381）

引言

強(qiáng)夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基[1]。強(qiáng)夯法的作用原理是對(duì)人工填土層進(jìn)行夯實(shí)壓密，使其形成一個(gè)穩(wěn)定的板塊，依靠加固回填土形成持力層。即使下部軟土發(fā)生大的沉降，持力層也不會(huì)發(fā)生斷裂，而是保持整體的沉降，從而達(dá)到地基承載力要求，也避免產(chǎn)生不均勻沉降，達(dá)到地基處理的效果。

1 項(xiàng)目概況

建設(shè)工程位于溫州市洞頭區(qū)的濱海沖海積平原區(qū)，瀕臨東海，多為軟土路段，場(chǎng)地地質(zhì)條件較差，普遍覆蓋有較深厚的淤泥及淤泥質(zhì)土層，該層具有高含水量、高孔隙比、高壓縮性、抗剪強(qiáng)度低等特性。經(jīng)過(guò)近幾年的圍墾工作，新城二期已采用宕渣回填成陸，宕渣填高不均勻，大致厚度為2 ～6 m，部分區(qū)域的宕渣層厚度超過(guò)6 m，回填時(shí)間為近3 ～5 年。根據(jù)勘察報(bào)告，宕渣填料呈松散-中密狀，主要由塊石、碎石、礫砂組成，碎塊石粒徑以200 ～400 mm為主，個(gè)別大于500 mm。片區(qū)規(guī)劃有各等級(jí)道路共13 條，為避免道路、地下管線等出現(xiàn)不均勻沉降，修筑前需進(jìn)行地基處理。

2 地基處理方案比選

2.1 沖擊壓實(shí)法+堆載預(yù)壓法

沖擊壓實(shí)法在溫州地區(qū)已有廣泛采用，針對(duì)表層的欠固結(jié)的宕渣層，能有效地達(dá)到加密固結(jié)的效果。對(duì)于下層的深厚淤泥層，由于宕渣層的存在，淤泥層已有一定的固結(jié)度，再根據(jù)道路標(biāo)高適當(dāng)填高，通過(guò)一定時(shí)間的預(yù)壓期，進(jìn)一步提高淤泥層的固結(jié)度，將淤泥層的大部分沉降量在預(yù)壓期內(nèi)完成，以達(dá)到規(guī)定的工后沉降的要求。

該方法存在的問(wèn)題是工期較長(zhǎng)。由于上覆宕渣層的影響，打設(shè)排水板等加速固結(jié)的措施難以實(shí)施，需要通過(guò)一定時(shí)間的預(yù)壓期才能完成淤泥土層的自然固結(jié)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，預(yù)壓期大約需要24 個(gè)月的時(shí)間。由于工期受限，不考慮這種方法。

2.2 輕夯（輕夯多遍SST 工法）

所謂“輕夯”是適用于淤泥質(zhì)土基的強(qiáng)夯工藝，單擊夯擊能先輕后重，逐級(jí)加能，輕重適度。夯擊能一般小于2 000 kN·m，擊數(shù)一般為5 ～15 擊之間，總遍數(shù)一般為4 遍，影響深度較淺（一般小于3 m），每遍施工間隔需要3 ～7 d 孔隙水消散時(shí)間。宕渣厚度4 ～6 m，輕夯多遍工藝不能滿足加固深度，且造價(jià)較高。

2.3 強(qiáng)夯法

先重夯，后輕夯，一次夯到位，隨著單擊夯擊能的等級(jí)提高，有效加固深度相應(yīng)增加，一般有效加固深度為4 ～8 m，最大影響深度不超過(guò)10 m，造價(jià)較低。綜合考慮施工工期、工程投資等因素，確定采用強(qiáng)夯法對(duì)回填土較厚區(qū)域進(jìn)行加固處理。

3 強(qiáng)夯法試驗(yàn)方案

應(yīng)用強(qiáng)夯法進(jìn)行大面積地基處理前，應(yīng)根據(jù)人工填土的厚度，選取相應(yīng)的夯擊能進(jìn)行處理，既要保證有效加固深度，也要避免夯擊能過(guò)大，擊穿形成的持力層。合理選取夯擊能，不僅能使上部回填土得到有效加固，同時(shí)也可使下部軟土得到有效地固結(jié)。由于宕渣層下為深厚淤泥層，地質(zhì)情況較為特殊，首先選擇有代表性的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，用以確定強(qiáng)夯法的可行性及處理效果。試夯選取回填厚度大部分4 m 以上區(qū)域進(jìn)行，目的是通過(guò)加固淤泥層上部的人工填土，以確定大面積施工的參數(shù)。

