強(qiáng)夯法施工在深填方地基處理中的應(yīng)用

潘 雪

（廣州市番禺區(qū)地方公路管理總站，廣東 廣州 511400）

強(qiáng)夯法施工在深填方地基處理中的應(yīng)用

潘 雪

（廣州市番禺區(qū)地方公路管理總站，廣東 廣州 511400）

文章主要介紹強(qiáng)夯法施工在深填方地基處理中的應(yīng)用，并對(duì)強(qiáng)夯法施工代替以往分層碾壓施工帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。

強(qiáng)夯法施工機(jī)理；強(qiáng)夯法施工工藝流程；地基處理；應(yīng)用

強(qiáng)夯法施工常用于建設(shè)工程的軟弱地基處理，震動(dòng)和噪音污染大，而市政工程多分布在市區(qū)，人口密集、建筑物、構(gòu)筑物、地下管線眾多等特點(diǎn)，因此強(qiáng)夯在市政工程施工中的大范圍應(yīng)用并不多見。我單位施工的某市奧體中心周邊配套市政工程中的一部分。主要工程特點(diǎn)是：大面積高填方，建筑垃圾、雜填土、湖底亞粘土等組成的混合填料，粒徑不能滿足分層填筑和碾壓填料粒徑要求。分層填筑厚度不易控制、碾壓困難等。

1 強(qiáng)夯法施工機(jī)理

強(qiáng)夯法即強(qiáng)力夯實(shí)法，又稱動(dòng)力固結(jié)法，是利用大型履帶式起重機(jī)將8～40 t的重錘從6～40 m高度自由落下，對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理就是在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)地基土體施加一巨大的沖擊能量（一般而言此沖擊能量不小于80 t·m）。強(qiáng)夯加固的對(duì)象是土體，土體本身的特征是決定強(qiáng)夯加固質(zhì)量的重要因素。

2 強(qiáng)夯法施工工藝流程

施工方案初步論證→根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算施工參數(shù)→確定夯機(jī)、夯錘的型號(hào)和規(guī)格→夯機(jī)進(jìn)場(chǎng)、安裝、調(diào)試→試夯→計(jì)算施工參數(shù)→測(cè)量、放出夯點(diǎn)點(diǎn)位→測(cè)量夯錘頂標(biāo)高→吊錘夯擊→測(cè)每→擊夯沉量→貫入度滿足要求→移機(jī)至下→點(diǎn)夯擊→完成區(qū)域夯點(diǎn)施工→推平夯坑→最后低錘滿夯→試驗(yàn)檢測(cè)。

3 強(qiáng)夯法施工的應(yīng)用

3.1 施工參數(shù)

目前的研究水平對(duì)于強(qiáng)夯還沒有成熟的理論依據(jù)和設(shè)計(jì)方案，只能根據(jù)強(qiáng)夯地基處理的經(jīng)驗(yàn)值估算強(qiáng)夯填筑施工的各種參數(shù)，然后進(jìn)行試夯，確定強(qiáng)夯工藝的適用性和處理效果，對(duì)各種估算的參數(shù)進(jìn)行修正，為大面積施工提供切實(shí)可用的參數(shù)。

（1）夯機(jī)、夯錘的技術(shù)參數(shù)。強(qiáng)夯夯錘底面積的大小，一是與起重機(jī)本身的能力有關(guān)，底面積過(guò)大，受設(shè)備撥桿起吊角度的限制；二是與待加固地基土體類型有關(guān)。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于砂質(zhì)土和碎石填土等粗粒采用小底面積2～4 m2夯錘，對(duì)于粘性土采用3～4 m的夯錘，對(duì)于淤泥質(zhì)土采用4～6 m2的大底面積夯錘。究其原因，認(rèn)為對(duì)于淤泥土，若采用小面積夯錘會(huì)發(fā)生入土過(guò)深從而吸錘，造成起錘困難，而在粗粒土中則影響不大。本工程中依據(jù)土質(zhì)為雜填土確定夯錘錘底面積采用 4m2經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐能達(dá)到相應(yīng)效果。事實(shí)上，夯錘底面積的大小直接決定著夯錘著地時(shí)的動(dòng)壓力或稱沖擊壓力，進(jìn)而決定著強(qiáng)夯的加固深度。

