強夯法在卵石地基填方區地基處理中的應用

張錦松，吳強，周明權，儲濤

（中機第一設計研究院有限公司，合肥230601）

1 引言

強夯法是利用夯錘提到高處自由下落產生的沖擊和振動能量夯實地基，提高地基承載力并降低其壓縮性，現場操作簡單，經濟實用，加固效果顯著[1]。本文結合工程實例簡述設計及施工要點，供同類工程參考。

2 工程概況

本工程位于烏魯木齊市經濟開發區內，擬建場地東側為兩河路，西側為七號路，南北兩側為規劃道路?？傉嫉孛娣e1.53×105m2，總建筑面積9.4×104m2。主要建筑物聯合廠房、配件庫、調試車間為單層鋼結構，其他配套輔助用房為混凝土框架結構。

3 地質條件

擬建場地地貌單元屬低山剝蝕殘丘區，地形起伏較大，呈南高北低、西高東低之勢，地勢較為開闊。場地地面高程在1 083.82~1 114.00 m，最大高差為30.18 m，總體地勢由南向北傾斜，自然坡率5.18%。

場地地層主要由填土、細砂及卵石構成。巖性具體描述如下：

1）①層素填土：青灰色、灰褐色，主要以戈壁土和砂廠篩選砂石料為主，密實性不均勻，工程性質較差，揭露厚度0.4~15.0 m。

2）②層細砂：土黃色、黃褐色，松散～中密，干燥～稍濕。顆粒磨圓度一般，分選性較差，層理不明顯，含有少量粉土及礫石。主要分布地表表層及沖溝內，局部地段缺失，埋置深度0~11.3 m，揭露厚度0.2~7.3 m。土層力學特性如下：承載力特征值fak=160 kPa，重度γ=19 kN/m3，彈性模量E0=28 MPa，黏聚力c=4 kPa，內摩擦角φ=36°。

3）③層卵石：青灰色、灰褐色，中密～密實，干燥～稍濕。骨架顆粒多呈亞圓狀，大部分接觸～連續接觸，成分主要以硬質巖石為主，層理不明顯，一般可見礫徑3~5 cm，可見最大粒徑30.0 cm。在擬建場地均有分布，埋置深度0.2~15 m，最大揭露厚度32.7 m。土層力學特性如下：fak=300 kPa，γ=22 kN/m3，E0=30 MPa，c=3 kPa，φ=40°。

最大勘探深度30 m范圍內未見地下水，不考慮地下水對建筑物基礎的影響。

4 基礎方案

結合地形特點和周邊道路的標高，考慮到生產運輸及場地排水因素以及土方挖填平衡確定廠區內建筑物正負零標高1 098.90 m，建筑室內外高差0.15 m。

建筑物基礎采用鋼筋混凝土擴展基礎，基礎底標高-1.500 m。設計采用的基礎持力層為③層卵石或強夯處理后地基，地基承載力特征值fak=300 kPa。

5 地基處理

5.1 處理原則

挖方區：直接開挖至基底標高，基坑開挖過程中宜按GB 50330—2013《建筑邊坡工程技術規范》有關規定按1∶0.30～1∶1.00進行放臺放坡開挖，若不能按該規范要求進行放坡開挖，對基坑及邊幫采取格構式錨桿擋墻或重力式擋墻等支擋措施，并做好基坑、邊幫變形監測[2]。

填方區：強夯法。強夯后地基承載力特征值fak≥300 kPa，夯后有效加固深度內土的壓縮模量Es≥25 MPa。回填區域當處理深度大于6 m時，必須分層回填、分層強夯、分層檢測。強夯處理范圍為用地紅線邊線與挖填方零線所包含的區域，采取整片處理方式，地基處理至設計標高-0.5 m。

