强夯法在吹填土地基处理中的应用

孙殿武

（大连长兴岛临港工业区公路管理段，辽宁大连116317）

强夯法在吹填土地基处理中的应用

孙殿武

（大连长兴岛临港工业区公路管理段，辽宁大连116317）

以某场地地基处理为例，结合工程地质条件，采用强夯法对冲填土地基进行处理。通过试夯实验来确定强夯施工参数，并以此进一步指导后续施工。其成果对强夯地基处理技术在吹填土地区的应用和推广具有参考价值。

强夯法；吹填土；地基处理

1　概述

我国沿海滩涂幅员广大，伴随着近年来经济建设的快速发展，围海造地工程建设风起云涌。每年陆地面积扩展速度以数百上千平方米计，但吹填土地基处理技术的发展远远跟不上这一迅猛势头，吹填土土性也愈来愈复杂。总体上看，从吹填砂砾、粉砂和移山倒海土石料逐渐向细粒土方向发展。由此带来的岩土工程问题也日趋复杂，技术含量也更高。目前处理软弱地基的方法主要有强夯振冲碎石桩、砂桩等，而强夯法具有设备简单、施工便捷、适应范围广、节省材料、降低投资、工期短等优点，已被实践证明是一种较好的、行之有效的地基处理方法。它常用来加固碎石土、砂石、土、粘性土、杂填土、湿陷性黄土等各类地基，不仅能提高地基的强度并降低其压缩性，而且还能改善其抵抗振动液化的能力和清除土的湿陷性，因此已广泛应用于高等级公路软弱地基的加固工程中。

1.1吹填土基本物理特性

吹填土又名冲填土，是在整治和疏通江河行道时，用挖泥船和泥浆泵把江河和港口底部的泥砂通过水力吹填而形成的沉积土。在吹填过程中，泥沙结构遭到破坏，以细小颗粒的形式缓慢沉积，因而具有塑性指数大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高压缩性、渗透性小等特点。由吹填土构成的地基，强度很差，一般不能直接用于工程建设，需要进行地基处理。

吹填土一般具有容重小、孔隙比大、含水量高、强度极低的特点。这种松软地基不经处理施工机械无法在其上通行。过去对这类土地一般需要搁置若干年，待其在自重作用下固结并在表面形成具有一定强度的硬壳层后，才能开始采用轻型机械进行软土的加固处理。

吹填土物质组成及工程性质不均一，时间因素对其影响较大；含水量和孔隙比很大，重度小；塑性指数大，一般在15以上；强度很低，承载力很小，且灵敏度很高；压缩性很高，沉降量很大；渗透性小，沉降速度慢。自重作用下吹填土获得的固结比天然软土大，也表明吹填软土比天然软土具有更大的欠固结特性、可压缩特性。

1.2强夯法加固机理

强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法。通常，它通过8t-30t的重锤（最重可达200 t）和8 m-20 m的落距（最高可达40 m），对地基土施加很大的冲击能，其能量一般为500 kN·m～8 000 kN·m。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。采用强夯法加固非饱和土是基于动力压密的概念，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度。在土体形成的漫长过程中，由于各种非常复杂的风化过程，各种土颗粒的表面通常包裹着一层矿物和有机物的多种新化合物或胶体物质的凝胶，使土颗粒形成一定大小的团粒。这种团粒具有相对的水稳性和一定的强度。而土颗粒周围的孔隙被空气和液体所充满，即土体是由固相、液相和气相三部分组成。在压缩波能量的作用下，土颗粒相互靠拢，气体部分首先被排出，颗粒进行重新排列，由天然的紊乱状态进入稳定状态，孔隙大为减小。因此，可以认为对非饱和土的夯实变形主要是由于颗粒间的相对位移而引起的，也可以说，非饱和土的夯实过程，就是土中气相被挤出的过程。

2　工程实例

2.1工程地质概况

某工程位于瓦房店市交流岛镇葫芦山湾内大山村北侧附近的渤海水域，地处辽东半岛西南部，西南侧濒临渤海湾。

场地内表层土主要为冲填土（灰褐色、灰黑色，主要由粉土、砂土、淤泥等组成，夹有少量粘性土及碎石，含有贝壳碎屑），厚度为0.5～2 m。

据勘探资料，岩土层的工程特性及分布规律如下：

（1）素填土：黄褐色，稍湿，松散，主要由粘性土、全风化岩及碎石等组成，碎石含量5%～50%左右，粒径1～10 cm，回填时间3 a左右，钻孔揭露厚度0～0.80 m，底板埋深0～0.80 m，底板标高8～8.8 m。

（2）冲填土：灰褐色、灰黑色，主要由粉土、砂土、淤泥等组成，夹有少量粘性土及碎石，含有贝壳碎屑，钻孔揭露厚度0.90～5.50 m，底板埋深0.90～5.50 m，底板标高1.1～1.5 m。根据现场标准贯入试验的统计结果显示，变异系数δ=0.51＞0.40，变异性很高，表明冲填土不均匀， 未经处理，不宜作基础持力层。

