建筑工程地基强夯处理措施与结果检测分析

剌亿辉

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

0 引言

强夯处理法又被称为动力固结法或是动力压密法，其是基于重锤夯实而发展起来的处理地基的方法［1］。利用此方法通常来说是通过8 t～30 t的重锤以及与地面产生距离为8 m～20 m的落差，而对地基产生一股巨大的冲击力［2］。利用此方法所产生的冲击波以及动应力不但可以将地基土的强度大大提高，而且可将地基土的压缩性降低。另外，强夯处理法所产生的巨大冲击力还可将地基土的均匀度提高，使得施工后出现差异沉降的机会更少。

1 工程情况

下面依据具体实例来解析强夯处理的措施及其检测方法和分析结果。

拟建场地面积达3万m2，拟建住宅层高在5层～7层之间，且为框架结构。因场地土质松软，为保证地基的承载力，需加固地基。拟建场地从外观上来看属丘陵地带，而原场地是池塘或是沼泽湿地，相对来说，地面比较平坦，且地势呈北高南低状，高度差在2 m以内。经过对地质进行勘探可知，拟建场地的土层结构自上而下分别为素填土、粉细砂、淤泥、粉质粘土及中粗砂等。其中素填土主要由粘土、粉质粘土及碎石构成，其密实度比较均匀;粉细砂呈灰黑色、松散状态;淤泥则是因池塘的长期积淀或是未清理干净所留下的残物而形成;粉质粘土呈褐红色，有一定湿度，分布于可塑～硬塑，且其结构为网纹状;中粗砂呈褐黄色，密实度处中密以内。所有土层当中，粉细砂及淤泥质粘土的工程性质最不利于建筑工程的实施，因此，对地基实施强夯处理的关键也在此。经勘探，拟建厂的地下水深3m～4 m，也就是说此地的粉细砂深埋度在5 m～10 m之间，且其状态呈现松散饱和状。

对于地基进行强夯处理的最关键地方在于减少土体因振动或冲击力而产生的液化作用，加强地基的稳定性，以保护建筑物的稳固。因拟建场地的土体呈松散状态，因此采取现场原位测试的方法进行强夯处理，并检测其结果，结合标贯试验及静力触探试验［3］。标贯试验及静力触探试验结果见图1，图2。

对图1及图2进行分析可知，在天然状态下，拟建场地的标贯击数在1击～4击之间，其平均击数为3.1击;静力触探比贯入阻力在2 MPa～3.5 MPa之间，其平均阻力为3.0 MPa;进行动探击数在2击～4击之间，其平均击数为3.4击。按照有关规范进行计算，可得到以下结果:

1)依照《建筑抗震设计规范》［4］中的标贯差别式来对拟建场地的粉细砂进行计算，在7度地震产生的情况下，该地的粉细砂液化指数为20.5，可划分为液化“严重”地带。

2)在7度地震产生的情况下此地基的液化点为4.1 MPa，而依照所得的静力触探比贯入阻力可知，此地属“液化”地带。

3)对组成土体的颗粒进行分析发现其颗粒较细且比较均匀，其不均匀系统在2.5～4.5之间，可判定为不良级配。其平均料径为dso=0.064/0.11 mm，相对来说比较容易产生液化。其粘料含量达8%，仍属易液化土质。

经过上述分析我们了解到，拟建场地在7度地震产生的情况下还是比较容易液化的，因此需要夯实加固地基。

2 对地基进行强夯处理

2.1 强夯处理的主要技术参数

去除地基表面2 m厚的粘性土，再利用粒径在50 cm的渣进行回填，高度要达到设计要求以作为强夯处理的垫层;其厚度要达到1 m～2 m，以作为起夯面。经分析，其平均夯沉量定为60 cm。夯点按3.5 m长的正方形进行分布;夯击能量为2 240 kN/m，满夯能量达640 kN/m。采取点夯两遍满夯一遍的工艺实施，点夯为12击，夯坑深度要超过1.6 m，且击沉量平均差要在5 cm以内;满夯为3击，相互搭接距离为50 cm。夯锤底部的静压力要超过350 kPa。在满夯完毕之后，要整平、碾压地基表面。

2.2 施工工艺

强夯处理的主要步骤如下:

1)要清理、整平施工场地;2)要标出夯点位置并对场地高程进行测量;3)放置好起重机，夯锤对准夯点;4)在强夯进行前对锤顶的高程要进行测量;5)将夯锤提升到预设高度，夯锤脱钩下落后将吊钩放下，对锤顶高程进行测量，若有歪斜则需要及时调整;6)不断重复以上步骤，直到完成此夯点的夯击;7)更换夯点，照第3)～第6)程序完成此夯点的夯击;8)填平夯坑，测量场地高程;9)有一定时间间隔后再按上述步骤将所有夯点的夯击遍数完成。最后使用低能量进行满夯，将拟建场地表层的松散土质进行夯实，完成后测量场地高程。