5.2 試夯

強夯施工前，在場地內選取了3個有代表性的試驗區，采用單擊夯擊能為4 000 kN·m、6 000 kN·m和8 000 kN·m進行強夯施工，夯錘重量為320 kN、420 kN，夯錘提升高度為12.5 m、14.3 m、19 m，夯錘直徑2.4 m，采用兩夯一平，即2遍點夯，1遍平夯，夯點按梅花形布置，4 000 kN·m試夯點間距為8.0 m×5.0 m，6 000 kN·m試夯點間距為7.0 m×7.0 m，8 000 kN·m試夯點間距為8.0 m×8.0 m。試驗區面積分別為20 m×20 m、23 m×23 m、26 m×26 m。點夯施工完成并推平夯坑后，以低能量2 000 kN·m滿夯1遍，錘印搭接1/4。試夯檢測結果見表1。

表1 試夯檢測結果匯總表

5.3 實施方案

強夯方案：據試夯數據及結果分析確定：處理深度≤3.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能3 000 kN·m，夯點呈矩形布置，夯點間距為4.0 m×5.0 m；處理深度3.0~5.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能4 000 kN·m，夯點呈矩形布置，夯點間距為4.0 m×5.0 m；處理深度＞5.0 m，采用2遍夯，強夯點夯擊能6 000 kN·m，夯點呈梅花形布置，夯點間距為7.0 m，若處理深度下存在粉砂，采用2遍夯，強夯點夯擊能為8 000 kN·m，夯點呈梅花形布置，夯點間距為8.0 m。滿夯夯擊能為2 000 kN·m，；滿夯每點2擊，滿夯夯擊錘印搭接不小于夯錘直徑。

本工程最大的填土厚度約13 m，根據填土厚度將本工程分為一次強夯區、二次強夯區、三次強夯區。強夯地基處理剖面圖、大樣圖、退臺搭接大樣圖如圖1~圖3所示。

圖1 強夯地基處理剖面圖

圖3 強夯退臺搭接大樣圖

施工工藝：場地整平→測量放線→第一遍夯點施工→場地夯坑回填平整→測量放線→第二遍夯點施工→場地夯坑回填平整→第三遍滿夯施工→場地整平→測量高程→竣工驗收。

場地強夯區域起夯面：回填至設計標高，最大回填厚度≤6.0 m，回填料采用現場原土回填。場地回填邊坡應滿足規范及強夯、回填施工的要求，須保證坑壁的穩定。場地回填邊坡坡率按不大于1∶1.5放坡回填。

每遍夯點的夯擊擊數應按現場試夯得到的夯擊擊數和夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件：夯坑周圍不應發生過大隆起；不因夯坑過深而起錘困難。采用兩夯一平。即點夯2遍，平夯1遍。最后2擊平均夯沉量應滿足表2的要求。采用連續夯擊，不考慮間歇時間。

表2 最后2擊平均夯沉量

圖2 強夯剖面大樣圖

5.4 強夯檢測

強夯施工完成且夯至設計高程后，根據GB 50202—2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》有關規定進行檢測。檢測方法采用靜力載荷、動力觸探試強夯地基均勻性檢驗，檢驗點數量按每400 m2不少于1個檢測點。地基承載力檢驗的數量為每個單體工程地基載荷試驗檢驗3點[3]。

經檢驗檢測該地塊強夯地基處理后強夯有效處理深度、地基承載力特征值、地基土變形模量均滿足設計要求。

6 結語

在卵石地基填方區，填料為戈壁料的強夯法是一種有效高能的地基處理方案，但當夯擊能超過6 000 kN·m時，夯擊能的增加對于有效加固深度的提高并沒有顯著的效果，故在實施過程中應根據有效處理深度選擇高效合理的夯擊能，并根據需處理回填土總深度分層強夯，嚴格控制一次回填深度及填料級配，分層分片強夯時要考慮強夯退臺搭接。另在基礎設計時應設置褥墊層來減少建筑物基礎同時在強夯區、非強夯區產生不均勻沉降。