强夯法地基处理设计与应用

程会锋，王 鑫

1.河南立新监理咨询有限公司，河南郑州 450053

2.中国电力技术装备有限公司郑州电力设计院，河南郑州 450053

0 引言

近年来，郑州市的经济发展迅速，特别是一些大的产业集聚区的建设，更是日益增加。为了能与经济发展要求相适应，变电站的建设也需随之跟上。本变电站场地，位于郑州市区东南部，地区地质条件差，地基土具有湿陷性，处于坑洼地带。因此，对建设场地地基处理的设计和施工就提出了更高的要求。

1 建设场地地质、水文情况

场地原为耕地，地形整体呈西高东低，场地平均标高约132.50m，比周围自然地面平均标高低2.0m左右。根据静力触探成果，勘探深度范围内约4.0m以浅为第四纪全新世风积形成粉土、粉砂，约4.0m～25.0m为第四纪晚更新世冲洪积粉土、粉砂层；将勘察深度内的土层按其不同的成因，取前3层土层特征进行描述。

1）素填土（Q4ml）：层底埋深0.3m～2.8m，层底高程132.84m～141.65m，层厚0.2m～3.0m。一般厚度0.3～2.8m左右。地层呈黄褐色，局部为杂色，主要为新近堆填粉土、粉砂，稍湿，结构松散，力学性质不均匀。浅部多为耕土，含较多植物根系，及少量腐殖质斑点。

2）粉土夹粉砂（Q4eol）：层底埋深1.0m～8.6m，层底高程128.65m～140.75m，层厚0.6m～7.4m。地层呈褐黄色，稍湿，中密。无光泽，干强度低，韧性低，触摸有砂感。偶见少量螺壳碎片。局部夹粉砂薄层，稍湿，中密，主要成份为石英、长石。本层局部发育有⑵-1粉土夹粉砂亚层。⑵-2粉土夹粉砂（Q4eol）：层底埋深 1.8m～4.5m，层底高程 133.24m～137.96m，层厚0.8m～3.0m。褐黄色，稍湿，中密，本层在场地内分布较广泛，但分布不连续。

3）粉土夹粉砂（Q3al）：层底埋深4.0m～11.7m，层底高程127.41m～136.05m，层厚1.0m～8.8m。

地层呈褐黄色，稍湿，中密-密实。无光泽，干强度低，韧性低，触摸有砂感。局部为粉砂，稍湿，中密。本层局部发育有⑶-2粉土亚层，褐黄色，稍湿，密实。⑶-2粉土（Q3al）：层底埋深5.4m～7.1m，层底高程130.12m～132.03m，层厚0.8m～2.0m。

另外，本场地属非自重湿陷性场地，湿陷等级Ⅰ（轻微湿陷）级。判定湿陷土层主要为第（1）层素填土、（2）层粉土夹粉砂和（2）-1层粉土夹粉砂，湿陷深度为自然地面下约3.0m。

近五年最高地下水位埋深约8.0-18.0m（标高136.0m～144.0m）。地下水位埋深较深，对浅基础设计、施工无影响。回填土较厚、地基土具有轻微湿陷性，地基如果处理不当，会引起地基沉降，危及工程安全。

2 强夯法设计

强夯法是指反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和抗震能量，将地基土夯实的地基处理办法。

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。

本变电站建筑为地上二层，地下一层的框架结构。建筑物长60m，宽20m。基础埋深131.00m。基础设计等级为丙级，基础采用十字条形基础。根据地基情况及场地周围环境（场地距离周围房屋为500m），决定采用强夯法进行地基处理。

1）夯击能1500KNm，夯击1遍，夯点间距为5m正方形，每点夯击5次。之后再以满夯能量满夯1遍，满夯采用钢制锤每点夯击2次，夯点中心距0.8D（D为夯锤直径）。地基处理深度为5m，将湿陷性土层及回填土包括进了处理范围内。夯击后地基承载力不小于160kPa，地基承载力由第三方有资质单位进行检测；2）现场强夯满足以下标准方可收锤：a、最后两击的平均夯沉量小于50mm；b、周围地面不应发生过大隆起；c、不因夯坑过深而发生提锤困难；3）现场强夯过程中如遇软弱淤泥土造成夯坑过深或起锤困难或达不到收锤标准，应及时知会设计人员采取处理措施；4）填方区填土之前应清除包括植物根系、建筑垃圾等地表层土，回填土要求为不含杂物且为低饱和度的粉土，以确保夯击效果。

3 强夯施工工艺

施工准备：

1）主要施工机具

（1）夯锤。强夯锤重取15t，底面形式采用圆形。夯锤的材质为铸钢，夯锤底面对称设置若干个φ250mm～300mm与顶面贯通的排气孔，以利于夯锤着地时坑底空气迅速排出和起锤时减小坑底的吸力。锤底面积按土的性质确定，对于砂质土采用底面积为2m2较为合适；（2）起重机具。选用30t以上的履带式起重机；（3）脱钩器：要求有足够强度，起吊时不产生滑钩；脱钩灵活，能保持夯锤平稳下落，同时挂钩方便、迅速；（4）推土机：用T3-100型，用作回填、整平夯坑；（5）检测设备：有标准贯入、静载荷试验、静力触探或轻便触探等设备以及土工常规试验仪器。

2）作业条件

（1）有强夯场地平面图及设计对强夯的效果要求等技术资料；（2）强夯范围内的所有地上、地下障碍物已经拆除或拆迁，对不能拆除的已采取防护措施；（3）场地已整平，并修筑了机械设备进出道路，表面松散土层已经预压。雨期施工周边已挖好排水沟，防止场地表面积水；（4）已选定检验区做强夯试验，通过试夯和测试，确定强夯施工的各项技术参数，制定强夯施工方案；（5）当强夯所产生的振动对周围邻近建（构）筑物无影响。

3）操作工艺

（1）先在20m×20m范围进行强夯试验。一周后经第三方检测，各项指标均满足设计要求，并正式进行强夯；（2）起重机就位，使夯锤对准夯击点位置。测量夯前夯锤高程，将夯锤自由落下；（3）将夯锤坑推平，待5min后继续4.3中步骤。夯击5次，继续下个夯击点。夯击顺序采用隔一夯一；（4）点夯夯击完成后再进行满夯，满夯采用钢制锤每点夯击2次；（5）夯击全部完成，进行检测，承载力为170kPa。

[1]CECS 279-2010_强夯地基处理技术规程.

[2]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002.