3.1 試夯方案

（1）對(duì)于宕渣層厚度不超過(guò)4 m 的區(qū)域，點(diǎn)夯的單擊夯擊能采用2 000 kN·m，當(dāng)宕渣厚度小于2 m時(shí)，可預(yù)先回填不小于1 m 厚的宕渣層；對(duì)于宕渣層厚度大于4 m 的區(qū)域，點(diǎn)夯的單擊夯擊能采用3 000 ～4 000 kN·m 。對(duì)于回 填深度2 ～4 m 的區(qū)域，施工中采用14 t 以上的夯錘，使其能夠滿足2 000 kN·m 夯擊能的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于回填深度4 ～6 m 的區(qū)域，施工中采用23 t 以上的夯錘，使其滿足3 000 ～4 000 kN·m 夯擊能的要求，試夯過(guò)程中根據(jù)回填土情況選取最佳夯擊能量，有效加固深度力爭(zhēng)達(dá)到6 ～7 m。

（2）夯擊遍數(shù)為2 遍點(diǎn)夯加2 遍滿夯，必要時(shí)可適當(dāng)增加。滿夯的單擊夯擊能采用點(diǎn)夯時(shí)單擊夯擊能的一半。例如：采用2 000 kN·m 時(shí)，滿夯單擊夯擊能采用1 000 kN·m。點(diǎn)夯時(shí)夯點(diǎn)每遍采用7 m×3.5 m 的梅花形布置。見圖1，第一遍先夯“○”形夯點(diǎn)，每點(diǎn)不少于6 擊，并以最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm 為收錘停夯標(biāo)準(zhǔn)，依次全部夯完；第二遍再夯“△”形夯點(diǎn)，每點(diǎn)不少于6 擊，并以最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm為收錘停夯標(biāo)準(zhǔn)，依次全部夯完。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，并以最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm 為停夯標(biāo)準(zhǔn)。夯擊時(shí)應(yīng)注意：①夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起。②不因夯坑過(guò)深而發(fā)生提錘困難。點(diǎn)夯完成后，采用低能量滿夯2 遍，錘印搭接1/4。滿夯點(diǎn)位見圖2。施工參數(shù)見表1。

圖1 點(diǎn)夯點(diǎn)位

圖2 滿夯點(diǎn)位

表1 施工參數(shù)

圖3 點(diǎn)夯點(diǎn)位

（3）在點(diǎn)夯施工中注意事項(xiàng)：①如果在點(diǎn)夯施工過(guò)程中出現(xiàn)2 ～3 擊夯沉量無(wú)法控制導(dǎo)致夯坑過(guò)深無(wú)法繼續(xù)夯擊時(shí)，應(yīng)在2 遍點(diǎn)夯施工之前再加1遍點(diǎn)夯施工，夯點(diǎn)按3.5 m×3.5 m 正方形一次布點(diǎn)完成，見圖3。以拔錘不困難為收錘標(biāo)準(zhǔn)，在全部夯完后，一次性往夯坑回填塘渣或塊石，然后在原點(diǎn)夯擊，觀察填料夯擊后的效果。目的是通過(guò)置換來(lái)提高土的強(qiáng)度，如果2 ～3 擊后夯沉量仍無(wú)法控制，須往夯坑進(jìn)行第二次填料。在填料完成后再按照2遍點(diǎn)夯加1 遍滿夯進(jìn)行處理； ②對(duì)于回填土質(zhì)較差，下雨以后過(guò)于松散、夯機(jī)無(wú)法作業(yè)的區(qū)域，如條件許可，建議在該區(qū)域表層回填1 ～1.3 m 厚的塘渣后再進(jìn)行施工；③在夯坑周圍如有淤泥上涌而導(dǎo)致土層無(wú)法夯實(shí)，需要將這些淤泥挖起及外購(gòu)回填料進(jìn)行置換，然后按要求進(jìn)行夯擊，挖起的淤泥堆放在場(chǎng)地?zé)o需強(qiáng)夯的區(qū)域晾曬。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

強(qiáng)夯法處理地基后，選取3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行載荷板試驗(yàn)檢測(cè)加固效果。試驗(yàn)點(diǎn)概況見表2。試驗(yàn)最終結(jié)果見表3。

表2 淺層平板載荷試驗(yàn)點(diǎn)概況

表3 淺層平板載荷試驗(yàn)結(jié)果

靜載試驗(yàn)表明：3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的抗壓承載力特征值不小于110 kPa，在220 kPa 作用下對(duì)應(yīng)的沉降量分別為11.56 mm、12.58 mm、11.32 mm，滿足加固后地基承載力和沉降的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管強(qiáng)夯法已廣泛應(yīng)用于各類地基處理工程中，但目前為止，強(qiáng)夯的設(shè)計(jì)施工參數(shù)仍是經(jīng)驗(yàn)性的，尚無(wú)成熟的理論計(jì)算依據(jù)。該工程中，強(qiáng)夯法處理濱海地區(qū)軟土區(qū)域加固效果良好，在宕渣回填成陸的軟土地區(qū)具有應(yīng)用價(jià)值。