（2）填筑厚度。待加固的土體，所受應(yīng)力除本身自重應(yīng)力以外。唯一的外應(yīng)力便是夯錘的打擊力。梅納公式H＝式中H為加固影響深度（m）；W為夯錘重（t）；h為夯錘下落的高度（m）。而影響深度，概念較為廣泛，土體的強(qiáng)度指標(biāo)亦可提高，也可降低，只要土體的特征有所變化均可理解為受其影響。對(duì)工程而言，還必須滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度指標(biāo)，否則談不上加固。只有加固了的土體深度才可理解為加固深度。該路基填筑厚度5～11.5 m，設(shè)計(jì)密實(shí)度95%，為便于施工盡可能減少降水對(duì)施工的影響采用分層、分段填筑強(qiáng)夯，填筑厚度≥6 m，用100 t·m夯擊能分2層或3層進(jìn)行強(qiáng)夯。每層填筑厚度約為3.0～4 m，符合規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)值要求；填筑厚度≤6 m，用200 t·m夯擊能按1層強(qiáng)夯。

（3）夯擊能。強(qiáng)夯施工的夯擊能量是根據(jù)要求加固的深度確定，一般能量在100～600 t·m，在試夯前根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行預(yù)估，100 t·m的夯擊能可以加固深度h＝4～5 m深的各類填料，200 t·m 的夯擊能可以加固深度h＝6～7 m深的各類填料。

（4）夯點(diǎn)位布置。點(diǎn)夯擊數(shù)一般是梅花布點(diǎn)。夯擊次數(shù)和滿夯遍數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)密實(shí)度要求、現(xiàn)場(chǎng)試夯和夯填土的性質(zhì)確定。

（5）試夯。取8個(gè)夯點(diǎn)試夯，夯擊能100 t·m四個(gè)點(diǎn)，夯擊能 200 t·m四個(gè)點(diǎn)，都是在 6～8擊后平均貫入度小于5era，強(qiáng)夯施工的主要技術(shù)控制。

（6）檢驗(yàn)參數(shù)?？刂谱詈髢蓳舻钠骄炄攵刃∮?5 cm，否則追加1～2擊；夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起。

3.2 施工方法

（1）為便于強(qiáng)夯，施工放線預(yù)先設(shè)置施工用測(cè)量坐標(biāo)點(diǎn)和水準(zhǔn)高程點(diǎn)。

（2）技術(shù)交底，施工前項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人向各有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底，其內(nèi)容包括：施工參數(shù)、技術(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、施工步驟方法、有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙、測(cè)量依據(jù)、施工規(guī)程、規(guī)范等。

（3）開夯前標(biāo)定夯錘的重量，檢查夯錘落距，以確保單擊夯擊能量符合要求。

通過(guò)社區(qū)居民參與特許經(jīng)營(yíng)、保護(hù)管理、就業(yè)培訓(xùn)和產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)等制度，形成以國(guó)家森林公園自我保護(hù)為前提，以旅游服務(wù)帶動(dòng)社區(qū)共同發(fā)展，增強(qiáng)“反哺能力”（圖 1）[3]。

（4）測(cè)量、布置夯點(diǎn)，4×4 m梅花布點(diǎn)，夯機(jī)、夯錘就位，相鄰機(jī)組最小安全操作距離≥30 m。

（5）技術(shù)員指揮夯機(jī)啟動(dòng)，吊起夯錘達(dá)方案確定高度（h＝7 m），夯錘脫鉤、夯擊，因夯坑較深造成拔錘困難時(shí)，先進(jìn)行試吊，待松動(dòng)后，再正式起吊，防止夯機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生傾覆。

（6）再吊起夯錘達(dá)方案確定高度（h＝7 m），施夯發(fā)現(xiàn)夯錘歪斜，及時(shí)將坑底整平，隨時(shí)檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的沉降量，發(fā)現(xiàn)偏差和漏夯及時(shí)糾正。

（7）點(diǎn)夯6次（擊）后對(duì)比6擊前、后的貫入度，若最后兩擊的平均貫入度小于 5 m，則夯點(diǎn)合格，可進(jìn)行下一夯點(diǎn)的強(qiáng)夯，否則追加1～2擊；夯機(jī)轉(zhuǎn)移時(shí)起錘高度≤0.5 m，機(jī)組其他人員跟機(jī)觀察地面情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即停車處理。

（8）點(diǎn)夯完成后。交驗(yàn)施工記錄，用推土機(jī)推平夯坑；低錘滿夯，10 t夯錘，起吊高度變?。╤＝5 m）。若8擊后，最后兩擊貫入度參數(shù)仍不能滿足要求，要重新試夯、重新確定施工參數(shù)。