在实际的操作过程当中，设专门的负责人来进行监测工作。其监测的主要内容有强夯前夯锤的重量及与地面的落差;检查夯坑位置，并复核夯点的放线，以保证强夯的正确到位;对每个夯点所进行的夯击次数及最终的夯沉量进行检测。另外还要详细记录强夯处理进行时的各项参数及具体的施工状况，注意机组间的最小操作距离要保持在30 m以上，以保证操作的安全性。

3 强夯处理的结果检测及分析

对于强夯处理地基的结果一般是考察地基土体孔隙水的消散速度及夯沉量。

3.1 夯沉量的观察

对强夯处理进行前中后的夯沉量测量，其夯沉量平均为88 cm，把石渣本身29 cm的压缩量扣除后，土基的压缩量为59 cm，符合设计标准。

具体强夯处理后的地基形状可见图3。

经过强夯处理后，夯坑的体积在10.3m3～20.1 m3之间，其隆起系数最高达到了32.2%，对于地基的压密有效度达70%～80%。隆起部分主要由粘性土构成，在强夯进行后对隆起部分进行了开挖，发现其隆起的主要原因是受到石块的挤压。

3.2 进行原位测试的结果

将图1与图3进行比较可知，在进行强夯处理之后，粉细砂层的地基其标准贯入击数提高到了6击～12击，其平均击数为9.4击，相比于强夯处理之前，其标准贯入的平均击数提高了6.3击，其增长率达203%;动探平均击数也提高到了7.6击，其增长率达123%;静力触探比贯入阻力平均提高到了5.5 MPa，其提高率即为83%。其各项值都已超过了在7度地震产生的情况下其抗液化值，对于地基的加固效果显而易见。

在强夯进行之后也进行了取样分析发现，地基下深10.5 m处1.5 m厚的淤泥质粘土的密实度也得到了提高，其各项指标也都有了1倍左右的提高。这表明，在拟建场地所进行的强夯处理的影响深度达到了地下12 m，其进行加固的有效深度达到了8 m～10 m。

3.3 孔隙水压力测试结果

对于孔隙水压力的测试随机选取了一个夯点进行测试，具体情况见图4。

从图4中可看出，孔隙水压力的基本走势是随着击数的增加而上升的，在上升到某一击数时其上升的幅度就逐渐缓慢下来。在夯锤到达地面之后，孔隙水的压力也不是瞬间上升的，这与测点距离以及水的渗透强度有关;前5击进行时，孔隙水的压力都明显提升，但是在5击以后，其上升的速度明显减慢，且由图5中可看出此地的最大夯击数为12击;孔隙水压力的消散通常来说需要几个小时，在夯击完毕后，孔隙水压力达到了58 MPa，在经过70 min之后，其降至31.3kPa;在经过大概6 h后，孔压基本全部消散;在对不同测点的孔压进行测试后发现，间距为2.3m和2.9 m的线型大致一样，2.3m处的孔压比2.9 m处的要大，但其峰值接近。间距达5 m的孔压在前两击时为2.3m和2.9 m，但在3击以后其孔压较小且增值也很小。这说明，强夯进行时对水平方向的影响不大且间距如果大于5 m，其孔压不受击数影响。

4 结语

实践告诉我们，强夯法处理建筑工程地基不仅能将地基的承载力提高，而且还能有效减少建筑投入使用后地基的沉降量，同时也使得地基产生土内液化的可能性消除了，对于建筑工程地基的处理取得了良好的实际施工效果，使地基的承载力达到了工程设计所提出的基本要求，在实际的施工当中有利于施工的顺利进行。但要注意，在目前的使用当中，强夯法还未有一套成熟的理论形成，且其计算方法也未得到统一，所以，在实际的使用当中，很多强夯参数都需要通过实践来进行验证。

［1］ 潘永玉，王艳江.强夯法在地基处理工程中的应用［J］.科技传播，2010(13):27-28.

［2］ 黄金华，杜 勇.试论建筑工程中强夯法处理地基与分析［J］.科技致富向导，2011(14):51-53.

［3］ 刘 波.强夯法在建筑工程地基处理中的应用［J］.科技与企业，2011(8):39-40.

［4］ 石贞文.地基处理中强夯施工的应用［J］.经营管理者，2011(13):44-45.

［5］ 赵铭媛.谈强夯法在地基施工中的应用［J］.山西建筑，2012，38(6):80-81.