強(qiáng)夯法地基處理實(shí)例分析

徐振霖，劉之雨

（安徽建筑大學(xué)，安徽　合肥　230022）

強(qiáng)夯法地基處理實(shí)例分析

徐振霖，劉之雨

（安徽建筑大學(xué)，安徽合肥230022）

通過(guò)對(duì)實(shí)際案例的工程地質(zhì)特征分析，作出了詳細(xì)的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，提出了相關(guān)設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)措施，可供采取強(qiáng)夯法處理地基作參考.

強(qiáng)夯；地基處理；承載力

強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力固結(jié)法，是20世紀(jì)60年代后期法國(guó)梅那爾公司在重錘夯實(shí)基礎(chǔ)上創(chuàng)造的一種動(dòng)力加固地基的方法.它使用吊升設(shè)備將很重的錘（—般為8～40t）起吊至較大高度（一般為8～40m）后，使其自由落下，產(chǎn)生巨大的沖擊能量 （—般為1100～4000kJ，最大可達(dá)8000kJ）作用于地基，給地基以沖擊和振動(dòng)，從而在一定范圍內(nèi)使地基的強(qiáng)度提高，壓縮性降低，改善地基的受力性能.經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用，證明該方法適用性強(qiáng)，加固效果顯著.本文試通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)從而采取合理的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行探討.

1　工程概況

時(shí)代奧園位于景德鎮(zhèn)市昌南大道南面，強(qiáng)夯加固的面積約為12000m2，根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告、原地貌圖及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果表明，該工程為山區(qū)地貌，其中三分之二為新近填土，最大填土厚度為13m，部分填土為山表粘性土；另有三分之一為原山體，該處地基的處理為了達(dá)到減小與填土強(qiáng)夯處理后的地基沉降差異，對(duì)其進(jìn)行了翻挖，并對(duì)其采用了不同的夯擊能，以協(xié)調(diào)地基沉降差異.

本工程自2013年11月9日開工，先進(jìn)行了深夯試夯施工，試夯時(shí)選取了填土厚度在12m以上的區(qū)域作業(yè)，采用直徑1.2m、錘重180KN、錘底靜壓值為159KPa的鑄鋼錘，落錘高度10m的方法施工，分兩遍點(diǎn)夯進(jìn)行，夯坑的平均夯沉量為5m左右.試夯后特請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的地基檢測(cè)單位進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明達(dá)到了預(yù)期的處理效果.對(duì)于填土厚度在7m以上的區(qū)域全部先進(jìn)行兩遍深夯處理，再進(jìn)行兩遍普夯施工的方法；對(duì)于填土厚度在2.5m以外，7m以內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行兩遍普通強(qiáng)夯施工；對(duì)于填土厚度在2.5m以外，7m以內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行兩遍普通強(qiáng)夯施工；對(duì)于填土厚度在2.5m和巖面外露的地基，在進(jìn)行了翻挖松散后，再采用普通強(qiáng)夯法施工.通過(guò)以上不同的施工方法后，使單體建筑物在各種條件下的地基均保持比較一致的沉降.

2　擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)特征

2.1地形地貌特征

擬建場(chǎng)地于昌江以西的低山丘陵地帶，離昌江大約1.5公里.從擬建場(chǎng)地地形圖中可以看出，西面高，東面低.一條北東～南西向的大沖溝從側(cè)區(qū)內(nèi)通過(guò)，19#、22#、27#、28#、31#、32#、35#、36#號(hào)樓在大沖溝中.另外沿北西～南東向有2條小沖溝.一條小沖溝位于場(chǎng)地的西面，29#、33#號(hào)樓位于沖溝的邊緣；另一條小沖溝位于場(chǎng)地的南東面，38#、39#、40#、48#號(hào)樓位于該沖溝上.微地貌較為發(fā)育.現(xiàn)挖山填谷地形已平整，主要分為兩個(gè)臺(tái)階，19#、20#、21#、22#、23#、24#、25#、26#及幼兒園樓為一臺(tái)階，擬建場(chǎng)地標(biāo)高為2.90～2.96米，臺(tái)階高2.70米；27# 至48#樓為一臺(tái)階，擬建場(chǎng)地標(biāo)高為5.00～6.30米.

