強(qiáng)夯法地基處理設(shè)計(jì)與應(yīng)用

程會(huì)鋒，王 鑫

1.河南立新監(jiān)理咨詢有限公司，河南鄭州 450053

2.中國(guó)電力技術(shù)裝備有限公司鄭州電力設(shè)計(jì)院，河南鄭州 450053

0 引言

近年來(lái)，鄭州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，特別是一些大的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的建設(shè)，更是日益增加。為了能與經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求相適應(yīng)，變電站的建設(shè)也需隨之跟上。本變電站場(chǎng)地，位于鄭州市區(qū)東南部，地區(qū)地質(zhì)條件差，地基土具有濕陷性，處于坑洼地帶。因此，對(duì)建設(shè)場(chǎng)地地基處理的設(shè)計(jì)和施工就提出了更高的要求。

1 建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)、水文情況

場(chǎng)地原為耕地，地形整體呈西高東低，場(chǎng)地平均標(biāo)高約132.50m，比周圍自然地面平均標(biāo)高低2.0m左右。根據(jù)靜力觸探成果，勘探深度范圍內(nèi)約4.0m以淺為第四紀(jì)全新世風(fēng)積形成粉土、粉砂，約4.0m～25.0m為第四紀(jì)晚更新世沖洪積粉土、粉砂層；將勘察深度內(nèi)的土層按其不同的成因，取前3層土層特征進(jìn)行描述。

1）素填土（Q4ml）：層底埋深0.3m～2.8m，層底高程132.84m～141.65m，層厚0.2m～3.0m。一般厚度0.3～2.8m左右。地層呈黃褐色，局部為雜色，主要為新近堆填粉土、粉砂，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)不均勻。淺部多為耕土，含較多植物根系，及少量腐殖質(zhì)斑點(diǎn)。

2）粉土夾粉砂（Q4eol）：層底埋深1.0m～8.6m，層底高程128.65m～140.75m，層厚0.6m～7.4m。地層呈褐黃色，稍濕，中密。無(wú)光澤，干強(qiáng)度低，韌性低，觸摸有砂感。偶見(jiàn)少量螺殼碎片。局部夾粉砂薄層，稍濕，中密，主要成份為石英、長(zhǎng)石。本層局部發(fā)育有⑵-1粉土夾粉砂亞層。⑵-2粉土夾粉砂（Q4eol）：層底埋深 1.8m～4.5m，層底高程 133.24m～137.96m，層厚0.8m～3.0m。褐黃色，稍濕，中密，本層在場(chǎng)地內(nèi)分布較廣泛，但分布不連續(xù)。

3）粉土夾粉砂（Q3al）：層底埋深4.0m～11.7m，層底高程127.41m～136.05m，層厚1.0m～8.8m。

地層呈褐黃色，稍濕，中密-密實(shí)。無(wú)光澤，干強(qiáng)度低，韌性低，觸摸有砂感。局部為粉砂，稍濕，中密。本層局部發(fā)育有⑶-2粉土亞層，褐黃色，稍濕，密實(shí)。⑶-2粉土（Q3al）：層底埋深5.4m～7.1m，層底高程130.12m～132.03m，層厚0.8m～2.0m。

另外，本場(chǎng)地屬非自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)Ⅰ（輕微濕陷）級(jí)。判定濕陷土層主要為第（1）層素填土、（2）層粉土夾粉砂和（2）-1層粉土夾粉砂，濕陷深度為自然地面下約3.0m。

近五年最高地下水位埋深約8.0-18.0m（標(biāo)高136.0m～144.0m）。地下水位埋深較深，對(duì)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工無(wú)影響?；靥钔凛^厚、地基土具有輕微濕陷性，地基如果處理不當(dāng)，會(huì)引起地基沉降，危及工程安全。

2 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)

強(qiáng)夯法是指反復(fù)將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和抗震能量，將地基土夯實(shí)的地基處理辦法。

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。主要用來(lái)提高土的強(qiáng)度,減少壓縮性,改善土體抵抗振動(dòng)液化能力和消除土的濕陷性。

