地基強(qiáng)夯施工技術(shù)

劉 剛安徽阜陽建工集團(tuán)有限公司，安徽阜陽 236000

地基強(qiáng)夯施工技術(shù)

劉 剛
安徽阜陽建工集團(tuán)有限公司，安徽阜陽 236000

地基強(qiáng)夯法是工程施工過程中運(yùn)用起重機(jī)械將大噸位的重錘吊到6m～40m高的高程后自由下落，給地基以強(qiáng)烈的沖擊力，使路面出現(xiàn)沖擊應(yīng)力，間接地導(dǎo)致土體變形，土層的空隙壓縮，并在夯擊點(diǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫，可以因地制宜形成良好的排水管道，土粒的重新排列，經(jīng)連續(xù)的壓密達(dá)到固結(jié)，從而達(dá)到提高地基的整體承載力的目的。因此，地基的強(qiáng)夯法又稱為固結(jié)法。本文針對施工前期對于地基強(qiáng)夯法的控制進(jìn)程分析，并對地基強(qiáng)夯法的技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

地基；強(qiáng)夯；承載力；試驗(yàn)檢測

隨著工程機(jī)械運(yùn)用的提高，地基強(qiáng)夯的施工工藝也在不斷地提高。從最初的運(yùn)用圓錐探頭加固砂和碎石層的界面進(jìn)行改造，至今強(qiáng)夯法還是用于粘性土、濕陷性黃土等一些特殊性軟土地基，一方面提高了地基的承載力，另一方面也減少了地基的沉降，對于改善地基的抗震動以及液化能力有很好的改善作用。目前地基強(qiáng)夯法已廣泛應(yīng)用到了國內(nèi)外的機(jī)場跑道、工業(yè)及民用建設(shè)等項(xiàng)目的地基處理，是一種很有效的地基加固工作，對于改善環(huán)境等取得了很好的效益。

本工程承建的是?？谡菊痉康氖┕?，本工程建設(shè)的地區(qū)的控制檢測的地震基本烈度為8級，抗震的類別為丙級。所要建設(shè)的為兩個(gè)獨(dú)立的功能樓區(qū)。中間以連廊的形式及單層附屬房屋相互連通?，F(xiàn)有的總體的面積為11 532m2，建筑面積為20 519m2。原有的海岸灘地標(biāo)高約為▽2.00m，在建設(shè)過程中考慮到站臺要與室外的廣場有聯(lián)系，所以在原有基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)為▽4.74m，海岸灘的面上再回填約2.7m高。工程中主要采用砂礫質(zhì)的粘土作為碾壓的主要成份，填土區(qū)達(dá)到6 000多平方米。

1 地基強(qiáng)夯前的地質(zhì)勘察分析

根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臍夂虻那闆r以及地質(zhì)的勘探調(diào)查的結(jié)果可知：本工程屬于軟土地基的回填工程，水穩(wěn)定的水位埋深約為0.82m～3.48m，為防止地下的砂層嚴(yán)重惡化，本工程設(shè)計(jì)的方案為：主樓主要采用PHC管樁，而單層的附屬房采用天然地基柱下的獨(dú)立基礎(chǔ)。對于地下勘察的各個(gè)層次的地質(zhì)條件進(jìn)行層次的敘述主要如下：

土層的表面主要為素填土，干燥稍濕，土體較為密實(shí)，在這一層的深度為1.90m～2.20m，厚度為0.10cm～1.90cm。而相對于其他層面的主要是粗砂或者是中粗砂，占絕大部分，在四、五層的地方主要都是淤泥、粉性粘土或者凝灰?guī)r等，都處于中密的階段，可塑性較強(qiáng)，而且越往下，土質(zhì)越潮濕，層面的深度越大，而在厚度上還是中粗砂巖站的面積最多，處于飽和的狀態(tài)，稍濕，對于工程的施工等都是一個(gè)挑戰(zhàn)。

本建筑物屬于公共建筑，因此不僅考慮房屋的抗震效果，還要考慮到構(gòu)建物的沉降，由于強(qiáng)夯法可以采用改善地基液化等情況進(jìn)行分析，對地基進(jìn)行進(jìn)一步的加固，設(shè)計(jì)的強(qiáng)夯的結(jié)果要獨(dú)立的基礎(chǔ)部分的深度主要為3.0m，內(nèi)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk≥200kPa，壓縮模量Es≥15MPa。使中粗砂的潮濕性能由原來的嚴(yán)重液化轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微液化，減少地基液化的時(shí)候在地震時(shí)對PHC管樁的剪切破壞作用。另一方面還能減少PHC管樁的裝的長度，加強(qiáng)與天然地基的連接，形成復(fù)合地基后，降低造價(jià)的目的。