2.2地層特征

測(cè)區(qū)內(nèi)揭露的地層為雙橋山群下亞群地層，其巖性為砂質(zhì)千枚巖、絹云母千枚巖及少量炭質(zhì)千枚巖.上部覆蓋的土層為上更新統(tǒng)沖積層，其巖性為粉質(zhì)粘土層，最上部為第四系全新統(tǒng)的素填土層和耕植土層.

2.3構(gòu)造特征

位于樂(lè)平～婺源復(fù)向斜（基底褶皺）北西翼；萍鄉(xiāng)～樂(lè)平復(fù)向斜（蓋層褶皺）北東端的北西側(cè).

3　工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1巖土層的評(píng)價(jià)

①素填土:部分孔發(fā)育，厚度變化大.結(jié)構(gòu)松散，部分孔較密實(shí).本次在素填土層中做了8次重型觸探測(cè)試，單孔擊數(shù)為1.0～4.0擊，平均2.0擊，承載力值為80KPa.根據(jù)鉆進(jìn)情況及測(cè)試情況，綜合提供素填土承載力特征值為70KPa，該層不能作為基礎(chǔ)持力層.

②耕植土:部分孔發(fā)育，厚度較薄.本次在耕植土層中做了4次標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試，單孔擊數(shù)為2.0～3.0擊，平均2.5擊，承載力值為100KPa.根據(jù)鉆進(jìn)情況及測(cè)試情況，綜合提供素填土承載力特征值為90KPa，該層不能作為基礎(chǔ)持力層.

③粉質(zhì)粘土:部分孔發(fā)育，主要在沖溝中發(fā)育，可塑狀態(tài).本次在粉質(zhì)粘土層采了6件土工試驗(yàn)樣和做了7次標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試.土工試驗(yàn)結(jié)果為:含水量W=28.5～30.8%；孔隙比e=0.78～0.86；液性指數(shù)IL=0.380～0.590；塑性指數(shù)IP=13.8～16.6，試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏高；其余技術(shù)參數(shù)見粉質(zhì)粘土層測(cè)試報(bào)告.標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試結(jié)果擊數(shù)為3.5～5.5擊，平均4.40擊，承載力值為130KPa.局部標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)較低，為3.5擊，承載力值為120KPa.綜合提供粉質(zhì)粘土層承載力特征值為120KPa，該層不能作為基礎(chǔ)持力層.

④強(qiáng)風(fēng)化千枚巖:分布全場(chǎng)，厚度變化不大，從剖面圖中可以看出，該層局部巖層面起伏大，坡角大于30°.本次在強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層中采用了3組巖石力學(xué)樣和做了8次重型觸探測(cè)試，巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果飽和狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度值為4.10～5.05MPa.標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)為5.0～11.0擊，平均8.1擊，承載力值為260KPa.根據(jù)鉆進(jìn)情況及試驗(yàn)情況，提供強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層承載力特征值為260KPa.提供該層樁端承載力極限值為3400KPa，進(jìn)入該層1000mm左右.該層可作為基礎(chǔ)持力層.

⑤中風(fēng)化千枚巖:全場(chǎng)分布，層位穩(wěn)定，強(qiáng)度大.本次在中風(fēng)化千枚巖中做了6組巖石力學(xué)樣.飽和狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度值為5.6～38MPa.根據(jù)試驗(yàn)情況，綜合提供中風(fēng)化千枚巖承載力特征值為450KPa，可作為基礎(chǔ)持力層.提供該層樁端承載力極限值為5000KPa.

3.2穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本擬建工程場(chǎng)地為低山丘陵地貌，經(jīng)過(guò)了場(chǎng)地平整，土層主要集中在沖溝一帶.強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層層位穩(wěn)定，力學(xué)強(qiáng)度大，選擇強(qiáng)風(fēng)化千枚巖及中風(fēng)化千枚巖層作為樁基礎(chǔ)持力層，均有利于未來(lái)建筑物的安全和穩(wěn)定.

3.3不良地質(zhì)現(xiàn)象

本次巖土工程勘察未發(fā)現(xiàn)明顯的不良地質(zhì)現(xiàn)象.

