回填土地基强夯法加固施工探讨

魏 涛，黄晓辉

1.兰州新区土地资产投资管理有限公司，甘肃 兰州 730000

2.甘肃省有色工程勘察设计研究院，甘肃 兰州 730000

随着我国城市化进程的快速推进，城市可利用的土地资源逐渐减少，建设用地向城市周边扩展，使大量的山区、河道、丘陵等区域成为主要的建设场地。但是，由于上述场地进行回填平整后地基不够密实，其地基承载力往往无法满足建设项目的基本需求。因此，如何高效、经济地加强回填土地基的处理是研究的热点之一。

强夯法是借助起重机将夯锤提升至一定的高度后以自由落体的方式对地表土层进行夯实的方法。该技术方法具有高效、经济的优势，能够有效地将回填土地基夯实，使回填土地基的密实度显著增大，进而降低地基的压缩性，提高岩土体的承载力。鉴于此，文章以强夯法为研究对象，进一步分析该方法的应用，为同类工程施工提供参考。

1 拟建项目概况

拟建项目位于城市周边的开发区，占土地面积约5.2万m2。拟建场地原状为河道和山体丘陵，采用素土回填，且含有少量的建筑垃圾，回填深度为1.3～17.2m，地下水位变化在-5.3～-3.8m。拟建工程地基处理后的要求为，地基承载力特征值大于180kPa，地坪地基承载力特征值不小于80kPa，地基岩土体压实度大于94%，地基沉降量不大于25mm，不均匀沉降量应不大于1/1000。

2 工程地质条件

对拟建区的工程地质条件进行调查，结果表明，拟建区的地基各岩土体具有以下结构特征：（1）素填土①层，深度约0.4～17.2m，颜色以浅黄色为主，稍湿，多呈松散状，由砂石、碎石、含砂黏土及建筑垃圾（少量）组成，碎石粒径少量大于10cm，一般在2.2～5.5cm，为新近期回填土，该层性质不均匀，压缩变形量大，根据调查结果及周边临近建筑参考值，建议该层的承载力特征值为50kPa。（2）粉质黏土②1层，深度介于0.5～12.6m，以浅黄色为主，干，可塑性中等，强度中等，属于中压缩性土，性能相对较为稳定，建议承载力特征值为180kPa，故可用于浅基础持力层。（3）粉质黏土②2层，深度为0～17.1m，以褐红色为主，较硬，塑性高，为砂岩风化形成的残积土，属于中低压缩性土，建议承载力特征值为200kPa，该层也可作为浅基础的持力层。（4）全风化砂岩-强风化砂岩-中度风化岩③层，深度在0.8～16.2m，呈浅黄色，岩芯呈半土半岩状，即原岩结构破坏较严重，属于低压缩性土，建议承载力特征值为220～480kPa，该层可以作为受力层。

3 强夯法施工加固方法

拟建项目位于城市周边的镇开发区，距离开发区约2.7km，为挖山新开发土地，周围无居民，采用强夯法产生的噪声等对周边临近居民的影响不大，故满足绿色施工的基本要求。此次强夯法主要针对素填土①层，强夯设计可分为两个方面：一是针对回填深度7m以下的区域采用4000kN·m的夯击能，夯击3～5遍；二是针对回填深度7m以上的区域采用8000kN·m的夯击能，夯击3～5遍。夯实过程中的技术要求如下：（1）第一遍夯击点之间采用3.5m的间距。（2）第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，其夯击间距可根据夯击效果适当减小。（3）拟建场地内的部分桩基点位置可进行强夯置换，此时夯击能应为8000kN·m，置换材料以良好的块石、碎石等为主，置换深度以及置换数量应根据底层岩土体的持力状况综合确定。

4 强夯法加固回填土地基施工

4.1 场地平整及施工准备

场地平整及准备施工是拟建场地地基施工的基础，施工内容主要包括以下内容：（1）调查拟建区域及周边的地下管线、道路和临建建筑物分布特征，做好强夯震害分析及监测工作；（2）拟建区域山体开挖至地面标高-70cm，填方区域平整后的标高为+0.0m，且由于施工预测强夯后的沉降量为0.7m，故地坪设计为0.5m厚的碎石垫层和0.2m厚的混凝土；（3）场地平整过程中应做好排水措施，将局部区域的淤泥、草皮、树根、垃圾等清理干净；（4）场地排水设置，临时排水沟开挖深度应大于2m，且沟底留坡处理，确保将水体顺利导出基坑并消散。