2 強(qiáng)夯法的施工控制要點(diǎn)

強(qiáng)夯法是針對主題的地基施工過程中進(jìn)行的，強(qiáng)夯的參數(shù)以及施工中的綜合檢測等都屬于動態(tài)信息化的施工方式。對于強(qiáng)夯的過程中，檢驗(yàn)夯實(shí)的效果，對各個(gè)夯實(shí)的參數(shù)進(jìn)行分析，并根據(jù)沒變夯實(shí)的結(jié)束后的觸探自檢進(jìn)行檢查與分析，并為施工過程中的報(bào)告提供可靠的數(shù)據(jù)和依據(jù)，提供工程施工的實(shí)用性。因此，在原則上對于沒變的動力觸探檢測的檢測孔約為20個(gè)。對于夯實(shí)過程中的施工間歇以及回填砂石的級配方案進(jìn)行調(diào)整，對于地基加固中形成裝飾置換法，又具有強(qiáng)夯加固固結(jié)效應(yīng)，減少地基變形的頻率。

2.1 強(qiáng)夯參數(shù)的確定

本工程要求的地基加固深度達(dá)到8.0m，當(dāng)依據(jù)土質(zhì)的地基類型以及單擊夯擊能進(jìn)行控制，當(dāng)單擊夯擊能達(dá)到3 000kN·m時(shí)，砂石類的低級的有效深度為7m～8m。根據(jù)工程的現(xiàn)場的地質(zhì)進(jìn)行分析，重錘的低落距比輕錘高落的施工效果更好，采用的是夯錘重W=17.2t、落距H=17.5m，實(shí)際單擊夯擊能為：WH=301 000kN·m

由Mēnard公式D=K√WH/10（K-影響深度折減系數(shù)，對于砂土類規(guī)范建議取值K=0.5）可計(jì)算出理論有效加固深度：D=8.67m。

2.2 夯擊量的控制

強(qiáng)夯施工中土體被壓縮，對地基進(jìn)行進(jìn)一步的壓實(shí)，在理論上最佳的夯擊能是有效地深度底層孔隙誰疊加產(chǎn)生的累積的夯實(shí)能。由于施工現(xiàn)場缺乏相應(yīng)的測量夯擊能的相關(guān)的儀器，一次根據(jù)夯擊產(chǎn)生的效應(yīng)以及夯擊的力度進(jìn)行記錄與控制。在本工程采用三遍夯實(shí)的控制，即兩遍進(jìn)行點(diǎn)夯，一遍進(jìn)行滿夯。處理的低級的層面面的不同所進(jìn)行夯實(shí)的面也不一樣，為改善深層次的地基處理效果，本文主要是采用較大的夯點(diǎn)間距，以免夯擊時(shí)淺層計(jì)算成滿夯的有效深度。

由于施工過程中屬于分工流水施工，相鄰夯實(shí)的遍數(shù)之間的間距應(yīng)在孔隙水壓的壓力消融進(jìn)行控制，大概時(shí)間為2d～3d。

3 強(qiáng)夯法的施工效果的評價(jià)

施工機(jī)械的操作以及人員的調(diào)配，現(xiàn)場的監(jiān)督工作等都是反映施工進(jìn)度的夯實(shí)情況的有效工具。根據(jù)施工中的特殊情況的處理，以及施工工藝參數(shù)的控制，強(qiáng)夯場地的維護(hù)等情況進(jìn)行相應(yīng)的管理，嚴(yán)格實(shí)施安全工作準(zhǔn)則，對于防止出現(xiàn)強(qiáng)夯沖擊力對站臺墻的影響，在強(qiáng)夯的場地可挖一直防震溝進(jìn)行控制，保證低級夯實(shí)的質(zhì)量。

3.1 檢測方法

1 ）平板載荷試驗(yàn)