3.4基礎(chǔ)方案

擬建建筑物群為二至六層，磚混結(jié)構(gòu).根據(jù)鉆探施工、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及巖土試驗(yàn)樣分析評(píng)價(jià).粉質(zhì)粘土主要集中在沖溝中，層位不穩(wěn)定.強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層和中風(fēng)化千枚巖層全場(chǎng)發(fā)育，可作為基礎(chǔ)持力層.從擬建建筑物位置與地形關(guān)系示意圖中可以看出，27#、31#、32#、35#、38#、41#、42#、44#等8幢樓全部座落在沖溝中，可采用人工挖孔樁基礎(chǔ)；19#、22#、28#、29#、33#、36#、39#、40#及48#等 9幢樓群一部分采用淺基礎(chǔ)，一部分采用人工挖孔樁基礎(chǔ)；20#、21#、23#、24#、25#、26#、30#、34#、37#、43#、45#、46#、47#及幼兒園等14幢樓群可采用淺基礎(chǔ)，持力層采用強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層，提供強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層承載力特征值為260KPa，進(jìn)入該層500mm以上.人工挖孔樁基礎(chǔ)可采用強(qiáng)風(fēng)化千枚巖層作樁基礎(chǔ)持力層.提供強(qiáng)風(fēng)化千枚巖樁端承載力極限值為3400KPa，進(jìn)入該層1000mm左右，樁長(zhǎng)6米.以上基礎(chǔ)形式與各巖層承載力值見下表.

基礎(chǔ)形式與各巖層承載力值一覽表

3.5場(chǎng)地地震

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)烈度區(qū)劃圖》（GB19306～2001），鄱陽(yáng)縣地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s.根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011）的有關(guān)規(guī)定，從場(chǎng)地性質(zhì)判定，屬于中軟場(chǎng)地，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，屬于有利地段.

本區(qū)位于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的贛東北向斜抬升區(qū)中，第四紀(jì)時(shí)期地殼以緩慢上升為主層，無(wú)明顯活動(dòng)跡象.本區(qū)及鄰區(qū)歷年雖多次發(fā)生弱震，但對(duì)本區(qū)并無(wú)大的影響.區(qū)域穩(wěn)定性較好.

4　強(qiáng)夯設(shè)計(jì)和施工

4.1強(qiáng)夯設(shè)計(jì)

4.1.1設(shè)計(jì)要求

根據(jù)道路工程的設(shè)計(jì)要求及本處地質(zhì)條件，加固后的地基必須達(dá)到如下目的:

（1）利用動(dòng)力固結(jié)原理，改變回填土的力學(xué)性能，加速基底填土層的排水固結(jié)，提高地基土強(qiáng)度，降低土的壓縮性，減少地基的沉降量；

（2）提高土層的均勻、密實(shí)性，減少地基的沉降差異；

（3）處理后的地基承載力特征值為:180KPa

4.1.2確定的施工參數(shù)

（1）夯擊能:1000～1800KN·m；

（2）最后兩擊平均沉量視現(xiàn)場(chǎng)情況確定:

①深夯對(duì)于坑周土坍塌的夯點(diǎn)，最后兩擊平均夯沉量為5cm，錘擊數(shù)不少于15擊，夯坑深度應(yīng)大于3m以上；

②對(duì)于夯坑周土示坍塌或少坍塌的夯點(diǎn)，其夯坑深度應(yīng)達(dá)到5m以上，最后兩擊平均夯沉量不大于30cm使之不至于夯坑過(guò)深，發(fā)生提錘困難，而無(wú)法施工；

③普夯的最后兩擊平均沉降量為5cm，錘擊數(shù)不少于8擊，對(duì)于深度超過(guò)1.5m的夯坑，采用推土機(jī)填土后再繼續(xù)夯擊，確保最后的夯坑深度在1.5m以內(nèi)，這樣有利于后序施工和質(zhì)量的保證；

（3）夯擊遍數(shù):點(diǎn)夯深夯兩遍，普夯兩遍，滿夯兩遍；

（4）間隙時(shí)間:點(diǎn)夯間隙時(shí)間為4天，最后一遍滿夯3天后進(jìn)行.個(gè)別區(qū)域視孔隙水壓力消散情況而定，也可連續(xù)夯擊；

4.2強(qiáng)夯施工

強(qiáng)夯施工時(shí)，嚴(yán)格按現(xiàn)行地基處理技術(shù)規(guī)范及施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行，并通過(guò)試夯對(duì)有關(guān)施工參數(shù)作了局部調(diào)整.現(xiàn)把本強(qiáng)夯工程的施工情況，簡(jiǎn)述如下:

（1）強(qiáng)夯設(shè)備

①本工程采用了一臺(tái)38噸履帶旋轉(zhuǎn)式吊機(jī)，配備自動(dòng)脫鉤裝置，深夯及普夯鋼錘兩個(gè)，錘重分別為180、130KN，吊錘高度為10m.