4.2 超深回填区碎石桩施工

超深回填区碎石桩施工是强夯法加固回填地基的基础，通过碎石桩可有效地将夯击能量向回填区深部传递，进而使深部回填土体的孔隙率显著降低，即能够有效地提高回填土体的密实度。在拟建场地强夯加固过程中，对于回填深度大于11m的区域，采用振冲加固方式，选择5～50mm的碎石，其中含泥量应小于5%。超深回填区施工首先进行碎石桩施工，碎石桩的桩位与强夯点位重合，夯锤下落时应落在碎石桩的正中心。此外，一般强夯置换最小深度设置为2m，由于拟建区域工程地质条件较差，其置换深度控制在6～8m。在置换施工过程中，对夯点处进行普通夯击，直至形成一定深度的夯坑，然后向夯坑内回填相同配级的砂石，进而对置换材料进行夯击处理，可在回填土体中形成大直径的砂石坑墩。另外，若地基中央未设计相应的碎石桩，则强夯置换点应位于地基中央位置；若地基中央设计有碎石桩，则强夯落锤点应位于碎石桩的正上方。

4.3 强夯施工

强夯施工一般采用由深至浅的夯击顺序，即先用8000kN·m能级对深度大于7m区域的回填土进行夯实施工，再用4000kN·m能级对深度小于7m的区域进行夯实处理。但是，为了提高施工效率和尽可能地缩短施工周期，在进行8000kN·m能级夯实处理的同时，可以对安全距离以外的7m以下区域进行同步夯实施工。由于拟建区域7m以下区域与挖方区接壤，孔隙水消散较快，故此次设计夯击4遍，每遍5击。对于7m以上回填区域，由于孔隙水压力消散较缓慢，故此次采用夯击3遍、每遍4击的处理方式。

强夯施工完成后，由于在夯锤下落击打地浅表的过程中极易产生岩土体扰动现象，同时夯坑回填等均使得地表岩土体仍然存在一定深度的松土，故应对该部分松土进行夯实处理。但是由于该层土厚度较小，导致夯实加固的厚度小，故只能采用低能量夯击方式，同时夯击点应有一定的搭接，此次施工设计夯击点的搭接距离为1/4锤径。

4.4 强夯效果检测

强夯效果检测是确保地基质量的基础，此次采用平板荷载试验对地基质量进行分析。地基平板荷载试验选用的试验面积为2m2，承压板采用1.4m×1.4m的方形厚钢板，试验最大荷载为地基承载力的2倍，即360kPa。试验加载采用维持荷载法，分级荷载值为最大荷载的1/8，即45kPa。此次加载试验过程中第一级荷载加载采用分级荷载的2倍，即90kPa；之后每级荷载均按照分级荷载量进行加载，且每次加载完成后按照5min、15min、30min、45min和60min的时间测量承压板的沉降量，当沉降量区域稳定标准时再进行下一级荷载试验。

荷载试验结果显示，当A1轴试验点的加载荷载为360kPa时，承压板的累计沉降形变量为14.36mm，当荷载卸载为零时，承压板的残余沉降形变为7.89mm，故A1轴试验点的回弹量为6.47mm，180kPa承载力特征值对应处的沉降量为4.96mm；同时沉降曲线未出现突然陡降现象，说明A1轴试验点处的强夯效果良好，完全满足拟建工程对地基承载力的基本要求。当A2轴试验点的加载荷载为360kPa时，承压板的累计沉降形变量为13.32mm，当荷载卸载为零时，承压板的残余沉降形变为7.16mm，故A2轴试验点的回弹量为6.16mm，180kPa承载力特征值对应处的沉降量为5.03mm；同时沉降曲线未出现突然陡降现象，说明A2轴试验点处的强夯效果良好，完全满足拟建工程对地基承载力的基本要求。

5 结束语

强夯法在回填土较厚的地基加固施工中应用较为广泛，具有高效、经济的优势。文章分析了某拟建场地强夯施工加固实例，2处检测点的平板加载试验结果显示，当加载荷载为最大荷载时，承压板的沉降量介于13.32～14.36mm；当施加荷载卸载至零时，残余沉降量介于7.16～7.89mm，回弹量介于6.16～6.47mm。试验结果表明，通过强夯处理后的地基承载力特征值完全满足拟建工程对地基承载力特征值的基本要求，说明此次工程所选方法是合理的。