3.3 夯后檢測(cè)

承載力檢驗(yàn)采用靜載荷試驗(yàn)（彎沉試驗(yàn)），加固深度采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

4 強(qiáng)夯法施工相對(duì)分層碾壓施工的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

4.1 適用于各類土層

4.2 效果顯著

填土經(jīng)強(qiáng)夯處理后，可明顯提高土體承載力、增加干密度、預(yù)防不均勻沉降。增加場(chǎng)地均勻性，消除濕陷性、膨脹性，防止振動(dòng)液化。

4.3 施工機(jī)具簡(jiǎn)單

強(qiáng)夯機(jī)具主要為履帶式起重機(jī)。當(dāng)起吊能力有限時(shí)，可輔以龍門架等設(shè)施。

4.4 施工快捷

只要工藝適合，特別是對(duì)粗顆粒非飽和土的強(qiáng)夯，周期更短。但為避免碾壓施工質(zhì)量隱患，在常規(guī)的分層碾壓施工中攤鋪厚度一直是個(gè)難以控制的施工環(huán)節(jié)，往往超出規(guī)范控制厚度造成質(zhì)量隱患。強(qiáng)夯施工攤鋪厚度增加，攤鋪層數(shù)大量減少，攤鋪厚度很容易控制，減少了質(zhì)量隱患。

4.5 節(jié)約造價(jià)

（1）強(qiáng)夯填土，夯擊能200 t·m，10夯點(diǎn)內(nèi)7擊，6.11元/m2，100 t·m低錘滿拍7.25元/m2，推土機(jī)推平2.8/m2，每層厚度3.5 m，完成合格產(chǎn)品施工成本綜合單價(jià)3.9/m2。

（2）壓路機(jī)震動(dòng)碾壓填土，碾壓4.02元/m3。推土機(jī)推平0.28元/m3，每層厚度0.3 m，完成合格產(chǎn)品施工成本綜合單價(jià)4.95 元/m3。

（3）強(qiáng)夯填土比傳統(tǒng)的碾壓填土節(jié)約直接費(fèi)用1.05元/m3。

5 強(qiáng)夯施工的缺陷及應(yīng)對(duì)措施

5.1 周邊環(huán)境制約大

強(qiáng)夯對(duì)地面的震動(dòng)很大，對(duì)周邊的建筑物、構(gòu)筑物擾動(dòng)大，容易形成安全隱患，《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定“建筑物、構(gòu)筑物與強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)安全距離為15 m”；另外，強(qiáng)夯很容易形成噪聲污染。因此，在進(jìn)行強(qiáng)夯施工前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，確認(rèn)進(jìn)行強(qiáng)夯施工的周邊環(huán)境。

5.2 天氣因素影響大

強(qiáng)夯施工填料攤鋪厚度較大（一般3 m以上），一旦出現(xiàn)雨雪天氣，填料不易晾曬，從而導(dǎo)致含水量大而無(wú)法強(qiáng)夯；若正在點(diǎn)夯施工還容易造成點(diǎn)坑積水，影響強(qiáng)夯施工進(jìn)度和質(zhì)量。為此，施工組織時(shí)要盡可能避開當(dāng)?shù)赜昙臼┕?，在施工過(guò)程中密切關(guān)注天氣變化，適當(dāng)安排施工進(jìn)度，盡可能減少雨雪天氣對(duì)強(qiáng)夯施工的影響和干擾。

6 結(jié)束語(yǔ)

該工程已通過(guò)驗(yàn)收交工，并經(jīng)過(guò)了一個(gè)雨季，整個(gè)填筑場(chǎng)地的整體穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。因此，市政工程在大面積高填方、混合填料、分層碾壓厚度不易控制的情況下采用強(qiáng)夯法進(jìn)行填筑施工，能保證施工質(zhì)量，縮短工期，節(jié)約投資。

The Dynamic Compaction Method Construction’s Application in Deep Embankment Treatment

Pan Xue

This paper mainly describes the dynamic compaction method construction’s application in deep embankment treatment, and analyzes the advantages and economic benefits of dynamic compaction method construction replacing the previous hierarchical consolidating and rolling construction.

mechanism; dynamic consolidation construction process; foundation treatment; application

TU472.3

A

1000－8136（2011）03－0053－02