强夯法在耿庄水库地基处理中应用

张鹏飞

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 耿庄水库地基概况及处理要求

耿庄水库是万家寨引黄北干线往朔州市供水的平原围封水库，具有反调节功能。库区地基土体均为低液限黏土（Q3pl），具有湿陷性，且湿陷场地等级达到了中等和严重。针对这一情况，设计采用强夯法处理措施，并要求地基有效加固深度6m范围内土的湿陷系数小于0.015，基本消除湿陷性，12m深度范围内坝基土总湿陷量不大于100mm。

强夯是消除地基土最有效的方法，其工作原理是将重锤起吊到相应的高度，利用自动脱钩装置使重锤自由下落对地面产生作用，改变土体内部结构，使土体更加密实，从而达到消除土体湿陷性的目的。

2 强夯参数的确定

耿庄水库在地基处理前进行了强夯生产性试验，试验目的是为了取得合理的施工参数，更好达到设计要求的处理效果。

2.1 强夯机具的选择

耿庄水库采用履带式强夯机，并安装龙门架和自动脱钩装置，起重机起吊重量为35t，起吊高度为25m。夯锤采用质量为20t、底面积为5m2的铸钢锤，锤体有2个直径20cm的贯穿孔，贯穿孔主要用于排除夯锤和土体接触时产生的气体。

2.2 其他参数的确定

为达到设计要求的处理效果，耿庄水库组织了生产性试验，确定了强夯施工的夯击次数、夯点间距、夯击遍数、沉降量等相关参数。试验流程如下：平整场地—测量放线—挖探坑取样—现场布点—强夯施工—现场记录分析—夯后挖探坑取样—试验结果整理—确定施工参数。

3 强夯施工方法

3.1 施工步骤

3.1.1 施工准备

坝基清理边线依据设计提供的清基线测量放线。用装载机配合推土机在设计清基边线及深度范围内清除地表植被及树根，用自卸汽车运至弃土场。坝基清理后无植被、杂草、垃圾、废渣等。

3.1.2 施工工序

（1）根据强夯布点图，在实地放出夯点位置，用白灰作标志。呈梅花形布置，间排距为6.5m。

（2）主、副夯夯击能量为4000kN·m；满夯夯击能量为2000kN·m。施工前对全部夯锤重量进行校核，按实际锤重确定落距，确保夯击能不小于设计要求（4000kN·m）。

（3）按已放出的强夯范围边界、夯点位置，测量地面高程，满夯时锤印搭接1/4。

（4）起重机就位，使夯锤中心对准夯点位置。

（5）测量夯前锤顶高程。

（6）将夯锤吊起到设定高度，待夯锤脱钩自由落下后，测量锤顶高度，以最后两击平均沉量不大于5cm为夯点结束控制标准。

（7）重复步骤（5），按设计规定的夯击能及控制标准完成每一个夯点的夯击。

（8）重复（4）～（6），完成第一遍全部夯点的夯击。

（9）主夯完成后，用推土机将夯坑整平，测量夯后的地面高程。

（10）重新放线定位，按主夯的施工步骤进行第二遍点夯（副夯）的夯击施工。

（11）副夯完成后，用推土机将夯坑填平，然后进行满夯，满夯能量为2000kN·m，夯击次数为5击，锤印搭接1/4，将场地表层松土整平压实，并测量夯后场地高程。

（12）记录每个夯点的夯击次数和每击夯沉量。

3.2 施工质量控制

3.2.1 质量标准

耿庄水库坝基强夯夯能为4000kN·m，强夯有效加固深度为6m，有效加固深度内坝基土的湿陷系数小于0.015，可视为消除湿陷性；强夯影响深度12m范围内坝基土的总湿陷量不大于100mm。

3.2.2 基本要求

（1）现场施工人员必须熟悉施工程序。

（2）施工过程中每道工序结束后必须及时检测记录并报监理工程师验收。

（3）施工时如发生特殊情况，必须向项目部报告，并报监理、设计单位制定处理方案。

（4）如遇强降雨应当停止施工，并及时排除施工区域内积水。

3.2.3 施工质量要求

（1）现场测量基点必须设在强夯影响范围以外，定期进行复核。

（2）施工测量误差不得超过2cm，强夯点位偏差应小于5cm。

（3）夯坑倾角小于30°。

（4）满夯时夯锤锤印彼此搭接1/4。

（5）冬季施工时，冻土厚度大于0.5m时不能施工。

（6）强夯范围应超出设计填筑边线各7m。

（7）每次作业前后应对各项数据进行校核。

（8）施工过程中，要做好测量等原始记录完善手续。

3.2.4 检查项目

（1）在施工场地平整后，测量地面高程，取土样进行现场室内土工试验，检测土的含水率。

（2）检查夯锤底部是否粘有影响强夯效果的土坯，及时清理。

（3）处理完的区域，应在7d间歇期后开挖探井取土样检测，每1000m2取1处，检测深度为强夯影响范围每1m取1组，

（4）检查脱钩装置，确保可以在预设高度脱钩，避免发生意外。

3.2.5 保证措施

（1）夯点位置采用全站仪进行布设，用白灰做标记，圈出夯锤夯击范围。

（2）夯锤落距，开夯前用尺测量检查，控制落距标志设在钢索上，施工时检查符合要求为±30mm。

（3）严格按照试验确定的步骤、参数进行施工。

（4）夯点间距用尺度量检查，误差为±50mm。

（5）以最后两击平均夯沉量小于5cm为夯点结束标准。

（6）如施工中发现有偏锤现象，必须填平坑底后重新进行施工。

（7）夯锤排气孔堵塞时，及时进行开通。

（8）满夯时必须保证夯锤锤印彼此搭接1/4。

（9）施工原始数据、资料必须认真记录，并保存完好。

4 处理效果分析

耿庄水库地基处理在强夯处理后的坝基范围内共开挖了175个探井取原状土样进行了检测，其中6m以上全部消除湿陷，6m以下总湿陷量不大于50mm共113个，占64.57%；50mm＜总湿陷量≤100mm共62个占35.43%，根据175个探井检测报告数据统计总湿陷量全部小于100mm，符合设计要求。

5 特殊地段处理

耿庄水库强夯处理面积为219300m2，在水库东面有自南向北的一条天然气管线，管轴线与强夯边界线最小距离为3.9m，为避免强夯施工可能对天然气管线造成不利影响，设计单位做出对强夯边界距离天然气管线小于60m范围内的坝基处理方案由强夯调整为素土挤密桩的设计。

素土挤密桩施工同地基处理中的强夯施工方法类似，施工数据主要从现场实验中取得。

6 结语

耿庄水库地基采用强夯处理湿陷地基效果明显，地基承载力得到了有效的加强，为类似工程地基处理施工总结出了宝贵的经验。但强夯对地面作用的同时会产生强大的地震效应，会对周围建筑物及一些公共设施造成不同程度的破坏，为避免强夯施工对周围建筑造成不利影响，需对距强夯边界距离小于一定范围内的坝基处理调整方案。