图1　试验段局部地质剖面图

通过试夯后检测结果，确定强夯法处理后该吹填土地基承载力及有效影响深度。

2.2施工方案

2.2.1试夯试验

清除冲填土表层后回填深度1.5 m和2.0 m的石碴各造一处作为试夯区。

第一遍点夯为2 500 kN·m，最后两击沉降量≤50 mm，第三遍进行1 000 kN·m的满夯，2击/点，搭接1/4锤印，强夯布点为4.5 m×4.5 m（见图2）。

图2　强夯布点图

强夯单点夯击试验：第一遍点夯2 500 kN·m、第二遍点夯2 500 kN·m、第三遍满夯点夯1 000 kN·m。单点夯击数及最后两击沉降量平均值应满足设计的要求。

强夯群夯夯击试验：在夯前用10 m×10 m方格网测量场地高程，按照布点图埋设3个观测标点，按照单击夯击试验确定的最佳夯击数和夯间距设计确定的标准逐点夯击，测量每夯点每夯击一下的下沉量，每遍点夯完成后测量观测点变形量，用铲车平整压实后，再用10 m×10 m方格网测量场地夯后标高，计算场地变形量，确定场地夯后的标高，与设计要求的标高相比较计算场地填挖方量。

试夯结果：

第一遍点夯，12～14击/点，最后两击夯沉量≤100 mm，试夯深度在1.6～2.2 m。第二遍点夯，12～13击/点，最后两击沉降量≤50 mm。夯沉深度在1.0 m～1.5 m之间。第三遍满夯，在第一遍点夯时，夯沉在1.6～2.2 m深度时，地下水暴露，夯时，地下水四处飞溅。

2.2.2施工方法及顺序

2.2.2.1点夯施工

强夯施工前，平整场地，平整度和表面硬度应满足施工设备安全行走要求。同时，用全站仪向施工厂区内引测施工图角点控制坐标，经监理工程师验核无误后，再按施工图布置夯点，并用颜色鲜明塑料袋标出各强夯点位置。

强夯机和夯锤就位后，要对夯锤的落距进行测量，施工时采取措施，使其在夯击过程中落距始终保持不变，确保每击均能达到设计单击夯击能，测量就位后的锤顶面标高和地面标高，将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩，夯锤夯击地面，测量夯锤顶面标高，减去夯锤就位时的顶面标高即为第一击的夯沉量，如此反复进行，直至满足最后两击的夯沉量的设计控制标准，以及设计要求的夯击数后，停止夯击，进行移位。如若夯坑周围出现大面积隆起时，查明隆起原因，严重隆起应及时换填，再进行施工，如此反复进行，直至满足最后两击的夯沉量的设计控制标准，以及设计要求的强夯击数后，停止夯击，进行移位。当夯坑内出现积水时，应及时排水。若积水较少，回填石料，如此反复进行，直至满足最后两击的夯沉量的设计控制标准，以及设计要求的强夯击数后，停止夯击，进行移位。移位时，应先将夯锤起吊一定高度，使锤底与夯坑底面脱离，但不能离开夯坑，夯机后退一定距离，再起吊夯锤，靠惯性使锤移动到下一夯点，此时应立即脱钩，随时调整主机位置，使夯击的吊杆、门架和夯锤保持最合理的受力形式状态，再起吊夯锤，进行夯点施工；重复上述步骤，直至所有点夯的夯点全部完成。

2.2.2.2强夯工艺流程

夯前检测→场地平整→测量放线→第一遍点夯→场地平整→测量放线→第二遍点夯→场地平整→第三遍点夯→场地平整→满夯→场地平整→测量标高→夯后检测。

2.3试夯结果

经对静力载荷实验结果的综合分析，强夯场地表面承载力特征值不小于150 kPa。经过超重型动力触探与标贯试验结果综合分析，在4.5 m以上，强夯效果加固明显，在4.5 m以下加固效果不明显。因此该方案强夯有效影响深度为4.5 m。

动力触探及标贯试验结果如表1所列。

表1　动力触探及标贯试验结果一览表

3　结语

通过对强夯技术加固地基的分析，结合工程实例，可以说明强夯加固法是一种非常好的地基处理方法，尤其是相对于传统的地基处理方法，具有较大的经济技术效益。据不完全统计，强夯法的造价为挤密碎石桩的65%，为混凝土灌注桩的50%，而且还具有施工进度快的特点，由此带来的工期缩短，项目提前运行，将产生十分显著的经济效益与社会效益。

TU472.3+1

B

1009-7716（2015）05-0139-03

2015-01-27

孙殿武（1971-），男，辽宁瓦房店人，工程师，工程科科长，从事工程项目管理工作。