超大软基加固处理工程中强夯法的应用探讨

李 明

江西省地质工程(集团)公司/赣中南地质矿产勘查研究院，江西 南昌 330029

1 前言

我国的建筑工程在软土地区的占比相对较大，实施工程的基础就是加固处理软质地基，如果没有处理到位，会导致建筑结构发生大幅度不均匀沉降、倾斜、裂缝，严重的甚至会导致结构垮塌的重大安全事故，威胁到国家和人民的生命财产安全，因此软基处理意义重大。

2 概况

2.1 工程概况

南方某钢铁公司300 万吨薄板厂房工程，其建设场地位于该公司三期技改工程厂区内3 号地块炼钢区和热（冷）轧区，该工业厂房，设计采用排架结构，独立基础，设计建筑高度为8～12m，场地面积达21 万m2，场区地基地质条件大部为第四系软质地基。设计采用强夯法对地基进行加固处理。

工程施工合同总工期55 天，其中关键工序上的强夯工程应在45 天内完成，项目任务重，工期短，质量标准高，具有相当的难度。

2.2 工程地质条件

根据场地岩土工程勘察报告资料显示，拟建设场地位原始地貌单元为剥蚀残丘和袁河冲积阶地及山前冲沟，现经高挖低填已基本按设计标高整平，地势相对比较平坦。其中场地内包含的埋藏地城有：砾岩、人工填土层、下伏基岩第三系泥质粉砂岩、第四系冲基层、第四系新近冲积层、第四系坡残积层。

2.3 水文地质条件

场地内的地下水类型分为潜水和上层滞水两个类型。其中潜水主要在第四系冲基层中赋存，而上层滞水主要在人工填土①中赋存。热（冷）轧区稳定水位埋深为0.40～11.50m，炼钢区的稳定水位埋深是3.40～13.40m。

3 强夯法施工设计

3.1 强夯工程技术目标

根据合同要求和设计单位《地基处理方案》的要求，本项目强夯的工程技术目标要求如下：

（1）强夯后地基承载力特征值fak 必须达到150kPa。

（2）强夯的有效影响深度在4～15m，设计建议填土厚度不大于8m 时有效加固深度采用8m，与此同时需要依据试夯的结果进行确定。

3.2 强夯、施工参数

3.2.1 强夯参数

（1）单击夯击能：①填土厚度＞10m 区：按施工合同的分区设定，对于填土厚度＞10m 的部位，点击夯击能宜进一步提高至3500～3600kN·m。②填土厚度＜10m 区：现场的素填土中，局部块石粒的特点就是直径较大，因此需要把此区域内的单击夯击能相对提高，可以应用设计建议点击能级3000kN.m，取保守的修正系数，按其理论有效加固深度6～8m 控制。在有效加固层之下，存在一层具有一定厚度的强夯有效影响层，因土质和强夯工艺不同，其厚度也不同，因此强夯有效影响深度也不同，该加固影响不计入理论值，作为安全储备。

（2）满夯能级。所有满夯夯击能控制在2000kN·m。

3.2.2 点夯收锤标准

单击夯沉量反映夯锤底下一定深度范围内土被压密的程度，以最后二击平均夯沉量沉降幅度指标为停锤依据，即达到最大有效加固深度须满足停锤条件。本工程夯点夯停锤标准满足以下条件之一，即可停锤：

（1）以打够设计击数为主，结合拔锤困难程度和夯坑周围隆起情况（＞30 cm）及时收锤。

（2）满足最后二击平均夯沉量≤10 cm。

（3）打够一定的夯坑深度，如2.0m。

（4）在填土层厚度大于10m 区域，若不发生拔锤困难，单点夯击数应取上述单点击数设定值之大值。

3.2.3 间歇时间

根据试验对击实土质的强度和最佳含水率值的恢复时间综合进行确定。也可结合以往工程经验，按照天气状况，按以下情况确定各击数之间间歇时间进行参考控制［1］：

（1）晴天：工程各遍夯之间的间歇时间按3 天考虑；

（2）雨天：应及时除出场地或夯坑内的积水，并晾晒1～2天后方可继续下遍夯击施工。注意每遍施工结束后，应及时用挖机等机械整平场地，以免夯坑被雨水浸泡。

3.2.4 强夯施工参数确定

（1）夯击能参数确定。综上所述，根据强夯区域以10m 填土厚度值为夯击参数分区，并结合加固目标设计值、地质条件和施工经验等因素，综合确定本工程强夯参数，如表1 所示。

表1 强夯施工参数表

（2）夯锤及锤落距参数确定。本工程试夯采用自行设计的铸钢夯锤，锤形为下底面略小的倒圆台型，锤底面积5m2，锤底直径Φ2.52m。该种锤形的优点为：易起锤，落点重迭性好，落点准确，不宜偏斜，且夯击后，坑壁不易塌土。

4 强夯法应用方法

4.1 强夯工艺流程［2］

场地清理及平整→强夯分区测量定位→起夯面标高测量、并作调整→点夯夯位放样（一遍）→点夯施工（一遍）→推填夯坑并平整场地→再次点夯夯位放样→再次点夯施工→推填夯坑并平整场地→满夯工作面标高调整→满夯施工→最终场地平整→地基加固效果检测→办理交工验收。

4.2 关键工序

4.2.1 强夯点夯工序

（1）夯位放样，用白灰或有色塑料袋等其他标志物标出明确的夯点位置。

（2）夯机就位稳车后，将臂杆的角度调整到65°左右。

（3）将水准仪设立在距离夯点30m 以外的地方。

（4）落距标定后，将脱钩器提升同时敌对脱钩器的钢丝绳长度进行锁定。

（5）将夯击点的地面高程进行测量和记录。夯锤就位后，对夯前锤顶高程进行测量。（6）将夯锤提升后，脱钩器打开，夯锤自由落下。（7）用推土机或挖机就地推填夯坑并将场地平整。（8）间隔时间设定后，按照以上操作逐次完成。

4.2.2 满夯工序的施工方法

（1）将各排的夯点基准线放出，其必须严格依据锤印的搭接要求。

（2）将夯机就位后，对落距进行锁定。

（3）每排的第一个夯点均为基准，按照要求将各个夯点锤印互相搭接，夯到规定的击术，同时逐点推进，直到完成全部夯点。

（4）应用隔排推进或逐排推进的方法，完成满夯。

5 控制强夯质量的措施

（1）每个夯点需要完成规定的击数。最后两击平均夯沉量≤设计控制值的夯坑即认为合格，夯机可移至下一点夯击。

（2）每个夯点完成规定的击数后，如果最后两击的平均夯沉量仍比设计的控制值大，则需要增加击数，直到满足实际要求。

（3）每点打够或未打够规定击数，如夯坑太深不好拔锤或将要夯成橡皮土时，则应往夯坑填满石料，再继续夯击至最后两击平均夯沉量满足要求为止。

6 强夯效果检测验证

在满夯完成二周后，需要依据设计要求、国家规范，同时需要委托检测单位（有相应的资质）检测此次强夯地基处理的效果。检测手段宜以原位测试为主，如平板静载荷试验、标贯试验或动力触探试验。

7 结束语

综上所述，强夯法也存在加固地基深度有限的局限性，一般情况下加固地基深度控制在6～8m 深度范围技术经济效益最佳，超过10m 深度软基加固的冲击能必须成倍加大，造成施工成本大幅增加，且地基底部加固效果不明显。另一缺点是该法施工噪声、振动偏大，因此城市地带工程及超10m 深度地基加固应慎用该法，建议采用其他地基加固处理法。