强夯法在滨海软土地区的应用

董平洋，杨 阳，熊焕伟,郝东旭

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300381）

引言

强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基[1]。强夯法的作用原理是对人工填土层进行夯实压密，使其形成一个稳定的板块，依靠加固回填土形成持力层。即使下部软土发生大的沉降，持力层也不会发生断裂，而是保持整体的沉降，从而达到地基承载力要求，也避免产生不均匀沉降，达到地基处理的效果。

1 项目概况

建设工程位于温州市洞头区的滨海冲海积平原区，濒临东海，多为软土路段，场地地质条件较差，普遍覆盖有较深厚的淤泥及淤泥质土层，该层具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、抗剪强度低等特性。经过近几年的围垦工作，新城二期已采用宕渣回填成陆，宕渣填高不均匀，大致厚度为2 ～6 m，部分区域的宕渣层厚度超过6 m，回填时间为近3 ～5 年。根据勘察报告，宕渣填料呈松散-中密状，主要由块石、碎石、砾砂组成，碎块石粒径以200 ～400 mm为主，个别大于500 mm。片区规划有各等级道路共13 条，为避免道路、地下管线等出现不均匀沉降，修筑前需进行地基处理。

2 地基处理方案比选

2.1 冲击压实法+堆载预压法

冲击压实法在温州地区已有广泛采用，针对表层的欠固结的宕渣层，能有效地达到加密固结的效果。对于下层的深厚淤泥层，由于宕渣层的存在，淤泥层已有一定的固结度，再根据道路标高适当填高，通过一定时间的预压期，进一步提高淤泥层的固结度，将淤泥层的大部分沉降量在预压期内完成，以达到规定的工后沉降的要求。

该方法存在的问题是工期较长。由于上覆宕渣层的影响，打设排水板等加速固结的措施难以实施，需要通过一定时间的预压期才能完成淤泥土层的自然固结，经过设计计算，预压期大约需要24 个月的时间。由于工期受限，不考虑这种方法。

2.2 轻夯（轻夯多遍SST 工法）

所谓“轻夯”是适用于淤泥质土基的强夯工艺，单击夯击能先轻后重，逐级加能，轻重适度。夯击能一般小于2 000 kN·m，击数一般为5 ～15 击之间，总遍数一般为4 遍，影响深度较浅（一般小于3 m），每遍施工间隔需要3 ～7 d 孔隙水消散时间。宕渣厚度4 ～6 m，轻夯多遍工艺不能满足加固深度，且造价较高。

2.3 强夯法

先重夯，后轻夯，一次夯到位，随着单击夯击能的等级提高，有效加固深度相应增加，一般有效加固深度为4 ～8 m，最大影响深度不超过10 m，造价较低。综合考虑施工工期、工程投资等因素，确定采用强夯法对回填土较厚区域进行加固处理。

3 强夯法试验方案

应用强夯法进行大面积地基处理前，应根据人工填土的厚度，选取相应的夯击能进行处理，既要保证有效加固深度，也要避免夯击能过大，击穿形成的持力层。合理选取夯击能，不仅能使上部回填土得到有效加固，同时也可使下部软土得到有效地固结。由于宕渣层下为深厚淤泥层，地质情况较为特殊，首先选择有代表性的试验区进行强夯试验，用以确定强夯法的可行性及处理效果。试夯选取回填厚度大部分4 m 以上区域进行，目的是通过加固淤泥层上部的人工填土，以确定大面积施工的参数。

3.1 试夯方案

（1）对于宕渣层厚度不超过4 m 的区域，点夯的单击夯击能采用2 000 kN·m，当宕渣厚度小于2 m时，可预先回填不小于1 m 厚的宕渣层；对于宕渣层厚度大于4 m 的区域，点夯的单击夯击能采用3 000 ～4 000 kN·m 。对于回 填深度2 ～4 m 的区域，施工中采用14 t 以上的夯锤，使其能够满足2 000 kN·m 夯击能的设计要求。对于回填深度4 ～6 m 的区域，施工中采用23 t 以上的夯锤，使其满足3 000 ～4 000 kN·m 夯击能的要求，试夯过程中根据回填土情况选取最佳夯击能量，有效加固深度力争达到6 ～7 m。

（2）夯击遍数为2 遍点夯加2 遍满夯，必要时可适当增加。满夯的单击夯击能采用点夯时单击夯击能的一半。例如：采用2 000 kN·m 时，满夯单击夯击能采用1 000 kN·m。点夯时夯点每遍采用7 m×3.5 m 的梅花形布置。见图1，第一遍先夯“○”形夯点，每点不少于6 击，并以最后两击平均夯沉量不大于50 mm 为收锤停夯标准，依次全部夯完；第二遍再夯“△”形夯点，每点不少于6 击，并以最后两击平均夯沉量不大于50 mm为收锤停夯标准，依次全部夯完。夯点的夯击次数应通过现场试验确定，并以最后两击平均夯沉量不大于50 mm 为停夯标准。夯击时应注意：①夯坑周围地面不应发生过大的隆起。②不因夯坑过深而发生提锤困难。点夯完成后，采用低能量满夯2 遍，锤印搭接1/4。满夯点位见图2。施工参数见表1。

图1 点夯点位

图2 满夯点位

表1 施工参数

图3 点夯点位

（3）在点夯施工中注意事项：①如果在点夯施工过程中出现2 ～3 击夯沉量无法控制导致夯坑过深无法继续夯击时，应在2 遍点夯施工之前再加1遍点夯施工，夯点按3.5 m×3.5 m 正方形一次布点完成，见图3。以拔锤不困难为收锤标准，在全部夯完后，一次性往夯坑回填塘渣或块石，然后在原点夯击，观察填料夯击后的效果。目的是通过置换来提高土的强度，如果2 ～3 击后夯沉量仍无法控制，须往夯坑进行第二次填料。在填料完成后再按照2遍点夯加1 遍满夯进行处理； ②对于回填土质较差，下雨以后过于松散、夯机无法作业的区域，如条件许可，建议在该区域表层回填1 ～1.3 m 厚的塘渣后再进行施工；③在夯坑周围如有淤泥上涌而导致土层无法夯实，需要将这些淤泥挖起及外购回填料进行置换，然后按要求进行夯击，挖起的淤泥堆放在场地无需强夯的区域晾晒。

3.2 检测结果

强夯法处理地基后，选取3 个试验点进行载荷板试验检测加固效果。试验点概况见表2。试验最终结果见表3。

表2 浅层平板载荷试验点概况

表3 浅层平板载荷试验结果

静载试验表明：3 个试验点的抗压承载力特征值不小于110 kPa，在220 kPa 作用下对应的沉降量分别为11.56 mm、12.58 mm、11.32 mm，满足加固后地基承载力和沉降的要求。

4 结语

尽管强夯法已广泛应用于各类地基处理工程中，但目前为止，强夯的设计施工参数仍是经验性的，尚无成熟的理论计算依据。该工程中，强夯法处理滨海地区软土区域加固效果良好，在宕渣回填成陆的软土地区具有应用价值。