强夯加固法在深厚素填土地基处理中的应用

罗良华

强夯加固法在深厚素填土地基处理中的应用

罗良华

一、工程概述

某水利基础设施长96 m，基础形式拟采用整板基础。场地东侧为空地，南侧、西侧、北侧均为工业区道路。设计要求地基土承载力特征值不低于150 kPa。场地表层为近期堆填的人工填土（素填土为主），现状地面标高高于设计地面标高1.3 m，表层填土厚度6 m左右，松散，密实度低，填土成分主要为砂质粘土，局部含少量碎石、块石。

二、工程地质条件

1.地层

据场地岩土工程详细勘察报告，工程施工场地由上而下岩土层分别为：

①素填土层：褐灰，褐黄色，由场地整平时回填而成，时间约5年，主要成分为砂质粘土、局部含少量碎石、块石。松散～稍密，结构松散、疏密不一，属欠压实地基土。该层分布于整个场地，厚度5.60～6.10m，fa=80 kPa。

②粉质粘土层：灰黄色，可塑～硬塑状态，属中等压缩性土，力学强度较好。该层分布于整个场地，厚度3.30～5.10m，fa=180 kPa。

③粉砂夹粉土层：灰色～灰黄色，稍密为主，局部中密，力学强度一般，饱和。颗粒级配一般，该层分布于整个场区，厚度达5.90～6.70m，fa=150kPa。

④粉质粘土层：灰黄色，可塑状态，局部硬塑，属中压缩性土，力学强度一般。该层分布于整个场地，厚度3.8～4.20m，fa=160 kPa。

⑤细砂与粉土互层：呈灰～黄灰色，层理清晰，细砂单层厚约3～5mm，粉土单层厚3 mm左右，中密状。该层属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高，最大揭露厚度3m，fa=180kPa。

2.地下水水位

场地地下水有表层潜水，赋存于素填土层，水位埋深位于地表以下3.8m左右；深部微承压水，赋存于粉砂夹粉土层中，水位埋深位于地表以下6.5m左右。

三、地基处理方法或基础形式的选择

浅部地基的处理方，最常用的是挖除换填法，该工程表层填土厚度达到5.60～6.10m，厚度较大，挖除换填法挖土外运和回填土方的工作量均较大，既不经济又不利于对现有土体资源的有效利用，采用桩基（搅拌桩）也不经济。根据该场地的地形条件和土层及水文地质条件，强夯加固法比较合适。综合比较，最终采用强夯加固法进行地基处理。

四、强夯施工技术参数的拟定、试夯

1.单击夯击能、有效加固深度、夯点的夯击次数

施工前，夯点夯击次数根据现场试夯试验来确定。试夯采用2000kN·m和4000kN·m两个能级的夯击能进行比较，采用4000kN·m的单点夯击能及其对应的夯击次数（5次）对场地的加固效果、加固工期都是最佳的。夯击次数和夯沉量的关系见图1所示的关系曲线。

图1 现场试夯的夯击次数与夯沉量关系曲线

同时根据本工程场地土层的性质，地基处理深度应达到①素填土层的层底，即应达到6.10m，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）表6.3.3-1中规定，对于粉质粘土之类的需加固的土体，有效加固深度要达到6.0～7.0 m，单击夯击能应达到4000kN·m，表明试夯确定的单击夯击能与规范规定是相一致的。

2.夯击遍数确定

因该场地填土的厚度较均匀，地下水位位于有效加固深度的下限，填土松散，密实度低，孔隙水不易消散，而夯后承载力要求提高的幅度较大，故按3遍考虑。

3.间歇时间

根据场内填料、夯击遍数及孔隙水的排除消散考虑每遍间歇时间为7d，强夯全部结束，进行检测的间歇时间为15d。

4.夯点布置、地基加固处理范围的确定

根据已定的夯能和遍数确定夯点布置间距为4.0m（宜据试夯结果酌情调整），采用等边三角形布置，第二遍夯点插入第一遍三角形之中，第三遍满夯。

强夯加固范围应超出基础外边缘设计处理深度的1/2～1/3，该工程按6m考虑。

5.试夯效果的检验

在场区选取20m×20m有代表性地段采用2000kN·m和4000kN·m两个能级的夯击能进行试夯，夯击次数5次，夯击3遍。试夯后对其分别采用标准贯入试验对加固效果进行评价，结果见表1。

表1 试夯前后标准贯入试验锤击数对比表

从表1可以看出，4000kN·m单击夯击能、夯击次数5次、夯击3遍对素填土的加固效果较好，能够满足设计对地基强度的要求。

五、强夯施工

1.强夯施工步骤

（1）清理并平整施工场地，做好场地内降水措施，包括挖排水沟、隔震沟及井点降水处理。

（2）强夯范围测量放样。

（3）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程。

（4）起重机就位，使夯锤对准夯点位置。

（5）测出夯前锤顶点高程。

（6）夯锤起吊至预定高度，等夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现坑底倾斜时，应及时将坑底填平。

（7）重复步骤（6），按规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。

（8）换夯点，重复步骤（4）～（7），完成第一遍全部夯点的夯击。

（9）用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。

（10）在规定的间隙时间后，按上述步骤，完成全部夯击遍数，最后用较低能量满夯，将场地表层松土夯实，然后用压路机碾压密实，并测量夯后的场地高程。

2.强夯施工注意事项

（1）夯前先进行场地平整，清除障碍，要求高差不大于20cm，便于施工机械行走。施工过程中需回填土，必须在强夯界线外平整出堆放土所需的位置，便于回填土堆放。强夯机械进场前应进行检修，机具进场组装完毕后应进行试车合格后方能施工。

（2）施工前拆除管道、电缆、电杆，若因故不能拆除，应加强施工监测，必要时采取保护措施。

（3）对周围的管道和构筑物采取挖隔震沟进行防护，隔震沟距构筑物或管道不小于10m。隔震沟中若有积水现象，应及时排除。可能时，隔震沟也可作为场地内的排水沟。施工中，要经常对周围的管道和构筑物的位移进行观测、记录、整理，并随时分析有无异常情况，若有问题，及时采取措施。

（4）为保证施工过程中水位符合规范要求，场地内应有排水措施（挖排水沟、井点降水等）。

（5）施工过程中若出橡皮土现象，须补填粗骨料（碎、块石等）再继续夯击，直至达到要求为止，并认真做好夯击击数及夯后回填量的记录，回填的碎石应有一定的级配。若夯击过程中出现夯坑内积水现象，须做记录并及时做好排水措施，严禁夯坑泡水。如果基坑底冒水量过大，把坑底土质泡烂，则回填前应把坑底软土清除干净。

（6）施工过程中若出现夯坑下沉量过大，夯击过程中须回填土，再继续进行夯击，直至击数达到设计要求。

（7）发现夯坑周围有隆起现象，测量人员必须做好隆起位置、隆起值记录，隆起值超过20cm应停止夯击，待采取相应措施后方可继续施工。

六、强夯效果检验

强夯施工完毕15d后，即按规范对强夯地基进行检验，通过现场原位测试和室内土工试验表明，本次强夯法处理地基效果显著，满足设计要求（见表2）。

表2 强夯前后承载力、压缩模量对比表

实践表明，强夯加固法对深厚素填土地基处理效果显著，具有施工简便易行、经济适用、见效快的特点。市政道路工程、公路工程、水利工程、工业厂房和仓库用房等建筑的地基土经常会遇到深厚素填土的情况，在工程周边环境条件允许的情况下，强夯法是一种有效、便捷和经济的处理方法■

（作者单位：江苏中设工程咨询集团有限公司 214072）