提高强夯地基合格率方法研究

杨修歌，刘延宾，陈德利，刘子齐

（中国建筑第五工程局有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

建筑物地基稳定性直接影响建筑物正常使用，是人民生命财产安全的重要保证。为确保地基稳定，在基础处理过程中，常采用置换法、强夯法、排水固结法、注浆法、CFG桩等方法进行处理。强夯法以造价低廉、施工速度快、设备简单、操作方便等优势被广泛采用。但在实际地基处理施工过程中，受周围环境影响，施工区域强夯质量合格率普遍较低。

因此，本文通过头脑风暴法对影响满夯后场地不平整、有效加固深度不足的原因进行分析，对影响强夯地基施工验收一次合格率的2个主要问题进行分析，以寻求应对措施，并将其应用于工程实践，以期为类似工程提供参考。

1 强夯法工作机理

不同施工区域内由于复杂的地层条件，如素填土、杂填土、砂土、低饱和黏性土、湿陷性黄土、碎石土等，这些土质一般杂质较多、含水量较高、地基承载力不足，需要对其进行地基处理。强夯法是1969年由法国工程师Menard首次使用的一种加固地基方法，即将重锤提升到一定高度，使重锤向下抛出，机械能转化为冲击能作用在软土地基上。下落产生的重力加速度及附加上重锤的重力，将产生很大的动能，作用于地基上，瞬间冲击到地层，产生的冲击能使地基强度、承载能力会有很大的提高，为后期工程奠定坚实基础。

2 工程概况

洛阳市某校区建设项目，拟建场地范围内存在大面积挖方，地形起伏较大，陡坎分布较多，植被类型为耕地、草地和荒地等，现场冲沟发育，分布有墓坑及拆迁建筑。总建筑面积27万m2，16栋单体、7栋宿舍、3栋教学楼设计为强夯地基，强夯面积约3.43万m2，工期1个月，共3种能级强夯施工，分别为12 000kN·m 能级强夯，8 000kN·m 能级强夯，3 000kN·m 能级强夯，共3个地块，7个区域共计强夯面积约7万m2。

施工过程中，已施工区域强夯质量验收未通过；进度要求严，同时强夯地基施工周期较长，如果无法一次通过验收，将严重影响进度。因此提高强夯地基施工质量一次合格率刻不容缓，成为项目部开工初期的重要工作。

3 影响强夯质量的因素分析

地基满夯后，地基承载力、弹性模量和加固深度不足将直接影响主体结构的施工进度。影响强夯后地基土质量的因素很多，本项目采取头脑风暴法进行研究，从“人、机、料、法、环”等方面进行讨论。头脑风暴法是1938年由美国的阿历克斯奥斯本首次提出的一种激发创造性思维的方法，通过讨论组形式，让每人提出的各种想法进行碰撞，继而产生创造性思维。小组成员提出个人想法，从场地不平整和有效加固深度不足2个方面进行分析讨论。

3.1 末端因素分析

基于头脑风暴法的讨论，从场地不平整和有效加固深度不足2个切入点进行分析，归纳为端因素的影响，如图1所示。

图1 末端因素分析关联图

1）落距的影响 落距为夯锤提起高度到打夯设备所在地面的距离，其对有效加固深度有直接影响。强夯的施工效果由适当的落距决定，落距过小，承载力不足；落距过大会产生过大的冲击能，不但不会增强地基承载力，反而会降低低饱和黏土强度。

2）夯击点的影响 确定夯击点的布置方案应综合考虑建筑物基础类型、建筑物平面位置、地层情况等因素。考虑到建筑物基础底面形式，夯击点可采用正方形、等腰三角形（梅花点布置）布置。拟建建筑物为学校公共建筑，隔墙相对较多，为保证夯击土层更均匀，夯点可采用沿墙体基础线布置，同时要保证横向承重墙、纵横墙交接处的地基下有夯击点，可采用等腰三角形布置夯击点。

3）锤印搭接长度的影响 有效加固深度不足与搭接锤印有直接关系。搭接过长，大量夯击能被表层硬壳层吸收，浅层土体加固越密实，而深层土体加固越弱。这表明锤印搭接无需过多，减少锤印搭接长度使夯实区域夯点数会降低，在一定情况下可有效满足加固深度，由此施工中可减少人力物力过多投入。

4）夯击次数影响 夯击次数可由现场试夯和夯沉量关系曲线确定，并要满足：①夯击范围外未发现过大隆起；②夯击后不影响提锤；③最后两击的平均夯沉量≤50mm。众多工程实际应用表明，夯击次数不宜过多，需要尽量减少夯击次数。

5）外部环境影响 根据施工区域实际，地表水的存在、人员素质低、机械设备的不稳定性等均会对强夯地基质量造成一定影响。

3.2 要因确认

针对末端因素分析关联图分类、整理、分析后进行要因确认，如表1所示。

表1 要因确认

3.3 现状调查

2019年1月1日至2019年1月5日，对该项目正在强夯的地区质量进行调查，收集2个区域数据，共180个点，合格点数144点，合格率80%，通过进一步统计分析，得出影响强夯施工质量验收一次合格率情况检查统计结果，如表2所示。

表2 影响强夯地基验收一次合格率情况检查统计

3.4 处理措施

1）落距不符合要求 现场调查不同能级的高度是否符合设计要求，对夯距进行确认。调查发现落距均满足设计要求，非重要原因。

2）夯击点布置 现场复核标高控制网和轴线，是否在误差范围内，查看夯击点点位布置，是否符合设计要求。经现场调查，现场点位位置符合设计要求位置，误差在允许范围内。

3）夯击次数 通过查看现场夯击次数记录表，根据设计要求，保证夯击次数。经调查，发现夯击点数严重不足，为影响夯击质量的重要因素。现场增派监督人员，保证夯击次数的同时，检查设备的正常运行。

4）锤印搭接长度 根据设计要求，锤印搭接1/4锤径，经调查发现锤印符合设计长度要求，为非重要原因。

5）外部环境影响 对地表水设置排水沟；应加强人员素质培训，考取相应资格证书；对机械设备的不稳定性应查验设备合格证，使其安全正常运行。

因此可看出，夯击次数、人员管理缺失、操作人员操作不到位是造成强夯地基验收合格率的重要原因，应加强施工区域操作人员的培训和保障规章制度的落实。

3.5 改进后夯击质量合格率

通过头脑风暴法对影响夯击质量最核心的2个检查项目对比检查，如表3所示。满夯后场地平整度偏差超过±100mm的合格率由50.0%增至86.7%；有效加固深度不足的合格率由73.3%增至93.3%。改进后强夯地基质量有明显提升，地基合格率的提升为施工顺利进行奠定了基础。

表3 改进后强夯地基验收一次合格率

4 结语

1）影响拟建建筑强夯地基质量的因素较多，运用头脑风暴法构建强夯地基合格率的末端因素关联图，分析原因找到相对应的措施，地基验收合格率由77.5%增至91.7%。

2）强夯法由于其独特优势得到广泛采用，但较多复杂因素影响其夯实质量，头脑风暴法汇集众人想法，将各种影响考虑到位，解决实际问题，此方法具有普遍性。