关于强夯法对杂填土地基处理效果的实例分析

陆羽翀

摘 要 本文以工程实例进行分析，通过对杂填土地基的处理方案进行筛选，并对强夯法的相关指标进行确定，最后对施工过程进行阐述，并对处理效果进行验证，继而为相关领域的应用提供参考。

关键词 强夯法；杂填土地基；地基处理效果

1 地基工程的地质条件分析

在本次研究的地基工程所在地土层主要由细砂、中砂构成，其中存在较多的杂填土。其层序及各层土的特征如下：①杂填土。其颜色为灰黑色，成分难以进行有效的分辨，其中可能包含的有：砖瓦碎块、煤渣、矿石、混凝土块、生活垃圾等，其会产生强烈的刺鼻性气味，其分布较为分散。层底埋深在0.4～12.6m之间、层底标高在372～386m之间。②细砂。起颜色为灰黄色，其上部表层夹杂少量黄土状土，主要成分包含：石英、长石，厚度在1.5～5.5m之间、层底埋深在5.5～5.9m之间、层底标高在379～380m之间。③黄土状土。其颜色为灰黄色，存在少数的大型孔隙，其主要分布于钻孔处，厚度约3m、层底埋深5.6m、层底标高约380m。④中砂。其颜色为黄褐色-黄色，主要成分包括：石英、长石、云母。本层颗粒自上而下不断变粗，上部分夹杂粉土、粉细砂透镜体，其呈现出中密-密实状态。该砂层未穿透，最高暴露深度为20m，暴露厚度为7.2m。

由室内试验土工实验及野外原位测试结果，通过数据统计得到主要土层物理力学性质指标统计值，并对土质类型进行阐述：①杂填土。其主要有建筑的废气土与生活垃圾组成的，其中土质较为分散、成分复杂，实际的夯击次数为2～8.7击，平均夯击次数为3.6击，呈松散-稍密状态，其性能较差。②细砂。试验夯击的次数为11～21击，平均夯击次数为16.6击，呈稍密-中密状态，其性能较好。③中砂。试验夯击次数为19～59击，平均击数为34.6击，呈中密-密实状态，其性能优良。

2 强夯法对杂填土地基处理的方案分析

2.1 筛选地基处理的方案

當前地基的处理方法主要有六种，①排水固结法虽然理论完善，但是其需要压荷载，且预压时间很长，此方案在工期短、压载匮乏的工程中不适用；②深层搅拌法在加固黏土中比较实用，但需要的水质较高，且会造成一定污染；③水泥土搅拌法既能增强地基承载力，还能降低地基沉降量，但是此方案造价高、水泥用量大；④石灰桩法在石灰生产地较为适用，但此方案所需的施工工艺还不够成熟，并会产生污染问题；⑤振冲碎石桩法虽有排水固结、置换挤密的效用，但是侧向约束力较低、透水性差，软土挤压后结构出现变化，无法满足预期加固要求；⑥强夯法主要应用与地基处理，其不仅施工简便快捷、成本少、效果好，但是此方法在施工中会出现一定的噪声及振动，而且还会造成一定的污染[1]。

2.2 强夯法处理的设计指标分析

（1）地面设计承载力估算

按照上林路市政工程施工图设计可知，此工程道路规划红线宽50m，道路红线外两边各设置5m宽绿化带，道路断面为三块板形式，其中机动车道宽23m，隔离带2×2.5m，非机动车道2×5m，绿化带2×3m，人行道2×3m。按照相关资料可知轮胎接地压强为700kPa，扩散角设置为35°，而地基受到轮胎接地压强产生的荷载为25kPa，其中l为0.455m。所以基底附加应力就是地基自重加上轮胎接地压强的总和为40kPa，其与杂填土的承载力特征值相比较少。可见地基强度条件符合以下处理地基的变形条件。

（2）确定有效加固深度

通过勘探报告显示，需要处理地基的长度l=140m、宽b=50m。通过对承载力估算确定地基的荷载为40kPa，若压缩深度z=10m，基于此可获得地基中心点的附加应力，所以l1=l/2=140/2=70m，b1=b/2=50/2=25m，l1/b1=70/25=0.8，z/b1=10/25=0.4。以此可知附加应力与自重应力为：σz=4acp=4*0.24414*40=39.0624kPa。σs=γz=20*10=200kPa。σz/σs=39.0624/200=0.195312<0.2，所以压缩深度为10m。

（3）夯锤的选择与落距的设置

单击夯击能为锤重落距的乘积，其表达的公式为E=Mh=（H/a）2*10=（10/0.8）2*10=1563kN·m。其中E为夯击能、M为锤重、h为落距、a为修正系数、变动范围为0.35～0.8、饱和软土为0.45～0.5、黏土为0.5、砂土为0.7、填土为0.6～0.8、黄土为0.35～0.5。在E相同时，增大W的效果比增大h效果更加显著，但是锤重大需要的起吊设备质量越高，所以选择锤重12t，落距为13m，夯锤直径为2.5m。

