强夯置换加固施工法在冶炼厂在建工程施工中的应用研究

贺青山，龚福初，卢艺伟

（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

1 概述

强夯法于60年代末首次由L.Menard在法国发展起来的一门地基处理的方法[1-2]。强夯置换法是指利用强夯施工方法，边夯边填碎石在地基中设置碎石墩，在碎石墩和墩间土上铺设碎石垫层形成复合地基以提高地基承载力和减少沉降的一种地基处理方法[3-4]。当前施工建设过程中，包括民用建筑建设、仓库建设和铁路路基建设以及飞机跑道建设等都不同程度应用到了强夯置换法。本文以湖南湘投金天钛金属有限公司高性能钛板带项目为例，介绍了强夯置换加固施工方法，加固后，人工填土地基土强度及变形指标满足设计要求。

2 工程概况及设计技术要求

湖南湘投金天钛金属有限公司高性能钛板带项目位于长沙市工商职业技术学校西南面。场地原始地貌单元属残丘缓坡—山间洼地，场地地形起伏较大，呈北高南低，东高西低之趋势，原为苗圃、水塘、菜地等，根据设计地坪标高进行土石方整平后，上部人工填土、植物层、淤泥质土等软弱地层最大厚度达12.0米，且土质不均，结构松散，为改良场地内填土区的工程性能，为便于桩基和基坑的开挖施工，消除填土固结沉降对基础或桩基础产生的负摩阻力，防止施工后室内地坪、道路和地下管线产生不均匀沉降，同时满足地面堆载的要求，特对填方区进行强夯或强夯置换加固处理。

根据招标文件及图纸技术要求，场地经强夯处理后，围墙、冷轧车间的外墙范围3m宽内人工填土承载力特征值≥150MPa，其余人工填土承载力特征值≥120MPa，压缩模量不少于5MPa；道路路基部位人工填土回弹模量不小于30MPa，有效加固影响深度大于等于人工填土及淤积淤泥质粉质粘土层厚度。

3 强夯施工要求

3.1 强夯机具与设备

起重设备：W50履带吊车（或其它型50t履带吊）；夯锤：圆台形夯锤，锤重不少于15吨，锤底静压力不少于45kPa；自动脱钩装置。

3.2 强夯参数

（1）强夯总面积：91460m2；2）夯点布置：按间距4m梅花型布置；3）单击夯击能：2000KN·m；4）有效加固深度：加固深度修正参数采用经验值取0.5，故有效加固深度H=0.5=0.5（200）1/2=7m（满足加固深度要求）；5）夯击次数：6～10击；6）收锤标准：①最后两击的平均夯沉量不大于50mm；②夯坑周围的面隆起不应大于1/4夯沉量体积；③不因夯坑过深而发生提锤困难；7）满夯：点夯完成后，用推土机推平夯坑，采用低能级（1000KN·m）能量进行一遍满夯（每点两击），道路部分两遍满夯（每点肆击），相邻夯点夯印搭接1/3以上。

4 强夯施工概况

4.1 施工步骤

（1）场地平整：强夯施工前对高性能钛板带项目公辅设施、倒班宿舍、就餐厅、预留场地范围的场地降标高土方及场地平整。土方工程降标高范围、分区及土方量均由建设单位委托长沙博通工程技术有限公司派测量班组全程进行了测量监控，本次场地平整实际完成总挖方量56653.6m3。

（2）测量放线与地面标高测量：由专职测量工程师利用场地北面麓松路GPS控制点WR-826（X=103238.298，Y=37109.032，H=59.716）和 WR-828（X=103308.434，Y=36638.505，H=70.85）的坐标及高程，采用Nikon350型全站仪极坐标法施放各强夯区边界线及夯点，以红胶带裹土标设夯点，放点误差不得超过50mm，并测得夯区的夯前标高，每次放点后报监理部、业主现场验收合格后方进行夯点施工。

（3）本次强夯施工工艺流程为：本次强夯施工是分区进行的，其施工工序如下：夯机就位，对准夯点→测量夯前锤顶标高→夯锤起吊至预定高度，脱钩自由下落夯击→测量锤顶标高→夯击完成该点的第一遍点夯→重复上述步骤依次对设计夯点进行第一遍点夯→夯坑回填（A区用推土机将夯坑填平；B、C区置换区采用置换材料回填）→测量当孔隙水压力消散至初始标高时开始第二遍点夯→采用低能量进行满夯，将地表层松土夯实，并测量夯后场地标高。

4.2 施工质量控制措施

（1）强夯施工所用的夯锤锤重均在建设单位现场代表及监理工程师的见证下过磅，落距采用钢尺测量，A区单点夯击能为2000kN·m，B、C区单点夯击能为3000kN·m，满夯单击夯击能为1000kN·m，满足各强夯区的夯击能要求。

（2）在强夯前与强夯后对地下水位进行观测比较，确保在地下水位恢复到正常水位后再进行第二遍强夯。

（3）夯击遍数与夯点间距：进行两遍点夯和一遍满夯，A区夯点间距按4.0m×4.0m，单点夯击实际击数为6～10击；B区夯点间距按4.0m×4.0m，单点夯击实际击数为15～20击；C区夯点间距按4.0m×4.0m，单点夯击实际击数为18～22击。点夯时需满足最后两击的平均夯沉量不能大于50mm，且夯坑周围不能有过大的隆起。满夯单点击数不少于两击，相邻夯点夯印搭接1/3以上。

（4）各夯点在施工图上进行编号标识圈注，防止出现错位与漏夯。

（5）及时准确记录每一夯坑每一夯击的沉降量，计算出总夯沉量。

（6）对夯坑及时回填，防止夯坑内积水和地表水下渗。

5 总结

（1）在施工过程中，严格按照我公司质量、环境与职业健康安全管理的要求进行施工管理，工程质量可靠，环境保护良好，未发生安全事故。安全文明施工方面，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，进入工地劳保用品做到了穿戴整齐，特殊工种做到了持证上岗；加强施工组织管理，协调好交叉作业各工序之间的关系。推行施工现场标准化管理，对施工现场所有人员进行文明施工教育，执行上级的现场文明施工标准，结合本工程实际情况和特点制定了有针对性的规章制度，确保安全、文明生产。

（2）本次强夯质量检测试验根据建设单位、监理公司、设计院及检测单位的协商意见，在强夯区进行了现场平板载荷试验41处；进行了重型圆锥动力触探试验240.50m/38孔；进行了标准贯入试验243次/38孔；采取了土试样并进行室内土工试验131件。根据检测单位的高性能钛板带项目地基强夯处理工程检测报告结果，人工填土①承载力特征值范围介于120～240 kPa，压缩模量范围值介于5.8～8.0MPa；人工填土①-1承载力特征值范围介于180～210 kPa，压缩模量范围值介于5.6～6.7MPa；人工填土①-2承载力特征值范围介于150～210 kPa，压缩模量范围值介于6.9～8.8MPa；人工填土①-3承载力特征值范围介于170～210 kPa，压缩模量范围值介于6.2～6.7MPa。强夯施工后地基土强度及变形指标满足设计要求。

（3）由于本场地填土范围大，存在不均匀性和差异性，建议对拟建建筑物及地坪道路设置一定数量的监测点，定期、系统的测量建筑物及地坪道路的变形，并及时反馈测量的信息，掌握整个工程的动态变化情况。

（4）建议在场地内设计完善的排水系统，避免场地积水，填土含水量过高，影响填土强度。