本變電站建筑為地上二層，地下一層的框架結(jié)構(gòu)。建筑物長(zhǎng)60m，寬20m。基礎(chǔ)埋深131.00m?；A(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，基礎(chǔ)采用十字條形基礎(chǔ)。根據(jù)地基情況及場(chǎng)地周圍環(huán)境（場(chǎng)地距離周圍房屋為500m），決定采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。

1）夯擊能1500KNm，夯擊1遍，夯點(diǎn)間距為5m正方形，每點(diǎn)夯擊5次。之后再以滿夯能量滿夯1遍，滿夯采用鋼制錘每點(diǎn)夯擊2次，夯點(diǎn)中心距0.8D（D為夯錘直徑）。地基處理深度為5m，將濕陷性土層及回填土包括進(jìn)了處理范圍內(nèi)。夯擊后地基承載力不小于160kPa，地基承載力由第三方有資質(zhì)單位進(jìn)行檢測(cè)；2）現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯滿足以下標(biāo)準(zhǔn)方可收錘：a、最后兩擊的平均夯沉量小于50mm；b、周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大隆起；c、不因夯坑過(guò)深而發(fā)生提錘困難；3）現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯過(guò)程中如遇軟弱淤泥土造成夯坑過(guò)深或起錘困難或達(dá)不到收錘標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)知會(huì)設(shè)計(jì)人員采取處理措施；4）填方區(qū)填土之前應(yīng)清除包括植物根系、建筑垃圾等地表層土，回填土要求為不含雜物且為低飽和度的粉土，以確保夯擊效果。

3 強(qiáng)夯施工工藝

施工準(zhǔn)備：

1）主要施工機(jī)具

（1）夯錘。強(qiáng)夯錘重取15t，底面形式采用圓形。夯錘的材質(zhì)為鑄鋼，夯錘底面對(duì)稱設(shè)置若干個(gè)φ250mm～300mm與頂面貫通的排氣孔，以利于夯錘著地時(shí)坑底空氣迅速排出和起錘時(shí)減小坑底的吸力。錘底面積按土的性質(zhì)確定，對(duì)于砂質(zhì)土采用底面積為2m2較為合適；（2）起重機(jī)具。選用30t以上的履帶式起重機(jī)；（3）脫鉤器：要求有足夠強(qiáng)度，起吊時(shí)不產(chǎn)生滑鉤；脫鉤靈活，能保持夯錘平穩(wěn)下落，同時(shí)掛鉤方便、迅速；（4）推土機(jī)：用T3-100型，用作回填、整平夯坑；（5）檢測(cè)設(shè)備：有標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜載荷試驗(yàn)、靜力觸探或輕便觸探等設(shè)備以及土工常規(guī)試驗(yàn)儀器。

2）作業(yè)條件

（1）有強(qiáng)夯場(chǎng)地平面圖及設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)夯的效果要求等技術(shù)資料；（2）強(qiáng)夯范圍內(nèi)的所有地上、地下障礙物已經(jīng)拆除或拆遷，對(duì)不能拆除的已采取防護(hù)措施；（3）場(chǎng)地已整平，并修筑了機(jī)械設(shè)備進(jìn)出道路，表面松散土層已經(jīng)預(yù)壓。雨期施工周邊已挖好排水溝，防止場(chǎng)地表面積水；（4）已選定檢驗(yàn)區(qū)做強(qiáng)夯試驗(yàn)，通過(guò)試夯和測(cè)試，確定強(qiáng)夯施工的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，制定強(qiáng)夯施工方案；（5）當(dāng)強(qiáng)夯所產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)周圍鄰近建（構(gòu)）筑物無(wú)影響。

3）操作工藝

（1）先在20m×20m范圍進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)。一周后經(jīng)第三方檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，并正式進(jìn)行強(qiáng)夯；（2）起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)位置。測(cè)量夯前夯錘高程，將夯錘自由落下；（3）將夯錘坑推平，待5min后繼續(xù)4.3中步驟。夯擊5次，繼續(xù)下個(gè)夯擊點(diǎn)。夯擊順序采用隔一夯一；（4）點(diǎn)夯夯擊完成后再進(jìn)行滿夯，滿夯采用鋼制錘每點(diǎn)夯擊2次；（5）夯擊全部完成，進(jìn)行檢測(cè)，承載力為170kPa。

[1]CECS 279-2010_強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程.

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002.