（4）确定夯击遍数与次数

通常按照地基土的性质来确定夯击遍数，在粗粒土构成的渗透性高的地基中，夯击的遍数可适当减少；在细粒土构成的渗透性较低的地基中，夯击遍数要适当增多。通常在碎石、砂土、杂土中可夯击2～3遍，粉土夯击的遍数为3～8遍，泥炭夯击3～5遍。此工程的夯击次数为9次，夯击遍数为2遍，最后再通过35t的压路机振动压实。

（5）夯击点的设置标准

按照长期的处理经验第一轮夯点间距为夯锤直径的2.5～3.5倍，对于一些特殊的工程，可将第一轮夯点的距离稍微拓宽，而第二轮夯点设置于第一轮夯点之间。

（6）两轮夯击的暂停时间

对于第一轮夯击与第二轮夯击的间隔时间由土体中的水压力消失时间决定的，若施工场地主要为砂土，其空隙水压力的消失时间为3～4min，就可继续施工无须停滞；若为细粒土就要按照地基土的渗透性进行确定；对于粉土及黏土等排水能力较低的场地，需要停滞3～4周，而本次工程设定的间隔时间为一周[2]。

3 强夯法对杂填土地基的施工分析

3.1 施工设备

采用强夯法进行地基施工的设备有：夯锤、起重机、脱钩装置等。在施工过程中履带式起重机空车停放时对地面形成的压力是80～100KPa，行驶时的压力为100～190KPa，起重时产生的压力为170～300KPa。所以为了确保其中期施工的有效性，就要在地基铺上0.5～2m厚度的垫层。然后用推土机推平并压实，从而构建一层硬质路面最为施工通道，并用来放置重型施工设备。

3.2 施工流程

①试夯结束后要对施工场地进行清理，然后再对场地进行放线工作，清理区域要超过基础外围轮廓线，每边延伸6m；②预先进行第一轮夯点位置的确定，然后用石灰对夯锤底部外围轮廓线进行标注，并对场地高程进行测量；③将起重机置于合理的位置上，并将夯锤对准夯点位置，在石灰线内对夯前锤高程进行测量；④将夯锤以自由落体的方式夯击地基，放下吊钩后对锤顶高程进行测量，若因坑底不平导致夯锤倾斜，就要对坑底进行填平；⑤重复上一步骤，每个夯点夯击9次；⑥重复步骤③④⑤，按照夯点规划图进行所有夯点的夯击；⑦通过推土机填平夯坑，然后对藏地高程进行测量，并对第二轮的夯点位置进行标注；⑧暂停一周直至土体中的水压下降后，进行第二轮的夯击。最后利用35t振动压路机压实，并对夯后的高程进行测量。

4 强夯法施工要点及处理效果验证分析

4.1 强夯法施工要点

通常强夯法产生的振动造成的影响范围在10～15m，所以在此范围内要应用有效的抗振对策，若设置填沟其沟底宽度在0.5m以上，填沟深度超过附近建筑物基底标高；在强夯法施工前要对地下构造及各类管线进行明确，从而制定有效的防护措施，避免施工对其造成损失；在强夯法施工前要对地面进行清理，还要在周边设置排水沟，根据夯点进行放线来确定夯位，当地下水位升高時，要先降低水位后再施工；根据规定的要求来掌握起锤高度、锤击数量，然后通过试夯后对沉降量进行控制；通常土体的航水量与塑限相近强夯发挥的效果越显著，若地表土太过干燥就要进行灌溉，若地基土过涝就要进行减少含水量；夯锤上端排气孔不通畅就要立即清理堵塞物；在强夯法施工中会出现重物飞击情况，所以必须要多加注意；在强降雨天气后要对施工场地的积水进行快速、有效的清除。

4.2 强夯法处理效果检验

此工程在竣工14天后对强夯法地基处理质量进行检验，此过程应用6组重型动力触探、3组平板荷载试验对地基处理效果进行检测。

5 结束语

当前强夯法在地基处理中得到了广泛的应用，其施工过程简便快捷，而且经济效益也就非常可观。但美中不足的就是在施工中已出现强烈的振动，继而对附近的建筑及结构产生不良的影响。同时强夯法在我国应用得不够成熟，还要需要在施工前进行测试，方能确定有效的夯击参数。本次研究的案例中，此工程通过强夯法处理后，土基回弹模量、承载力有了显著的提升。

参考文献

[1] 李浩，刘东甲，侯超群.强夯法对杂填土地基处理效果的实例分析[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2012，35（6）：814-819.

[2] 陈德勇，王厚星.某杂填土地基处理工程实例分析[J].工程与建设，2016，30（4）：515-516.