建筑工程地基強夯處理措施與結(jié)果檢測分析

剌億輝

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

強夯處理法又被稱為動力固結(jié)法或是動力壓密法，其是基于重錘夯實而發(fā)展起來的處理地基的方法［1］。利用此方法通常來說是通過8 t～30 t的重錘以及與地面產(chǎn)生距離為8 m～20 m的落差，而對地基產(chǎn)生一股巨大的沖擊力［2］。利用此方法所產(chǎn)生的沖擊波以及動應力不但可以將地基土的強度大大提高，而且可將地基土的壓縮性降低。另外，強夯處理法所產(chǎn)生的巨大沖擊力還可將地基土的均勻度提高，使得施工后出現(xiàn)差異沉降的機會更少。

1 工程情況

下面依據(jù)具體實例來解析強夯處理的措施及其檢測方法和分析結(jié)果。

擬建場地面積達3萬m2，擬建住宅層高在5層～7層之間，且為框架結(jié)構(gòu)。因場地土質(zhì)松軟，為保證地基的承載力，需加固地基。擬建場地從外觀上來看屬丘陵地帶，而原場地是池塘或是沼澤濕地，相對來說，地面比較平坦，且地勢呈北高南低狀，高度差在2 m以內(nèi)。經(jīng)過對地質(zhì)進行勘探可知，擬建場地的土層結(jié)構(gòu)自上而下分別為素填土、粉細砂、淤泥、粉質(zhì)粘土及中粗砂等。其中素填土主要由粘土、粉質(zhì)粘土及碎石構(gòu)成，其密實度比較均勻;粉細砂呈灰黑色、松散狀態(tài);淤泥則是因池塘的長期積淀或是未清理干凈所留下的殘物而形成;粉質(zhì)粘土呈褐紅色，有一定濕度，分布于可塑～硬塑，且其結(jié)構(gòu)為網(wǎng)紋狀;中粗砂呈褐黃色，密實度處中密以內(nèi)。所有土層當中，粉細砂及淤泥質(zhì)粘土的工程性質(zhì)最不利于建筑工程的實施，因此，對地基實施強夯處理的關(guān)鍵也在此。經(jīng)勘探，擬建廠的地下水深3m～4 m，也就是說此地的粉細砂深埋度在5 m～10 m之間，且其狀態(tài)呈現(xiàn)松散飽和狀。

對于地基進行強夯處理的最關(guān)鍵地方在于減少土體因振動或沖擊力而產(chǎn)生的液化作用，加強地基的穩(wěn)定性，以保護建筑物的穩(wěn)固。因擬建場地的土體呈松散狀態(tài)，因此采取現(xiàn)場原位測試的方法進行強夯處理，并檢測其結(jié)果，結(jié)合標貫試驗及靜力觸探試驗［3］。標貫試驗及靜力觸探試驗結(jié)果見圖1，圖2。

對圖1及圖2進行分析可知，在天然狀態(tài)下，擬建場地的標貫擊數(shù)在1擊～4擊之間，其平均擊數(shù)為3.1擊;靜力觸探比貫入阻力在2 MPa～3.5 MPa之間，其平均阻力為3.0 MPa;進行動探擊數(shù)在2擊～4擊之間，其平均擊數(shù)為3.4擊。按照有關(guān)規(guī)范進行計算，可得到以下結(jié)果:

1)依照《建筑抗震設計規(guī)范》［4］中的標貫差別式來對擬建場地的粉細砂進行計算，在7度地震產(chǎn)生的情況下，該地的粉細砂液化指數(shù)為20.5，可劃分為液化“嚴重”地帶。

2)在7度地震產(chǎn)生的情況下此地基的液化點為4.1 MPa，而依照所得的靜力觸探比貫入阻力可知，此地屬“液化”地帶。

3)對組成土體的顆粒進行分析發(fā)現(xiàn)其顆粒較細且比較均勻，其不均勻系統(tǒng)在2.5～4.5之間，可判定為不良級配。其平均料徑為dso=0.064/0.11 mm，相對來說比較容易產(chǎn)生液化。其粘料含量達8%，仍屬易液化土質(zhì)。

經(jīng)過上述分析我們了解到，擬建場地在7度地震產(chǎn)生的情況下還是比較容易液化的，因此需要夯實加固地基。

2 對地基進行強夯處理

2.1 強夯處理的主要技術(shù)參數(shù)

去除地基表面2 m厚的粘性土，再利用粒徑在50 cm的渣進行回填，高度要達到設計要求以作為強夯處理的墊層;其厚度要達到1 m～2 m，以作為起夯面。經(jīng)分析，其平均夯沉量定為60 cm。夯點按3.5 m長的正方形進行分布;夯擊能量為2 240 kN/m，滿夯能量達640 kN/m。采取點夯兩遍滿夯一遍的工藝實施，點夯為12擊，夯坑深度要超過1.6 m，且擊沉量平均差要在5 cm以內(nèi);滿夯為3擊，相互搭接距離為50 cm。夯錘底部的靜壓力要超過350 kPa。在滿夯完畢之后，要整平、碾壓地基表面。

2.2 施工工藝

強夯處理的主要步驟如下:

1)要清理、整平施工場地;2)要標出夯點位置并對場地高程進行測量;3)放置好起重機，夯錘對準夯點;4)在強夯進行前對錘頂?shù)母叱桃M行測量;5)將夯錘提升到預設高度，夯錘脫鉤下落后將吊鉤放下，對錘頂高程進行測量，若有歪斜則需要及時調(diào)整;6)不斷重復以上步驟，直到完成此夯點的夯擊;7)更換夯點，照第3)～第6)程序完成此夯點的夯擊;8)填平夯坑，測量場地高程;9)有一定時間間隔后再按上述步驟將所有夯點的夯擊遍數(shù)完成。最后使用低能量進行滿夯，將擬建場地表層的松散土質(zhì)進行夯實，完成后測量場地高程。

在實際的操作過程當中，設專門的負責人來進行監(jiān)測工作。其監(jiān)測的主要內(nèi)容有強夯前夯錘的重量及與地面的落差;檢查夯坑位置，并復核夯點的放線，以保證強夯的正確到位;對每個夯點所進行的夯擊次數(shù)及最終的夯沉量進行檢測。另外還要詳細記錄強夯處理進行時的各項參數(shù)及具體的施工狀況，注意機組間的最小操作距離要保持在30 m以上，以保證操作的安全性。

3 強夯處理的結(jié)果檢測及分析

對于強夯處理地基的結(jié)果一般是考察地基土體孔隙水的消散速度及夯沉量。

3.1 夯沉量的觀察

對強夯處理進行前中后的夯沉量測量，其夯沉量平均為88 cm，把石渣本身29 cm的壓縮量扣除后，土基的壓縮量為59 cm，符合設計標準。

具體強夯處理后的地基形狀可見圖3。

經(jīng)過強夯處理后，夯坑的體積在10.3m3～20.1 m3之間，其隆起系數(shù)最高達到了32.2%，對于地基的壓密有效度達70%～80%。隆起部分主要由粘性土構(gòu)成，在強夯進行后對隆起部分進行了開挖，發(fā)現(xiàn)其隆起的主要原因是受到石塊的擠壓。

3.2 進行原位測試的結(jié)果

將圖1與圖3進行比較可知，在進行強夯處理之后，粉細砂層的地基其標準貫入擊數(shù)提高到了6擊～12擊，其平均擊數(shù)為9.4擊，相比于強夯處理之前，其標準貫入的平均擊數(shù)提高了6.3擊，其增長率達203%;動探平均擊數(shù)也提高到了7.6擊，其增長率達123%;靜力觸探比貫入阻力平均提高到了5.5 MPa，其提高率即為83%。其各項值都已超過了在7度地震產(chǎn)生的情況下其抗液化值，對于地基的加固效果顯而易見。

在強夯進行之后也進行了取樣分析發(fā)現(xiàn)，地基下深10.5 m處1.5 m厚的淤泥質(zhì)粘土的密實度也得到了提高，其各項指標也都有了1倍左右的提高。這表明，在擬建場地所進行的強夯處理的影響深度達到了地下12 m，其進行加固的有效深度達到了8 m～10 m。

3.3 孔隙水壓力測試結(jié)果

對于孔隙水壓力的測試隨機選取了一個夯點進行測試，具體情況見圖4。

從圖4中可看出，孔隙水壓力的基本走勢是隨著擊數(shù)的增加而上升的，在上升到某一擊數(shù)時其上升的幅度就逐漸緩慢下來。在夯錘到達地面之后，孔隙水的壓力也不是瞬間上升的，這與測點距離以及水的滲透強度有關(guān);前5擊進行時，孔隙水的壓力都明顯提升，但是在5擊以后，其上升的速度明顯減慢，且由圖5中可看出此地的最大夯擊數(shù)為12擊;孔隙水壓力的消散通常來說需要幾個小時，在夯擊完畢后，孔隙水壓力達到了58 MPa，在經(jīng)過70 min之后，其降至31.3kPa;在經(jīng)過大概6 h后，孔壓基本全部消散;在對不同測點的孔壓進行測試后發(fā)現(xiàn)，間距為2.3m和2.9 m的線型大致一樣，2.3m處的孔壓比2.9 m處的要大，但其峰值接近。間距達5 m的孔壓在前兩擊時為2.3m和2.9 m，但在3擊以后其孔壓較小且增值也很小。這說明，強夯進行時對水平方向的影響不大且間距如果大于5 m，其孔壓不受擊數(shù)影響。

4 結(jié)語

實踐告訴我們，強夯法處理建筑工程地基不僅能將地基的承載力提高，而且還能有效減少建筑投入使用后地基的沉降量，同時也使得地基產(chǎn)生土內(nèi)液化的可能性消除了，對于建筑工程地基的處理取得了良好的實際施工效果，使地基的承載力達到了工程設計所提出的基本要求，在實際的施工當中有利于施工的順利進行。但要注意，在目前的使用當中，強夯法還未有一套成熟的理論形成，且其計算方法也未得到統(tǒng)一，所以，在實際的使用當中，很多強夯參數(shù)都需要通過實踐來進行驗證。

［1］ 潘永玉，王艷江.強夯法在地基處理工程中的應用［J］.科技傳播，2010(13):27-28.

［2］ 黃金華，杜 勇.試論建筑工程中強夯法處理地基與分析［J］.科技致富向?qū)В?011(14):51-53.

［3］ 劉 波.強夯法在建筑工程地基處理中的應用［J］.科技與企業(yè)，2011(8):39-40.

［4］ 石貞文.地基處理中強夯施工的應用［J］.經(jīng)營管理者，2011(13):44-45.

［5］ 趙銘媛.談強夯法在地基施工中的應用［J］.山西建筑，2012，38(6):80-81.