建筑工程地基处理中强夯法的施工技术研究

陈祥龙 中铁二十二局集团第四工程有限公司冯家川二期受煤工程项目部

1 引言

湿陷性黄土的土质较为特殊，土层结构比较稀松、具有发育的孔隙，土质在没有受水分的浸润时，通常具有较小的压缩性，因此强度相对较高，但是一旦遇水且受到压力作用，其土层结构就会被破坏，进而产生下沉，强度大大降低。因此，在湿陷性黄土土质上进行工程建设时，需要结合工程建设的实际情况，使用合理的施工技术进行地基处理，使承载力增强，确保建筑物的稳定性。强夯法在地基处理中的应用较为广泛，而且从实际应用中能够得知，这种施工技术具有简单快捷的特点，应用效果良好。

2 湿陷性黄土土质的介绍

2.1 土质结构特点

我国黄土土质的分布较广，大多具有湿陷性，也就是说这一类的土质在受到水分的浸润后，同时在土层自重力以及外部荷载的作用下，会发生较大的沉降现象，土质结构被破坏。湿陷性黄土土层结构中的小颗粒如果是处在干燥或者是半干燥的环境下，相互之间具有较低的粘结度，而且其中具有发育的大小不一的各种孔隙，在自然状态下就可以直观的看出这些孔隙的分布，具有较好的透水以及吸水性能，土质颗粒之间的粘合力较差。

2.2 湿陷性黄土地基处理的要求

在受到水分浸润的影响后，湿陷性黄土土层结构会松散，其结构强度会下降，进而发生下沉现象，失去稳定性，对建设的工程安全有较大的危害。因此，在湿陷性黄土土质上进行工程施工建设时，需要对地基进行处理。处理的要求是对土层中的孔隙结构进行破坏，使其性质能够得到改变，使结构的稳定性得到增强。通常这种土质的地基处理使用方法有强夯法、垫层法以及灰土挤密桩法等，而其中强夯法由于施工便捷、效果良好得到了广泛应用。

3 工程概况

本文主要以山西某煤炭储运装系统工程为例进行分析，工程地基处理分区施工，分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区以及推煤机房、材料库，使用强夯法处理建筑物湿陷性黄土和填土地基，地基强夯处理共计76320m2；本次强夯试验段选择I 区标高869.00m，单击夯能4000kN·m，单点夯击2遍，夯点采用等边三角形布置，夯点间距5m，隔行跳打，夯点共计47 个；满夯夯击能1500kN·m，满夯两遍，锤印搭接1/4（见图1）。

图1 夯点布置图

4 强夯法施工技术的有关参数处理

4.1 夯击次数

强夯法处理地基对施工效果产生影响的一个重要施工参数就是夯击次数。在明确各个夯击点进行强夯时，通过反复夯击能够使土层压缩达到规范要求，次数的确定要结合试夯的次数以及下沉量、地基夯坑附近地面的隆起程度。

4.2 夯实厚度

简单来讲就是土层的压缩量，利用重锤对地基进行夯实，达到夯实处理深度时距基础地面的深度就是夯实厚度。在达到最终夯实厚度前，对土层进行强夯的效果从上到下越来越不明显。

4.3 有效加固深度

有效加固深度主要按照现场试夯或者已有的经验来进行确定，如果没有有效的参考资料，这一参数D的确定可以按照湿陷性黄土土质施工建设的有关规范进行估计，利用公式计算得出：

