強(qiáng)夯置換法在地基處理中的應(yīng)用

孫 剛

(太原市龍城發(fā)展投資有限公司，山西太原 030002)

1 強(qiáng)夯置換法作用機(jī)理

強(qiáng)夯置換法是一種比較成熟的地基處理工藝，其作用機(jī)理是使用吊升設(shè)備將很重的錘起吊至一定高度后，使其自由落下，產(chǎn)生巨大的沖擊能量(錘重×起吊高度)，形成柱坑，在夯坑內(nèi)不斷填加碎石等粗顆粒材料，再次進(jìn)行強(qiáng)夯，在對坑底及周邊土體進(jìn)行擠密的同時(shí)，在軟土地基中形成大于夯錘直徑的碎石墩，這種碎石樁不但有置換作用，而且有強(qiáng)夯擠密作用，從而形成柱墩、柱間土整體受力，大大提高了土體承載力。同時(shí)，由于土體的擠密孔隙水隨著夯點(diǎn)逐漸擴(kuò)散，從而大大增加了樁間土的強(qiáng)度，使整個(gè)地基土的承載力大幅增強(qiáng)。

2 工程實(shí)例

1)工程概況。

太鋼加工廠冶金除塵灰資源化工程豎爐強(qiáng)夯區(qū)域位于太鋼第一煉鋼廠南側(cè)，魚雷罐檢修車間東側(cè)，建筑面積約11 000 m2，±0.000相當(dāng)于絕對標(biāo)高800.65 m。該處地段位于汾河流域東側(cè)，土質(zhì)主要屬于粉質(zhì)粘土層，且水位較高。為節(jié)約造價(jià)，縮短工期，設(shè)計(jì)時(shí)除了豎爐本體外的其余構(gòu)筑物全部采用強(qiáng)夯置換進(jìn)行地基處理。強(qiáng)夯能量級為3 500 kN·m。本次強(qiáng)夯區(qū)設(shè)計(jì)目標(biāo)加固深度約為7 m，地基承載力特征值不小于200 kPa，夯點(diǎn)間距是按夯錘底面直徑為2.5 m設(shè)計(jì)的，錘重不小于20 t。本設(shè)計(jì)夯點(diǎn)布置為等腰三角形布點(diǎn)，采用隔行隔點(diǎn)夯。待第一遍強(qiáng)夯點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用推土機(jī)進(jìn)行場地回填整平，然后強(qiáng)夯機(jī)再倒至已回填區(qū)域進(jìn)行第二遍點(diǎn)強(qiáng)夯，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后一遍滿夯，能量級1 200 kN·m，每點(diǎn)3擊，縱橫夯印搭接1/3錘底面直徑。如此進(jìn)行流水作業(yè)，至設(shè)計(jì)底標(biāo)高。

2)強(qiáng)夯施工順序。

打井降水→平整場地→測量放線→夯機(jī)就位→測量起吊高度→夯錘自由落體→測量夯坑高程→裝載機(jī)填料→往復(fù)夯擊，根據(jù)夯機(jī)次數(shù)及下沉量，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊→跳打夯擊，重復(fù)上述施工夯擊→挖土取平場地標(biāo)高→低能量滿夯，將場地表面土體夯實(shí)。

3)打井降水。

由于施工場地水位較高，土體含水率較高，強(qiáng)夯受到很大影響，因此強(qiáng)夯前進(jìn)行打井降水?？紤]到強(qiáng)夯過程中對周邊土體的擠密作用，降水井的布置距離強(qiáng)夯邊點(diǎn)位大于5 m，并采用壁厚12 mm鋼管井。

4)場地整平。

由于強(qiáng)夯機(jī)械自身較重，夯錘重達(dá)幾十噸，場地要保證夯機(jī)的行走，同時(shí)，強(qiáng)夯時(shí)要保證場地的平整度，否則將影響強(qiáng)夯落點(diǎn)的垂直度。因此，強(qiáng)夯前采用推土機(jī)對場地進(jìn)行整平，并進(jìn)行壓實(shí)。

5)測量放線。

場地清理整平完畢，進(jìn)行測量放線，標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，同時(shí)測出場地標(biāo)高。