現(xiàn)場主要采用707×707mm2壓板，維護(hù)原有的荷載的基礎(chǔ)上進(jìn)行千斤頂?shù)姆旨壖雍?，壓板埋置深度在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的約0.10m，對于荷載的對稱安置四個(gè)百分表對地基的沉降現(xiàn)象進(jìn)行觀測，并對低級的荷載的相對穩(wěn)定的情況進(jìn)行記錄，靜載點(diǎn)關(guān)鍵布置在獨(dú)立基礎(chǔ)上的部分場地進(jìn)行分析，總共進(jìn)行10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的荷載試驗(yàn)，以評價(jià)夯后地基的承載力。

2 ）土工取樣試驗(yàn)

現(xiàn)場采用的是XY-1型工程鉆機(jī)，采用φ110鉆具開孔，在9m的深度的地質(zhì)層進(jìn)行取芯鉆進(jìn)。在鉆孔的地方采用重錘擊入法提取原裝的土體進(jìn)行土工實(shí)驗(yàn)的檢測。取土的過程主要在回填土的時(shí)候進(jìn)行。主要是對地基土的壓縮模具、天然的含水量、孔隙比等系統(tǒng)的參數(shù)值進(jìn)行分析，對于施工中的工程效率以及地基密實(shí)后的成效控制等都是一個(gè)很好的依據(jù)。

3 ）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

在施工完畢的現(xiàn)場采用標(biāo)準(zhǔn)的貫入器進(jìn)行試驗(yàn)檢測，穿心的錘重63.5 kg，自由下落的間距為76cm，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的間距為1.0m，對于整個(gè)場地的布置以及夯前與夯后的力學(xué)指標(biāo)對比等都是有力的調(diào)整工具。判斷水下的砂土情況，地基土質(zhì)的液化的評價(jià)等都要進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)。

3.2 檢測評價(jià)

試驗(yàn)檢測的結(jié)果主要是針對靜載試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、土工試驗(yàn)等炎炎結(jié)果的綜合測評進(jìn)行分析，根據(jù)勘察工程規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，以評價(jià)土質(zhì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)按fk=γ·fm進(jìn)行計(jì)算。

式γ為統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)；fm為巖土參數(shù)的平均值。

在正常和那個(gè)使用的態(tài)勢的時(shí)候需要采用平均值進(jìn)行計(jì)算，而在本工程的施工過程中的壓縮模量Es也按平均值進(jìn)行選用。地基加固試驗(yàn)檢測的成果的匯總?cè)绫?。

試驗(yàn)方法（kPa） 承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk（kPa）壓縮模量Es（MPa）標(biāo)貫試驗(yàn) 土工試驗(yàn) 動探試驗(yàn) 靜載試驗(yàn)217 210 223 223 215 15.6

表1 獨(dú)立基礎(chǔ)部分地基加固檢測成果評價(jià)表

由表1表明，經(jīng)強(qiáng)夯處理后的地基承載力和壓縮模量滿足了施工所要求的工程強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，判定本次的檢測的場地主要為8.0m的深度的范圍內(nèi)的飽和和砂石的強(qiáng)夯處理后的成效進(jìn)行分析，一個(gè)試驗(yàn)的處理從嚴(yán)重液化專向輕微液化，消除液化的威脅，處理結(jié)果已經(jīng)達(dá)到了施工的要求。

4 施工體會

在地基加固施工過程中，影響強(qiáng)夯施工有效地因素較多，不僅僅是夯擊能量，還有原有土質(zhì)的性質(zhì)、夯錘的形狀，以及錘底單位的壓力。再加上不同的土體包含的空氣孔隙不同，底下的水文情況和行街的次數(shù)等都有很大的影響作用。因此，目前的施工過程中還沒有十分精確地一起能夠調(diào)整好強(qiáng)夯施工影響效果，這些還應(yīng)跟施工人員的工作經(jīng)驗(yàn)和施工前的勘查工作離不了關(guān)系。憑借試夯或試驗(yàn)來確定夯擊的能量、次數(shù)以及間歇的時(shí)間順序。

在施工中遇到的可液化的地基，較長采用的方法就是強(qiáng)夯法。而相較于之前的振沖碎石樁強(qiáng)夯法施工較為方便，機(jī)械設(shè)備簡便。節(jié)約材料、污染小、造價(jià)低等相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。在站在全面性的觀點(diǎn)上，強(qiáng)夯法對周邊的建筑物影響較大、因此，還得因地制宜的進(jìn)行選擇地基的加固方式。

[1]司炳文.地基處理新技術(shù)：孔內(nèi)深層強(qiáng)夯[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011(3).

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TU472.3

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1674-6708（2012）59-0064-02

劉剛，研究方向：房屋建筑