式中：

h——表示夯锤落距；

W——表示锤的质量；

α——表示有效加固深度修正系数。

计算公式可以用此表示。

5 强夯法施工

5.1 试夯

在正式施工前，需要选择一个比较有代表性的区域作为试验区，进行试夯，由此将夯击次数、夯实厚度、有效加固深度等参数进行确定，同时也掌握地基承载力参数以及湿陷系数等，以便能够为后续正式夯击施工提供数据基础。将相关数据记录完整后，最终确定强夯法满足地基稳固处理的有关要求。强夯施工起重最大量为50t，夯锤质量为33.6t。锤底面直径2.5m，锤的底面有排气孔，孔径250mm。夯击前做出夯点布置图，夯点放样用石灰标明位置，并测量标高。第一遍夯击能4000kN·m，夯点间距是夯锤直径的2 倍，按等腰三角形布设。第二遍夯点位于第一遍夯点之间。夯机设备准备好后，开始第一遍夯击。将夯锤按设计夯击能起吊到设置的预定高度，脱钩下落，放下钓钩测量锤底倾斜度，如果发现大于30o时，需要填平再进行夯击。每点夯击6～8次。然后进行下一点夯击，直至完成第一遍施工。第二遍夯击时，需要重新测量定位，同上述步骤一样进行施工。施工完后，推平夯坑准备满夯。满夯处理范围为全幅。夯点彼此搭接1/4（锤底面积），夯后测量标高以检测沉降量及压实度、加固深度、地基承载力的检测。

5.2 正式施工

在各个分区内，先将场地进行平整至起夯面，施工后平整到设计标高，利用分层强夯，对低标高先进行施工强夯，施工完后再平整到夯后标高，直到达到合格要求后再进行上一层的回填强夯。Ⅱ区起夯面的标高设计为887.5m，单击的夯击能为6000kN·m，同样进行隔行跳打，各个夯击点的夯击次数为6～8次，夯击下沉量平均要小于0.15m，同样夯击点的设置为等边三角形，各个夯击点的间距不超过5m，满夯时的夯击能为2000kN·m，满夯两次。Ⅲ区起夯面的标高设计为879.2m，夯后的标高为878.7m，夯击能为4000kN·m，各个夯击点的夯击次数为6～8次，夯击下沉量小于0.1m，同样采用等边三角形设置夯击点，隔行进行跳打，各个夯击点的间距小于5m，满夯时的夯击能为1500kN·m，满夯次数2次。推煤机房、材料库的起夯面设计标高为887m，夯后的标高仍为887m，夯击能为6000kN·m。在整个强夯施工过程中，需要结合湿陷性黄土土质地基处理的有关规范要求对土质的含水量进行控制，确保地基处理中强夯法施工的效果达到理想。

6 夯后检测

地基进行强夯处理完工后，岩土工程检测单位对处理后的地基进行承载力、湿陷性检测。对湿陷性检测主要是人工挖探井采取Ⅰ级试样来进行土工试验，这一工作的进行需要在强夯施工完7天后进行。承载力检测主要是静力载荷试验，这一工作的进行需要在强夯施工完的14天后进行。利用夯后检测得出地基处理后的承载力特征值和湿陷性消除程度。

6.1 土工试验

在对地基处理后的湿陷性进行检测时，选取一定量的原状土以及强夯后的土样，Ⅰ区869.00m 区域开挖探井3 个，夯后检测面选在夯后整平面下1m 开始，间隔1m 取土试样1 件，取样位置在3个点夯之间形心点部位处。取样完成后，用原土对探井进行分层夯填。根据试验方法的有关标准对各个物理力学指标进行确定，最终得出，试验段Ⅰ区869.00m 基础地面7m 深度范围内的土质其湿陷性完全消除，使用4000kN·m 夯击能进行强夯处理的效果能够满足设计要求，在地基处理深度内，湿陷系数δs<0.015，承载力特征值fak 不小于200kPa，从这些指标中来看，夯实的效果都满足要求。地基主要物理力学性质指标统计结果见表1。

6.2 静力载荷试验

静力载荷试验主要是确定处理后的地基承载力特征值，除了储煤分区内的地面，在每个建筑地基处选择3个以上的检测点，使用油压千斤顶加荷载，对压力进行测定，最终测定的承载力特征值符合要求中的>200kPa。平板静载试验结果表2。

表1 地基主要物理力学性质指标统计结果

表2 平板静载试验结果（I区869.00m）

7 结束语

在湿陷性黄土地基处理中，使用强夯法施工，能够使黄土的湿陷性以及地基承载力得到有效改善，确保地基强度能够满足要求，增强工程的安全稳定性。可为同类地质条件下的地基处理施工提供借鉴。