强夯法在建筑地基加固处理工程中的应用分析

2020-12-08房建强王友伟

砖瓦世界·下半月 2020年11期

房建强?王友伟

摘要：强夯法作为地基加固手段在多个场合均被广泛应用，尤其是建筑地基加固工程中。本文首先介绍了强夯法的施工特点，之后对其加固地基类型进行了分析，然后介绍了强夯法的加固机理过程，最后对强夯法的设计和施工要点进行了分析，为以后类似工程设计提供了必要的技术参考。

关键词：强夯法;建筑;地基加固;特点;机理;设计;施工要点

随着现代建筑高度和功能的逐渐增加，自重也在显著升高，因此对建筑地基承载力和强度要求也很高。当前全国各城市土地出让单价屡创新高，而部分土地也是分布在沙滩地、荒地等地质条件较差地段。要使这些土地能够满足建筑承载力需要，必须进行加固处理，而强夯法是最为常用的加固手段之一。

1 强夯法的施工特点及应用范围

1.1 强夯法的施工特点

1.1.1 强夯法能被应用在多个场合的地基加固工程中，诸如：住宅楼、桥梁道路、铁路、工业厂房、飞机跑道等，而且对各类地质条件也都可应用;

1.1.2 强夯法加固效果好，可有效减少土层压缩性和提高承载力，而且施工设备和技术简单，容易控制施工质量，综合成本较低[1];

1.1.3 强夯法相对于其他方法其施工工期较短，而且不需要其他额外的建筑材料，施工结束后便可进行下一步工程，衔接紧密。

1.2 强夯法的应用范围

1.2.1 加固砂土液化地基

在我国北方地区分布有大面积的砂土液化地基，深度范围在7～16m，液化地基承载力远达不到建筑要求，尤其是雨后渗水会降低地基承载强度幅度可达30%以上。处理该地基的传统方法是灰土挤密桩加固技术，但是该技术施工工期长且费用较高。强夯法可有效消除地基液化问题，而且配合上钻孔灌注桩技术完全可以满足承载力要求[2]。

1.2.2 加固湿陷性黄土地基

在我国甘肃、宁夏地区分布有大量湿陷性黄土地层，厚度可达20m以上，多为大孔隙的粘性土和粉砂土，在水分浸入后土体结构迅速瓦解。强夯法能够有效消除黄土湿陷性，在一般性低层建筑中，利用强夯法处理过的地基其承载力便满足要求。而针对于高层建筑，经过强夯法处理后还必须要结合灌注桩技术来处理该类地基。

1.2.3 加固非均匀回填地基

在我国很多南方城市郊区还存有大量非均匀回填区域，这些土地如果经过处理后也能成城市开发后备资源。传统的处理手段是采用分层置换回填技术，但是处理时间长、工程量大、成本高，而经过强夯法处理后可用于低层建筑建设。

2 强夯法作用机理过程分析

相关学者通过对强夯法从宏观及微观角度分别进行了分析，发现该加固手段机理过程主要分为四个阶段，分别如下：

2.1 首先，重锤的机械能转化为夯击能量阶段，此时地基中的空气被挤出到外界，孔隙率降低，水压力上升，这就会使土颗粒被强制压缩，密度增加[3];

2.2 然后，隨着重锤的不断夯实会破坏原有土体结构，使土体产生液化现象，此时土体被完全打散，承载力急剧下降;

2.3 其次，土体被夯击后结构会进行重组，进入排水固结压密阶段，土体原来的排水通道会被完全改变，此时土体承载力明显提高;

2.4 最后，土体固结到最终阶段，土体中剩余的少量自由水变为结合水，承载力达到一个较高的水平，不会再产生压缩变形。

3 强夯法设计及施工要点分析

3.1 强夯法参数设计分析

3.1.1 单次夯击能设计

单次夯击能直接决定了设备选取、施工成本、加固效果等多个关键结果，若夯击能太小，则达不到加固效果;若夯击能太大，则造成资源浪费，而且会使某些土体产生“橡皮土问题”，因此必须要慎重考虑设计。单次夯击能以重锤提高高度h来设计，估算公式见（3-1）[4]。

（3-1）

式中：a —— 现场试验确定的相关系数，取值0.5～0.75;

M —— 重锤质量，t;

H —— 土体需加固深度，m。

3.1.2 夯击次数设计

夯击次数设计也直接关系到施工成本和加固效果，该参数在设计时需要同时满足以下三个条件：①最后两击的土体沉降量均小于50mm;②夯击点周围地表不能发生明显隆起现象;③在夯击过程中没有出现提锤困难问题。当土质为填土、砂土、低饱和湿陷性黄土等类型时，应当尽量采取加大单次夯击能、减少夯击总次数的施工模式，因为这类土体内部水分不容易渗出，过度夯击会造成周围地面隆起[5]。

3.1.3 夯击间隔设计

夯击作业有时候需要分两遍进行，但是中间必须要间隔一定时间，为了使土体内部水分渗出以减小孔隙水压力。两遍的夯击间隔时间由夯击点位置、土体性质、水分含量等多种因素共同决定。通过总结施工经验可知：①针对粘性土体，因其渗透性较差，所以间隔时间相对较长，可设计间隔3周左右;②针对砂性土体，因其渗透性较好，间隔时间控制在1周左右即可，甚至可以连续夯击。

3.1.4 夯击点位置设计

目前针对于建筑地基加固工程，夯击点一般有正方形、梅花形两种设计方式（梅花形分布详见下图1），具体夯击点间距可通过现场试验确定。但需要特别注意：夯击点要分1序和2序，先将1序孔全部夯击完成后再开始2序孔施工，尽量给土体较长时间的水分渗出[6]。

3.2 强夯法施工要点分析

3.2.1 首先要对现场进行详细的地质勘探，包括土层性质、厚度、水分含量等，通过试夯来确定水分横向和纵向的变化范围。

3.2.2 重锤提高高度误差应控制在±200mm，且在重锤上必须有直径20cm以上的排气孔，应采取“由轻到重、少击多遍”的施工方式。

3.2.3 强夯结束后采用原位贯入试验测试法进行加固效果检测，检测夯击点不少于10%，以平均值作为最终值。

4 结语

地基加固对于解放城市珍贵的土地资源意义重大，尤其是在目前随着农村人口涌入城市，城市化规模发展迅速的背景下，使得土地资源短缺问题得到有效缓解。强夯法加固地基手段直接，但是对于一些对地基承载力要求很高的建筑来说单靠强夯法无法满足要求，同时必须结合其他加固方法，这就需要技术人员根据工程实际情况进行设计。

参考文献：

[1] 李庆伟，党昱敬，陈龙华. 分层强夯法在沙漠松散地基处理中的应用[J]. 施工技术， 2016， 45（07）：85-88.

[2] 隆威，程盼，赵娟，等. 洞庭湖区软土地基加固处理方案对比研究[J]. 探矿工程-岩土钻掘工程， 2010， 037（009）：46-49.

[3] 陈智贤. 强夯法加固在填方地基处理中的应用[J]. 西部探矿工程， 2018， 030（003）：21-25，31.