②配一臺(tái)東方紅750推土機(jī)，用于進(jìn)行每遍夯坑的回填與平整.

（2）測(cè)量放線

根據(jù)建設(shè)單位（景德鎮(zhèn)市新時(shí)代房地產(chǎn)開發(fā)有限公司）提供的紅線用地范圍及基點(diǎn)進(jìn)行放線，放好第一遍深夯的夯點(diǎn)，并測(cè)好場(chǎng)地標(biāo)高，在第一遍深夯強(qiáng)夯完成后測(cè)場(chǎng)地標(biāo)高，再進(jìn)行第二遍深夯夯點(diǎn)定位.按以上順序完成第一遍、第二遍普夯夯點(diǎn)，最后標(biāo)出滿夯的邊線進(jìn)行全場(chǎng)滿夯.

（3）試夯

機(jī)械組裝完成后，11月9日開始試夯，從35#樓的深夯開始施工.按盡量滿足最后兩擊平均夯沉量的前提下進(jìn)行點(diǎn)夯施工，深夯夯坑的深度均達(dá)到5m以上，錘擊數(shù)一般在15擊以上.經(jīng)過(guò)深夯后，普夯的夯坑深度逐步變小，坑深在1.2m～0.7m之間，夯擊數(shù)為9擊，平均隆起量小于10cm，最后進(jìn)行兩遍滿夯，第一遍滿夯采用8m的落距，第二遍滿夯采用6m落距，下一錘與上一錘接搭一半.

試夯深夯后，委托景德鎮(zhèn)市基礎(chǔ)檢測(cè)中心進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)重型動(dòng)力觸探檢測(cè)，深部填土經(jīng)過(guò)深層強(qiáng)夯后均滿足設(shè)計(jì)要求.根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)深夯的施工參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)于夯坑周邊土坍塌的夯點(diǎn)，最后兩擊的平均沉降量控制在5cm；對(duì)于夯坑周邊土不坍塌的夯點(diǎn)，最后兩擊的平均沉降量控制在30cm.

5　結(jié)論

（1）場(chǎng)地地基土由素填土、耕植土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化千枚巖及中風(fēng)化千枚巖組成.地下水影響較小.擬建建筑物工程重要性等級(jí)為三級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)為三級(jí)，地基等級(jí)為三級(jí)，勘察等級(jí)為丙級(jí).

（2）由于風(fēng)化千枚巖面部分位置坡角大于30°，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工時(shí)，應(yīng)采取措施防止樁端滑動(dòng).

（3）本工程地基強(qiáng)夯處理后，經(jīng)靜載、重型動(dòng)力觸探標(biāo)貫檢測(cè)，其承載力特征值滿足設(shè)計(jì)180KPa的要求.

（4）根據(jù)江西地勘局資料，景德鎮(zhèn)地區(qū)設(shè)計(jì)基本地震加速度過(guò)小于0.05g（小于6度），無(wú)需抗震設(shè)防.

〔1〕侯理哲，孟麗君.濕陷性黃土地基強(qiáng)夯法的處理及效果分析［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2012.

〔2〕李浩，劉東甲，侯超群.強(qiáng)夯法對(duì)雜填土地基處理效果的實(shí)例分析［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012.

〔3〕劉景政，楊素春.地基處理與實(shí)例分析［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

〔4〕吳美君.強(qiáng)夯法加固濕陷性地基關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.中外公路，2014（2）.

〔5〕譚曉剛，李哲，劉詩(shī)平.機(jī)場(chǎng)工程中黃土濕陷性評(píng)價(jià)［J］.中外公路，2013（3）.

〔6〕杜玉明，劉利民.強(qiáng)夯法在高填方地基處理中的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2015.

〔7〕沙曉軍.強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用［J］.工業(yè)建筑，2012.

〔8〕熊祥俊.強(qiáng)夯法在港口軟土地基中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2015.

〔9〕孫檢生.強(qiáng)夯法在地基處理中的應(yīng)用［J］.水利水電施工，2015.

〔10〕王文宇.基于強(qiáng)夯法地基處理有效加固深度的分析［J］.山西建筑，2015.

〔11〕GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

〔12〕薛維俊，王雅君，張管宏.非典型黃山地區(qū)強(qiáng)夯地基處理研究［J］.土工基礎(chǔ)，2015.

TU47

A

1673-260X（2016）07-0045-03

2016-04-18