6)強(qiáng)夯施工。

由于工期緊張，本工程強(qiáng)夯分北部、中部、南部三個(gè)區(qū)域分段同時(shí)進(jìn)行，共設(shè)置3臺(tái)夯機(jī)。強(qiáng)夯時(shí)從中央向四周進(jìn)行，隔點(diǎn)跳打。

a.根據(jù)需要的能量級確定落距，并在龍門架上做出標(biāo)志。

b.在強(qiáng)夯過程中要隨時(shí)檢查夯錘排氣孔情況，發(fā)現(xiàn)氣孔堵塞要及時(shí)清理。

c.在強(qiáng)夯過程中，若出現(xiàn)偏心的情況，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)夯坑過深而發(fā)生起錘困難時(shí)停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平。

d.強(qiáng)夯停打標(biāo)準(zhǔn)為:最后兩擊的平均沉降量，當(dāng)單擊夯擊能不大于4 000 kN時(shí)沉降量不大于50 mm，若最后一擊打完尚不滿足50 mm夯沉量，則現(xiàn)場增加擊數(shù)，直至滿足要求?？刂坪豢又車馏w的沉降量。

e.冬季強(qiáng)夯時(shí)要清除凍土層，并在強(qiáng)夯完畢后進(jìn)行覆蓋。

f.認(rèn)真做好相關(guān)記錄。

g.為了減小對周圍建筑物的影響，在強(qiáng)夯區(qū)域四周設(shè)減震溝，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，強(qiáng)夯區(qū)域邊線，西面距鐵路僅3 m左右，東側(cè)距綜合管網(wǎng)2.5 m，北側(cè)已到現(xiàn)有道路，為防止強(qiáng)夯施工對東側(cè)管道造成影響，在東側(cè)設(shè)置了1.5 m寬，深度4 m的減震溝。

3 加固效果分析

1)承載力。

施工結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)檢測單位對強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了檢測，通過對單墩夯點(diǎn)進(jìn)行靜載檢測，確定了地基承載力特征值為:fpk=220 kPa，檢測結(jié)果證明，加固后地基已完全滿足了設(shè)計(jì)要求。

2)沉降觀測。

在所有建(構(gòu))筑物施工完畢后，運(yùn)行過程中進(jìn)行了沉降觀測，經(jīng)實(shí)測，沉淀池沉降最小為10 mm，最大為20 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的允許沉降量。

4 結(jié)論

1)由于強(qiáng)夯置換施工一般采用擠土置換法，由于錘底面積小，置換率低，而且容易使地面產(chǎn)生較大隆起，且置換深度有限。我們根據(jù)大量的工程實(shí)踐，采用排土置換法，即在強(qiáng)夯置換前先挖一個(gè)直徑略大于夯錘直徑的坑，坑深3 m左右，然后向坑內(nèi)填入碎石進(jìn)行強(qiáng)夯置換，這樣使用錘底靜壓力為30 kPa～50 kPa的夯錘，既可使置換深度達(dá)到5 m～6 m，而且使面積置換率大大提高，樁間土的隆起也大大減小。

2)強(qiáng)夯置換的影響深度應(yīng)由置換樁的長度和樁下被加密的土層組成，前面的實(shí)例中軟土層厚度為8 m，而置換樁的長度一般為7 m，根據(jù)沉淀池的沉降觀測記錄，其沉降非常小，由此可見，樁底的軟土得到了加密，使其承載力、沉降變形均得到了一定的改善。

3)由于高飽和土所處的地域地下水位一般都比較高，為保證強(qiáng)夯置換的施工質(zhì)量，前面的實(shí)例在強(qiáng)夯前已對施工區(qū)域及時(shí)降水作業(yè)，以保證土體合理的含水率。

5 結(jié)語

強(qiáng)夯置換法綜合了樁基和復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)，在滿足設(shè)計(jì)要求承載力的同時(shí)，大大加快了地基處理速度，且施工設(shè)備、工藝簡單，適用范圍廣泛，而且具有效果顯著、節(jié)省投資、節(jié)約材料和加固效果好等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的地基處理方式。目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)民用建筑、倉庫、油罐、儲(chǔ)倉、公路鐵路路基、飛機(jī)跑道等地基處理工程中。

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